柏林中央火车站轻轨站台顶棚结构赏析

标签:
索桁架柏林中央火车站 |
分类: 优秀建筑赏析 |
a)柏林中央火车站卫星图
c)轻轨站台的玻璃顶内部
d)轻轨站台玻璃顶外部
图1
柏林中央火车站
- 根据使用要求、建筑观感,确定控制线及我们希望的一个“铰”点。本例根据横剖面图,采用CAD软件近似描绘结构的控制线及“铰”的位置,如图2 a)。
- 确定在永久荷载作用下,过三点的索形(推力线):左支座点、右支座点、铰点。分两步完成:a、确定极点o:如图2 b),以铰点为界,结构分为左、右两部分,首先将两部分所受的均布线荷载分别等效为一个集中荷载,然后绘制与此集中荷载对应的、与原结构等效的三角形结构,已知此三角形过支座点、铰点,其顶点位于集中荷载的作用线上,位置可以随意选取。根据等效结构的外形,可以绘制出相应的力多边形,得到极点o,此极点o与原荷载对应索形的极点相同。b、已知极点、荷载分布,绘制力多边形,进而得到索形。本例假设结构承担的永久荷载为竖向均布投影荷载,手工绘制力多边形、推力线时,需要将荷载分段,简化为集中荷载。分段越小,结果越精确,但工作量也越大。当控制线的曲率较大时,例如靠近支座处,分段长度应尽可能小;在曲率小的位置,例如跨中处,分段长度可以大一点。
- 以控制线为基线,绘制弯矩图。如图2 c),控制线上任意一点的弯矩M=Hyi,其中H为结构推力的水平分量,yi为控制线与索形的距离,两者均已知。同时,弯矩M=Td,则d=M/T=Hyi/T,其中T为受拉刚度系统的拉力,d为到控制线的垂直距离,据此可以绘制出弯矩图。拉力T确定后,弯矩图的外形(即受拉刚度系统的外形)便唯一确定。
- 如图2 d),连接弯矩图中各个“撑杆”,即为受拉刚度系统。为了抵抗不均匀荷载产生的剪力,需要在各个节间内布置斜腹杆,例如单向刚性杆或者交叉柔性拉杆。需要说明的时,由于本例采用连续折线作为控制线,因此转折处的曲率不连续,以控制线为基线绘制的弯矩图也不连续,例如在靠近支座处,如图2 c)所示,弯矩图在转折点处有“缺口”,同一个控制点处存在两个“撑杆”,为此,拟采用控制线折角的角平分线作为撑杆,长度d不变。
http://s5/bmiddle/001E8kswzy6PARisZ8M34&690
http://s2/mw690/001E8kswzy6PAR0N1m1b1&690
http://s9/mw690/001E8kswzy6PARbMHq008&690
图2 柏林中央火车站轻轨站台顶棚结构找形过程
http://s2/mw690/001E8kswzy6PAR0N1m1b1&690
http://s9/mw690/001E8kswzy6PARbMHq008&690
图2 柏林中央火车站轻轨站台顶棚结构找形过程
a)轴力图
b)弯矩图
图3 结构的轴力、弯矩图(单位:kN,m)