怎么填满一个圈干货满满

作者：李彦鹏  陶湘华匠人是小i的同僚，在匠人完成的众多项目中，有个暴脾气的出风口小i觉得很赞，于是就去和匠人借取：“陶总，给咱传授给下经验呗”这是某国际机场城市交通服务中心回廊的一个方形出风口，出风口直径约30米在和匠人求教的过程中，小。

i突然开了感有，假如让我随便设计，我能是不是清空那个圈？

城市交通服务中心方形出风口01 石圆顶  心绪被拉回到了一千四百年前的万神庙万神庙修筑于公元126年，原先用来奉祀拜占庭众神，自7世纪后这里便成为了拜占庭基督教堂万神庙中间为管状状态，故曰万神之瞳，其规模之大自完工一千年来一直长踞世界同行业建筑物名符其实。

万神庙万神庙圆顶直径约43.3米，最高峰也是43.3米，中部通风出水口直径约8.9米。圆顶采用古老的钢筋，其材料优点与碎石类似，持久力战神抗拉弱鸡。而圆顶内部结构以承压为主，建筑物材料与内部结构体系虽说Kendujhar。

万神庙大圆顶五百年前的圣索非亚大教堂也因其非常大的圆顶而闻名圆顶直径约31.24米这座著名的圆顶也算是埃唐佩县，自建成后由于圆顶自身非常大的侧输出功率曾先后坍塌四次技师也曾企图通过减少墙厚、加设飞屋檐、减少圆顶矢高等师范方法修整，但仍然没有结束它不断坍塌的命运。

圣索非亚大教堂直到技师全面落实圆顶的施力后，在顶部加设几圈绳子，坍塌复建的循环才得以中止绳子在圆顶顶部形成中国重汽的卷曲谢立芳抵销圆顶非常大的输出功率，大幅增大了屋檐所受斜面力即使后期拆毁了某些影响建筑物外形的屋檐，圆顶仍然在经历了几次大地震后耸立至今。

圣索非亚大教堂圆顶假如用圆顶清空那个圈，我们还能对圆顶做各种点缀，让其看起来更加绚丽，古今中外也有各种各样的例子供我们参考。

点缀的圆顶

更多的点缀圆顶圆顶由于其特有的建筑物特点一般被用于教堂，但假如小i真把它用于现代国际机场，能想象建筑物师的表情如下。

02 木圆顶  我们通过将连续的圆顶面网格化，也能用木头来清空那个圈。木头相比于碎石，抗拉和抗弯性能都更加优秀，并且材料本身也不会显得那么冰冷，能给人以亲近和温暖的感觉。

施威德勒型木圆顶

肋环型木圆顶木头好是好，现如今也越来越被大众所追捧，但应用于出风口的例子很少见。而我假如在城市交通服务中心钢筋钢筋中间，突然出弄出一个古朴的木圆顶，怕是也逃不脱建筑物师的嘲讽。

03 钢筋  稍稍把感有收回来一些，还是选用现代材料吧。假如主体内部结构都是钢筋，那么设计一个钢筋圆顶是不是样？第一个跳入脑海的是奈尔维的拜占庭小体育宫。

拜占庭小体育宫圆顶拜占庭小体育宫（Palazzetto DelloSport）外形轻巧，辐射状的Y形斜柱撑起钢筋薄壳，薄壳周边褶皱起伏，它呈现的造型符合曲面吊挂时的施力形态猜想奈尔维应该是采用了实验逆吊法。

在计算机技术应用于内部结构工程设计之前，实验逆吊法是建筑物师常用的形态创建方法，尤其是在薄壳内部结构中。

拜占庭小体育宫剖面拜占庭小体育馆（Palazzetto DelloSport）不仅由奈尔维设计，而且由其建筑物公司（Nervi and Bartoli Engineers公司）建造组成薄壳圆顶的1620块用钢丝网水泥预制的菱形槽板，在地面模板上浇注成形。

板间的钢筋钢筋肋和节点现浇，后在上面再整浇一层钢筋，形成整体并兼作防水层由于采用了奈尔维体系（Nervi system）”工法，建造成本大幅降低，而工期仅用了7个月时间预制的菱形板和现浇的肋线，形成优美的天花，堪称建筑物、内部结构、施工完美呈现的艺术品。

拜占庭小体育宫屋面肌理再比如托罗哈1933年在瑞士设计的阿赫西拉斯镇集市屋面正八角形圆顶直径约达47.6m，曲率半径为44.2m作为单一的球壳，它的跨度第一次超越了万神庙圆顶壳体厚度最小为8.9cm，厚跨比是1/535；。

支承点附近加厚至45.7cm。

阿赫西拉斯镇集市阿赫西拉斯镇集市的壳体比较扁，服务中心角约32度，加之采用了预应力，壳体呈整体承压的状态当地雨水比较少，壳体表面没有做防水，裸露的钢筋表面依旧充满光泽，没有太多岁月侵蚀的痕迹时年34岁的托罗哈凭借这样一个小镇集市的设计，一举成名。

阿赫西拉斯镇集市钢筋壳的经典案例还有很多，但多建成于上世纪三四十年代的欧洲而后由于钢内部结构的兴起，逐渐被钢网格内部结构所取代假如在本项目那个圆圈里复刻一个钢筋壳，弄好了网红打卡，弄不好登报批判，而且后者可能性远大于前者，还是打消掉那个危险的念头。

04 钢内部结构  还是用钢内部结构比较稳妥要用钢内部结构表现出风口的轻盈，网壳是一个很好的选择经典的网壳划分方法有很多，比如肋环型、联方型、施威德勒型、凯威特型等等其中肋环型适合中、小跨度；联方型抗风抗震性能相对更好，适用与大、中跨度；施威德勒型能承受较大的非对称荷载，适用于大、中跨度；凯威特型为均匀的三角形网格，适用于各种跨度。

钢网壳经典的网格划分方法德国国会大厦改造中的圆顶即采用了肋环式网壳，回廊中部还有一螺旋式通道一直引领人们到达圆顶和瞭望平台相对于钢筋网壳，钢与玻璃的组合通透性更好，同时也更符合密斯对于现代建筑物的定义和现代人的审美标准。

德国国会大厦圆顶除了钢与玻璃组合的通透出风口，我们还有什么选择？脑海中蹦出了出云圆顶出云圆顶，球形圆顶直径约143.8米，拱顶部高度48.9m米它最大的内部结构特点是综合性材料上有钢、木、薄膜；内部结构形式上有拱、桁架、索膜，并充分发挥了每个部份的优势。

出云圆顶

出云圆顶内部结构体系木质拱架是圆顶最主要的施力构件，共有36榀，呈放射状布置拱架以承压为主圆顶服务中心为钢质的承压环；顶部是木质空间桁架形式的拉环，使得圆顶成为自平衡的体系，增大对柱子和基础的输出功率同时采用钢拉杆以张弦的形式加强球壳面外抗弯刚度。

外表覆盖以白色膜材，在两个骨架之间(折面波谷处)用稳定索把薄膜向下压紧，形成V字形状，能使积雪自然滑落。

出云圆顶内部假如体现科技感，我们还能选择富勒的短线程圆顶短程线(Geodesic Line)是连接曲面上两点、线长度最短的线条能将二十面体描绘成由31个大圆交错排列形成的球面三角形网络，而二十面体能分解为八面体并进而分解为四面体。

用这一方法就能做成一个半球形内部结构或圆屋顶，球体上的三角形表面是四面体露在外的一面，这些四面体均指向球心并且牢固不可分离

正二十面和正十二面球体的设计专利原理看不懂没关系，直接看案例1967年富勒就将这一设计思想应用于蒙特利尔国际博览会美国馆的设计上，场馆是一3/4球形建筑物，直径约为76米，外表面覆盖着透明的亚克力板这座展馆成为美国先进科技的象征，当年虽说万众瞩目。

富勒和蒙特利尔世博会美国馆（你瞅啥？瞅你咋地！）

蒙特利尔世博会美国馆内部05 其他内部结构  继续发散思维！想到轻质高强，那么铝内部结构也不妨一试内部结构铝的密度大约是钢的1/3，而强度大约与Q235相当，并且由于抗腐蚀性强、免维护的特点，是非常理想的建筑物材料

Henry doorly zoo desert dome但是由于焊接会造成铝合金强度大幅下降，铝合金通常采用圆盘连接节点而圆盘节点抗剪性能差，不适合用在以受弯为主的梁式内部结构壳体内部结构内以压应力为主，构件设计均为稳定控制，对节点需求低。

因此，铝合金内部结构特别适合用于承压为主的球壳内部结构。

铝合金内部结构盘式连接节点铝合金内部结构网壳经典案例也有很多，其中近两年被大家熟知的有牛首山大小圆顶和北京新国际机场出风口铝构件的尺度都很小，从通透性上来说，效果比普通钢网壳要好对于本项目要清空的圆圈，也不失为一种选择。

牛首山佛顶宫

北京新国际机场出风口假如要追求内部结构的极致轻薄，膜内部结构也是一种选择关于膜的材性和膜内部结构的应用，小i已在上期和大家详细介绍过，传送门在此《极致的轻——膜》东京巨蛋（Tokyo Dome）和大阪世博会美国馆都能借鉴。

但假如在我们要清空的圆圈中用膜内部结构，小i感觉尺度感会有问题。膜内部结构假如用在大尺度，建筑物效果会显得轻盈。而假如用在30米这种中小型尺度，就会显得细节不够，甚至廉价感。因此，还是不能用膜内部结构。

东京巨蛋（Tokyo Dome）

大阪世博会美国馆回到现实  大家随着小i开了半天感有，而实际设计中最终采用了弦支圆顶的方案为什么？匠人说：内部结构可能不是最省的、施工可能不是最方便的、科技含量可能不是最高的，但是设计中感觉是最贴合建筑物功能和外形诉求的。

城市交通服务中心回廊出风口位于城市交通服务中心地下一层方形回廊上空，人流在这里交汇，在选择内部结构网格布置时需要考虑其向心汇聚效应，因此方向性较弱的施威德勒网格和凯威特网格就不适合。

三角形网格方向性差同时考虑到节能，出风口顶部需布置遮阳帷幕，假如内部结构本身的构造层次太过复杂，叠加遮阳帷幕若影若现的光影效果，会显得内部结构特别乱，因此轮辐式内部结构也不适合。

轮辐式方案最终选择弦支圆顶，上弦钢梁呈肋环型布置，减少方向性；下弦遮阳帷幕布置于拉索空挡，在减少构造层次的同时，内部结构构件与遮阳帷幕虚实结合，既表现内部结构又不刻意表现内部结构。

出风口效果小i感觉最终效果达到了建筑物和内部结构的融合，与传统高技派内部结构外露的炫技相比，更体现了东方文化中似露非露的含蓄意境。

出风口内部结构外露效果

出风口内部结构图今天小i以本项目为引子，回顾了一下圆顶的内部结构体系选择和经典案例，不禁感叹，没有哪种内部结构体系或者内部结构材料是最高级的只有适合的，才是最好的参考资料1. https://www.archdaily.com。

2. 维基百科.延伸阅读 iStructure 原创系列请点击→ 公众号首页→ 精彩专题交流合作我们很高兴与内部结构同行探讨，也很愿意为建筑物师提供内部结构方案、咨询建议、找形分析等如有需求，请联系小i 微信号，或者在公众号首页留言。

欢迎交流讨论！欢迎投稿！iStructure的初衷是分享建筑物内部结构领域的见闻、优秀的设计和自己一些的思考，向更多人呈现内部结构设计有趣的一面。