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标题: 国家游泳中心结构体系 [打印本页]

作者: whs1208 时间: 2007-1-28 11:17 标题: 国家游泳中心结构体系

Arup 公司的结构工程师首创了这种多面体建筑结构。气泡理论的研究在国外已经有一百多年的历史，但从未将其用于建筑结构加以研究。对于一种新结构体系的研究，最基础的就是要把握它的几何构成。而在多面体空间刚架几何构成的研究中，最核心的内容是其基本单元的几何构成。
Plateau于1873年指出：当肥皂泡沫聚集到一起时，它们以三个侧面成120°角连接在一起，一次聚集4个皂泡，在每一个角点上有4条边交汇，它们形成的四面角大约为109.47°。“用等体积单元阵列填充无限空间，什么方式填充使得单元接触面表面积最小？”，1887年，提出这个问题的爱尔兰数学家Kelvin给出了一个解答，即十四面体单元组成的气泡――Kelvin气泡。由于不能对其给出严格的证明，这一结果只能是对这一问题正确答案的猜想，此后一百多年也没有人能够证明它是错误的。1993年，爱尔兰教授Denis Weaire和Robert Phelan提出一种新的气泡形式――Weaire-Phelan气泡，其接触表面面积比Kelvin 气泡小0.3％，它是目前已知的Kelvin 问题的最优解。
Kelvin气泡只是一种十四面体单元，14个面中有8个正六边形和6个正四边形，所有棱边边长均相等，而且只有一种角点形式（结构中为节点），即汇交于一个顶点的所有棱边之间的空间关系在每个顶点处都相同。4个十四面体可组成基本单元组合，基本单元组合可以沿三个互相正交的方向阵列填充三维空间。
Weaire-Phelan气泡中则包含两种多面体单元：十二面体单元和十四面体单元。两者共有三种表面形状，即一种六边形和两种五边形，棱边有四种边长，角点形式则有三种。6个十四面体和2个十二面体可组成基本单元组合），基本单元组合可以沿三个互相正交的方向阵列填充三维空间。再透过三维的转动，从规则的结构中产生不规则的外观感触。利用了三维软件对结构模型进行了分析。

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