石制漂浮螺旋楼梯背后的工程

2017-03-14 11:35:47来源:archdaily作者:译 熊婕羽人点击

分享
螺旋楼梯经常被设计为建筑空间内的驻足点,焦点来引人注目。但即使是与本就引人注目的楼梯相比,由Webb Yates Engineers和The Stonemasonry Compan设计的这架楼梯也显得更加大胆浮夸。这架由中厅延伸至天花板的楼梯是英国Formby的RAL Architects为住宅所建设的。楼梯高达两层楼,直径4.6米,每一级都是一个单独的石块,给人以一种轻飘飘的感觉。因此,Webb Yates最近荣获了结构工程学院2016年的结构奖(2016 Structural Awards)下面的小项目(Award for Small Projects)奖项。评审团表示他们被“这种优雅和大胆设计所震撼”。接下来看看Webb Yates是如何在工程领域取得如此硕果的。 这个设计的关键在于两条贯穿整个楼梯中间的12.9毫米的钢缆。当所有的踏步都就位之后,这些钢缆的拉力能达到150千牛。然而,尽管答案听起来这么简单,事实上:“直线型后拉力石梯是种常见的设计,它的结构分析与后拉力混凝土梁和板类似,这种方法有许多依据可考。”Webb Yates在书里解释道。“拉紧一架320度的旋梯则要更加复杂,需要完整的3D模型和对石材的分析,以及工作中对结构原理的完全掌握。我很早就意识到简单有限的1D和2D模型对于分析石材的受力是远远不够的,于是我用Rhino和Grasshopper搭建了一个完整3D模型,并生成了每一级踏步的复杂形态和其中的接合点。如果摩擦力不够,楼梯在挤压和旋转的时候,接合点很容易裂开或是错位。此外,材料的强度和方向有关,所以每一级踏步精确的方向和性能非常重要。”为了减少楼梯的垂直受重同时保证它的美观性和优雅性,踏步的边缘被设计的更加纤细,只在中间有一条稍粗的“脊椎”。楼梯的重要由此减少了(大约每一级150千克)并且将力引向位于中间的由后拉力钢缆支撑的脊椎“。为了保证设计能实现,Webb Yates还搭建了一个大小为原型70%的180°的模型,用于验证拆解。就像他们的书里所陈述的:“为了让工程设计走的更远,我们需要测试石材的极限”。设计一旦敲定,Stonemasonry公司从2D的CAD模板中切出楼梯用了4周。当场安装用了8周,包括搭建和移除临时砖墙以支撑楼梯直到它能够自己收紧。对Webb Yates来说,建造一架由实心石材组成的楼梯不仅仅是推动工程更进一步的练习。他们认为,如果改用钢或是混凝土,楼梯所含的能量会更大,所以石材是一个更加环保的选择。而且,尽管也有可能用其他材料制作最后再覆以一层石材,这样切割石料的成本会更高,也需要再工地花更多的时间,所以实心的石材也是一个更加经济的选择。

微信扫一扫

第七城市微信公众平台