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| “Y形”桥 |
urbanflux
发贴: 123 
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 2011-04-18 10:32 
      《城市 空间 设计》总15期 “Y形”桥 THE BIFURCATING BRIDGE Merate Barakat, Sebastian Nau 介绍 “Y形”桥项目计划建造一座新的人行桥，它将连接Morwell街上旧的建筑联盟学院大楼（Architectural Association School）和最近建成的设计工作室。这个构筑物跨过学院的小庭院，连接三层楼，称其为一座桥与一个楼梯的混合物更合适。桥的名字来自于它在平面上呈现一个特别的“Y”字形，其“Y”字形的形态是为了促进交流和产生视觉上的互动。 “Y形”桥是EmTech工作室正在进行的一项学生设计研究项目，目前正在成为与来自斯图加特计算化设计学院(ICD)学生的合作项目。这项设计反映了EmTech 课程中对数字设计和数字建造的兴趣，整个过程体现了在数字设计和快速原型建造中交互的经典工作模式。这样，通过借助参数化工具和不同尺度的实体工作模型使设计得以推进。这个工作流程的建立是基于有层次的设计方法同时又反过来深化了方案的其他方面。专业设计公司，像Buro Happold Structural Engineers 和Zurich-based company Design to Production 都参与到这个过程中。 总体的形式和设计 “Y形”桥的竞赛是在EmTech内部学生中开展的一系列的竞赛，期间通过参数化建模和快速原型制造不断地进行测试和评估，最终得到了结构上实用和合理的方案。通过建立不同规模的小组任务，使得整个设计得以同时推进。这些小组任务对不同尺度进行了推敲：从整体形式到细部设计，去解决一些像结构承载力和建造材料方面的问题。因此，考虑到深化设计方案中不断地互动和调整，整个设计过程既不是“自上而下”也不是“自下而上”的。 参数的改变影响了桥的多个方面，使其性能能够从多个不同的方面进行评估。例如，当桥的总体形式调整了细部、节点的构造方法，材料表面和二维的组件也随之更改和微调。因此，通过在不同尺度上的参数化设计，确立了一个互相紧密联系的最终设计和证明协调各个独立设计不同部分的设计小组是可行的。 “Y形”桥由三段组成，它们由三个结点的节点划分开，交汇在一个共同的中心平台上，由此形成了典型的“Y”字型形式。另外由于外形和功能上的考虑（交流的最优化），这个设计有其结构上的优势。从结构的角度来看，这样的设计能减少至四根曲梁去应对整个桥的跨度，梁的布置逻辑与常规桥的不同，从本质上来说，结构、扶手、踏步都统一到一个系统中。  1.“Y形”桥是混合的结构，包含桥和楼梯。这种桥连接了三个不同高度的入口，因此形成了其典型的Y字形形状。 构件 这个设计的一个基本方法就是重复和连接单元的概念。设计采用一个“U”字型的构件，它被作为一个典型的楼梯踢面不断地复制，同时成为一个不同于中心平台的构件。侧墙，在起着扶手作用连接三个单元的同时，顺着上边缘形成了结构上的连续性。这些构件的重复不仅提供了现场装配的优越性，还配合构件的大规模生产，增加了生产效率，减少了产生误差的可能性。 由于工作经验和工地的限制，所有的设计阶段都是学生利用AA工作室和设备完成，木材被选为最合适的材料来建造“Y形”桥。这个前提条件影响设计过程和最终设计结果。大家开始寻找不同具体材料的解决方案，像胶合板和木材复合结构等。由于结构上的考虑和建造上的限制，胶合板中间夹着木材核心成了最终的材料解决方案。一个像拉链一样不断重复的三角形的截面形式，这个逻辑不仅仅考虑到对曲率控制的需要，还有在关键部分提供了必要的结构刚度。目前，设计正在研究施工失败的模板，通过测试来研究可以代替模板和装配夹具的方式。 1∶5的工作模型和1∶1的大尺度模型制作确定了基于上面所说逻辑的生产流程，三角形的“拉链”单元能够很容易地通过常规机器的精确生产，胶合板能减少生产时间、控制质量和降低成本。考虑到这个项目的特性，材料和生产方式的研究是很关键的，希望能有更多的室内作业和传统的手工制作而不是计算机数控切割（CNC-milling)，同时降低运输、储藏和物流的成本。  2.桥的每一级都是单一的组件，而且都被设计成木夹层材料，方便大规模的制造。 简化生产 从一开始，简化生产过程就成了设计非常重要的一个方面，每个构件都是简单的外形。设计进行了不同的构件研究，如使每个构件的转角有标准化的半径，以便达到大规模生产又不失设计独特和复杂的外观。避免双曲面和利用参数创造形式是另外的重要的影响设计过程的因素。 首先，桥的复杂形态不可避免地导致个别的构件形成双曲面，因为最初的假设是每个构件都能在胶合板上被切割和分成薄片。切片能够一个方向弯曲并形成独特的“U”字型，然后再围绕另一方向扭动来形成整个复杂的形体。然而胶合板模板制作双曲面进行生产和控制都很困难，设计最终通过微曲来消除这些复杂性。 双曲率的过渡区域完全通过这样的方式来解决。因此，弯曲的“U”型转角处理采用水平切面上的一维扭转而不是在构件垂直方向上的扭转，以此在平面上与下一个稍微宽一点的构件配合，由构件四个转角形成的垂直于这个桥外轮廓的向量向内投影来衔接一定的角度以达到平衡，最终使踏板的突出部分形成平滑的过渡曲线。这是一个巨大的进展，也是EmTech的一个很好例子。  3.这座桥是通过将单个组件连接或者用树脂粘合而建造的，但是却可以看做是一个连续的结构。 节点 这座桥由很多不同的构件组成，设计和建造过程中的效率最大化是决定设计的重要部分。然而经过无数的实验和调整，连接独立构件的问题在最后阶段才被解决。最初，考虑使用复合金属加强材料来提高螺栓孔和节点的强度以增加桥的使用期限，不过最后只在可看到的连接部分使用了这个方法。 因此，设计发展出一个更加精确的节点系统，在构件的侧墙中看不见的凹槽中布置小的钢筋框架。通过横跨几个单元，柔韧的钢筋能够完成整个复杂的形体，保证能用一个漂亮的方式解决每个单元的连接问题。这个节点系统同时提供了一个建造的逻辑—连续的紧扣的构件。另外，在凹槽中用树脂填充消除误差，通过胶合使得钢筋成为一个备用的结构系统。  4.在德国斯图加特计算化设计学院，学生们按照原比例建造了这座桥的局部（摄影Christopher Robeller）。 结构与结构分析 在整个设计过程中，有限元分析（FEA）被用作性能测试平台。虽然这个桥是通过各个构件组合装配而成的，前期结构分析保证了设计的结构完整性，扭转和微偏又使得对结构能够不断地进行微调，同时又忠实于最初的设计。例如，作为扶手的“U”型断面上端因此向内或向外弯曲，曲率的度数则直接与那个部位所受的力相关。 将FEA引入参数化模型是考虑了经常使用的对结构最优化的评估。通过对不同尺度的工作模型进行荷载测试，计算确定和检测结构的特性。最终，完成的结构部分会安装传感器来检测关键指数，如偏转和扭转，以计算桥的结构状况和监控桥的整体性能。 总结 “Y形”桥设计是EmTech所倡导的经典的非线性设计方法的很好例子。它说明了像数字和实体模型这些不同的工具如何同时在不同尺度上应用，从而不断地对设计方案进行计算和修改。这个设计过程在细部、材料体系研究和对总体设计、结构的理解（“自下而上”方法）之间不断反复和螺旋上升。 这座桥的施工已经定于2010初夏在AA的工作坊中进行。最后完成的桥会作为2010年6月底AA项目回顾展开幕式上的一部分展出。
tears edited on 2011-04-18 21:19
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“Y形”桥
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