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【钢结构·技术】编织的树状结构——优雅的铁树银花 之前的文章中我们介绍过树形柱，树形柱是结构构件的拓扑演化，将荷载由一点变为多点。在传力体系和结构表达中有诸多优点，比如下面这个。 今天为大家介绍另一种树状的结构。采用网格编织的形式，构成一棵三维立体的“树”。下面选取几个国内外典型的例子给大家介绍。 国王十字火车站的改造 (King’s Cross Station Redevelopment /2012) 国王十字火车站是英国1852年启用的大型铁路终点站，位于伦敦市中心的国王十字地区。“国王十字”的原意是纪念英王乔治四世。如果你是哈利波特迷，你一定知道国王十字火车站的9?站台，这是通往魔法世界的入口。 我们今天的主角不是哈利波特，而是国王十字火车站的改造工程。2005年，国王十字火车站宣布了一项耗资5亿英镑的全面改造计划，其中西侧广场增设一个大跨度屋盖。John McAslan + Partners担纲建筑设计，结构设计由ARUP完成。改造耗时7年，2012年伦敦奥运会之前，国王十字火车站改造完成后正式向公众开放。 西侧屋盖平面为一半圆形，屋盖表面积约9000m2。高约20m，直径约150m，由周圈16颗树形柱和一个锥形的中央树状结构支撑。 中央的树状网格结构共有5个支点落地，以菱形网格编织向上生长并逐步扩大。到顶部3/4处，在菱形网格中增加一根对角杆件，形成三角形网格。至顶部处，再次增加一根对角杆件，形成更小一级的三角形网格。极富韵律感的屋面结构完全展现在乘客面前，营造了一种轻盈律动的空间感。晚上在灯光的烘托下，整个屋盖非常优雅。 从内力图中可以看出，屋盖整个网格结构的受力是很清晰的。下方左图为轴力图，右图为弯矩图。径向杆件主要承担弯矩，所以采用了矩形钢管，这样抗弯效率更高。矩形截面150mm宽，高度250~450mm不等。而菱形的网格杆件主要承担轴力，所以采用圆钢管，直径139~219mm不等。这样的结构布置，不仅受力合理，而且契合空间的韵律。 屋盖的拱效应明显，平面中心的树状结构由于顶部圆形的环箍作用，其承担的水平分力并不大。对于周围的分叉树形柱，水平推力很大。因此，分叉树形柱的根部由两根355x36圆钢管组合而成，外表皮通过包裹钢板形成优雅的椭圆形。柱顶分叉位置采用的是铸钢件，保证连接处的平滑过渡。 屋盖的次结构均覆盖在主结构上方，采用铝板和玻璃。整个屋盖的完成度很高，一方面是设计很出众，另一方面施工的质量也很高。所以才能有我们所看到的效果。 上海文化广场中庭 (Shanghai Culture Plaza/2011) 上海文化广场位于原卢湾区，占地约5460m2，地下5层，地上3层。地上部分是钢结构双层网架，其内侧由中庭树状结构支承、外侧由周围的斜钢柱支承（兼做幕墙柱），中部则支撑在混凝土剪力墙上。 中庭内有一单层的树状结构，下口直径为6.72m，上口直径为26.8m。采用菱形网格，同时，其径向构件截面亦为菱形，尺寸为800mmx380mm（菱形长x宽）。环向为圆弧形钢管，直径分别为140mm、200mm和800mm。 菱形网格加菱形截面形成的韵律感，给进入剧场的观众带来较强的视觉冲击。 但笔者在现场发现，菱形截面也会带来一些问题。比如加工精度要求高，虽然所有的菱形构件均采用铸钢制作，但实际上近距离观察，还是存在边线平直度不佳的问题，如下方左图所示。 另一方面，菱形截面存在扭转问题，该树状结构的处理方式是构件不扭，所需的扭转角度在节点处一次扭转完成，所以如果仔细观察，接近顶部的节点相交不是很顺畅。如下方右图所示。 因为有近距离观察的机会，所以笔者对文化广场中庭这棵钢树要求可能有点严苛。实际上这棵“铁树”是整个中庭的点睛之笔，吸引了所有进入中庭观众的眼球。另外文化广场的歌舞剧都很不错，推荐大家有机会观看，顺便看看这棵“铁树”。 布鲁克菲尔德广场展示厅 (The Pavilion at Brookfield Place/2013) 布鲁克菲尔德广场展厅位于纽约下城，是布鲁克菲尔德广场的主要入口，每天出入超过3万名顾客和观光游客。新展厅将前门迁移到侧面紧邻街道，取代了与前世界贸易中心相连的、在911事件中被破坏的二层廊道。 展厅面宽33m，进深20m，高16m。两棵网格状的钢结构柱支承着屋面，周围是通透的悬挂式幕墙，从街道上就可以看到展厅内两棵巨大的“铁树”。从展厅往外看出去，可以看到卡拉特拉瓦设计的“大鸟”。 “铁树”呈椭圆形，同样采用了富有韵律感的菱形网格。 网格的两个径向分别是内外两层圆管，它们互不相交。18根圆钢管以顺时针方向向上延伸，而同样18根圆钢管以逆时针方向向上延伸。在网格的中部设置4道环形构件，环形构件采用方管，方管正好位于内外两层圆管的中间。三层构件均不共面，这样的设计对