螺旋建筑设计原理是一种独特的建筑设计理念,它通过将建筑物的外观设计成类似螺旋形状,创造出独特的视觉效果。这种设计通常用于大型公共设施和标志性建筑,如体育场、音乐厅、展览馆等。螺旋建筑设计原理的主要特点是其流畅的线条和动态的形状,给人一种动感和力量感。螺旋建筑还具有很高的灵活性和可扩展性,可以根据需要进行不同的结构和功能划分。
一、螺旋建筑设计原理的相关方面
(一)结构方面
- 风载与稳定性
- 在螺旋建筑设计中,螺旋的外形有助于风载平缓通过。例如瑞士再保险总部大厦,绰号“小黄瓜”,其结构形式为钢框筒外加螺旋网格,螺旋外形使风载对建筑的影响减小,相较于矩形平面,有效降低了风阻及振动,减少了在建筑底层周边产生的强烈下旋气流和强风,缓解高大建筑下路过行人的不适,同时其六角形节点板连接各向网格以及楼面梁,增加结构稳定性。
- 结构承载与应力分布
- 以伦敦动物园的企鹅池为例,结构设计理念类似旋转钢楼梯,把螺旋的内侧做强,因为传力路径短,效率较高,有点悬挑的意思。沿着坡道方向布置主筋,内圈及外圈加密,沿着斜向布置交叉斜筋,顺应了主应力的方向,这样的设计能让螺旋结构更好地承载重量和压力。
(二)空间与功能方面
- 空间感知
- 螺旋建筑中视角被迫不断变化,与正交建筑直来直去的感觉不同,更能让人感知周围被界定出的空间。例如丝带教堂,两条反向螺旋楼梯像极了飘逸的丝带,从不同位置开始上升环绕,在15.3m高的屋顶平台连成一体,人们在这个空间内走动时,会有独特的空间体验。
- 功能布局
- 在一些建筑中,螺旋结构可用于实现特殊的功能布局。比如在建筑内部垂直方向上,螺旋体可以通过组合、叠加等方式形成楼梯间、电梯井等功能空间;在水平方向上,螺旋体可以通过组合、切割等方式形成办公室、会议室等功能区域,起到空间划分与组合的作用,同时螺旋结构也可用于实现建筑的自然通风功能,像瑞士再保险总部大厦通过网格之间的开窗,帮助室内实现自然通风。
(三)美学与视觉效果方面
- 独特的外观
- 螺旋形态具有独特的美感,从生活中的弹簧、贝壳到浩瀚的星系都有螺旋形态的存在,这种形态能激发建筑师的创作灵感,使建筑在外观上更具吸引力和独特性,如瑞典马尔摩市的螺旋形扭转大楼,富有创意的螺旋外形使其在众多建筑中脱颖而出。
螺旋建筑的自然通风设计
螺旋结构在地震中的表现
螺旋建筑设计的未来趋势
螺旋建筑的历史演变过程