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第3讲寻求建筑形态与力的合理关系 (上篇)

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推导出适应建筑设计要求的各种条件的合理形态和构造的系统。这似乎很自然，但实际上并不容易。日立数字工程实验室 (DEL) 的“结构形式创造”是利用数字技术挑战这一挑战。利用丰富的设计经验和高度的专业知识，为技术提案和建筑设计提供支持的技术人员集团DEL进行的结构形式创造是什么?

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在DEL,五个专业团队正在为现代建筑设计和城市规划所需的新领域和跨领域设计技术提供技术建议和设计支持。C日建设计

我们与结构形式创造团队的负责人设计技术总部总监玉井弘树进行了交谈，了解他的灵感来源、利用 DEL 的独特技术对建筑进行合理化以及与形式相关的美学。

结构形式的创建是“形式查找”，可以通过使其更有效地传输力和“优化”与建筑相关的各种价值来节省资源，例如材料，构造，成本它是以这种方式完成的。让我们看看这个过程。

寻找力量和形状之间的适当关系的表格

自然界中有各种有机形式，如蜘蛛网，肥皂泡，贝壳等，其形状以非常合理的力量平衡保持。以这种自然的睿智为灵感，建筑在进化。

弗赖·奥托的“慕尼黑奥林匹克体育场 (1967) ”在支柱和锚之间像蜘蛛网一样缠绕着电缆网，透明而轻盈地覆盖着观众座位。CTim Munsey/500px (左)、german-images (右)

东京巨蛋（1988年）巨大的屋顶采用了一种轻薄而坚固的膜状材料，类似于肥皂泡，利用室内气压膨胀，从而形成广阔的空间。© Ioannis Tsotras（左），图片由东京巨蛋提供（右）

由Heinz Isler设计的瑞士加油站的贝壳屋顶。伊斯勒为了确定外壳的形状，使用倒挂模型等进行了很多实验。每个部分都具有双向曲率，从而防止了弯曲，提高了强度，实现了轻量化。CChris Hackett/Tetra Images (左)，Nikken Design (右)

通过这种方式，“形式查找 (形式搜索) ”适应自然环境和外部条件，并探索合理的建筑形式。

在以柱、梁为基本要素的传统建筑物中，是将“拉伸”、“压缩”、“弯曲”这三种力的作用组合而成的，构造设计的想法也一般基于此。另一方面，在形式查找中，我们通过两个力“拉伸”和“压缩”来导出建筑的形状。形式挖掘体现了曲线建筑形状和大空间屋顶结构，其自然形式可以更有效地传递力，而不是梁和柱的线性结构。

在计算机尚未普及的时代，表单查找以令人惊讶的简单方式完成。着名的西班牙建筑师安东尼奥·高迪 (Antonio Gaudy) 在“倒悬模型”中找到了力量的平衡，并设计了一个有机形状的“Coronia Guel教堂”。

悬吊模型C日建设计

即使在现代，形式查找的原理也是一样的。然而，在DEL,我们正在研究使用最先进的数值计算技术和数字技术进行更多样化建筑的可能性。这是因为通过利用主要由Tamai开发的NSForm应用程序，NSForm可以更快地验证更多形式模式。

网格壳 (左上) 电缆冷却塔(右上)，人行天桥 (左下)，轮辐 (右下)，各种结构的形状和力的平衡通过形状查找方法进行研究。C日建设计

吊顶结构的成形。发生大弯曲的柱梁框架系统 (左) 被仅传递张力的张力杆和仅传递压缩力的几乎水平的拱门取代 (右) 。通过尽可能不产生弯曲应力可以减轻建筑材料重量的情况。C日建设计

通过这种方式，当在从建筑的基本概念确定具体形状的初始阶段使用时，找到力更清晰流动的合理形式的形式发现非常有效。这是因为如果你将设计设计的思维形式和概念与形式挖掘相乘并同时考虑它，它将导致经济合理性，例如减少建筑材料的数量。

在三角形屋顶相连的膜结构中进行的形式挖掘。第一阶段是概念阶段的形状，第二阶段是使用CAD检查基本配置。3是导出平衡形状的形式查找。4表示一般的构造解析、构造设计这4个阶段的过程。C日建设计

利用这项技术，您可以将自然界中美丽力量的平衡投射到建筑形式上。例如，“将瞬间消失的水滴形状近似于拉伸型结构系统并将其构建并不是梦想。您可以通过拉伸系结构系统设计近似水滴的塔。这是表单查找的吸引力之一。

通过形状挖掘将水滴的形状具体化为建筑结构。C日建设计

玉井宏树

设计技术总部，技术设计组
总监

形态就是力量。始终将构造物的形态和力的合理关系放在心上，致力于设计。随着结构的规模变大，难以实现抵抗力流的不合理形式，而如果它是根据力的自然流动的合理形式，则可以在节省结构材料的同时实现。也可以找到可能的解决方案。我们提出了一种结构形式，通过充分利用表单查找和优化等特殊数值计算方法，可以更经济地实现资源保护。这样发现的形态绝不是无机的，在很多情况下，自然美也具有相似的神秘性和丰富性。京都大学毕业后，在伊利诺伊理工学院获得博士学位。他曾在美国、德国和尼泊尔从事建筑、结构设计和项目开发工作。

玉井宏树

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