光之

塔是曼彻斯特市中心的一个低碳能源中心,其特色是创新的“贝壳花边结构”,这是基于奥雅纳(Arup)和Tonkin Liu建筑师事务所

十多年的设计研究。
位于曼彻斯特的光塔结构于今年2月

揭幕,其设计目的是支持新的热电联产发动机的五个排气烟道能量中心。曼彻斯特市议会和主承包商Vital Energi于2017年秋季将该项目授予建筑师Tonkin Liu和建筑环境咨询公司奥雅纳(Arup)。该项目的主要目的是设计和开发塔楼,该塔楼将容纳一个能源中心,为周围建筑提供低碳能源。这是男人胸的一部分。ER的Civic Quarter供热网络项目,将为包括曼彻斯特市政厅和布里奇沃特大厅等几个标志性建筑在内的两公里范围内的地区提供供热。

扩展客户简介以结合立面和结构,塔楼庆祝建筑和设计的卓越。这座40米高的塔的灵感来自自然世界,其愿景是用最少的材料创造一个坚固的结构。要实现这一点,需要最新的进展。三维数字建模、分析和制造技术。

方法

塔楼设计的

核心是其独特的外围壳体,它既是塔楼的主要结构,也是其正面。这是通过采用独特的“贝壳花边”结构技术实现的。奥雅纳(Arup)和刘东健(Tonkin Liu)受自然界几何学的启发,共同开创了十多年的方法。光之塔是迄今为止使用这种方法建造的最大的建筑。。

这种技术有助于使用薄钢板创建轻质、优雅的结构。这样做需要多方面的设计方法,以参数建模为中心。例如,Tonkin Liu和奥雅纳(Arup)合作开发了壳体波纹和穿孔的几何形状,通过使用数字工作流程来确定最佳形式结构。

“光之塔”
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实现贝壳花边结构

奥雅纳公司进行了几种形式的分析和测试,以确认结构的完整性,并更好地评估哪种工艺将导致更好地利用资源。例如,塔的结构性能需要通过详细的有限元模型(使用OASYS GSA和LS-DYNA软件)、简化梁E元素模型和手工计算。

再次使用OASYS GSA和LS-DYNA软件,通过有限元模型的特征屈曲分析、载荷放大、“ Dallard方法”和手工计算,对薄壳的

屈曲进行了测试。使用详细的非线性材料模型来确定一个关键位置的屈曲承载力。还评估了塔架的动态性能,其中几个细节受到风致疲劳性能要求的影响NTS.

此外,根据对塔壳中大量棱角的分析,存在涂漆防腐系统不够可靠的风险。因此,塔壳选择了不锈钢,以确保更高的耐用性。虽然出于建筑原因,塔楼被漆成白色,但这也允许使用较低等级的不锈钢,避免了昂贵的表面处理,从而在不降低成本的情况下降低了项目成本。耐久性水平.

光之塔突破了钢结构设计和制造的极限,其方法基于最新的先进数字建模、分析和制造技术,以实现弯曲的刚性表面

此外,塔的性能被进一步考虑到其设计中,其由一系列模块组成,每个模块的顶部和底部都有螺栓连接的L型法兰连接。这些法兰用作外壳制造期间以及现场安装期间的模板。事实证明,这对于确保模块在严格的公差范围内安装在一起是非常有价值的。并且该连接细节还用于使应力集中最小化,以获得最佳的疲劳性能。

先进的制造技术

这座建筑可能看起来很复杂,但壳体结构的基本几何原理却看似简单。至关重要的是,该项目是在测试中开发的。考虑到建筑成本和劳动力,以更快、更有效的方式。

塔的

建造需要钢结构承包商高水平的技术和工艺。壳板由单曲面组成,这些单曲面配合在一起形成结构的折叠几何形状。这对于确保工程的实用性至关重要,因为双曲面钢板会显著增加复杂性和默认成本。需要严格的公差,并且由于疲劳要求,结构按执行等级3制造。

设计团队向钢结构承包商发放了塔楼的Rhino模型,然后承包商使用Rhino和Tekla为432个外壳面板中的每一个设计切割模式。然后将它们卷成正确的曲率,然后焊接在一起,形成塔所包含的九个高壳模块。

展望未来

光之

塔突破了钢铁的极限。设计和制造,采用基于最新先进的数字建模、分析和制造技术的方法,以实现弯曲的刚性表面。这座建筑将激励工程师们开辟新的途径,以最大限度地减少材料使用,并最终为更可持续的未来而努力。


主图由David Valinksky提供

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