当前世界环境

简介

测地圆顶是一种空间结构，看起来像一个球或球体的一部分。这个仪器是由三角形网格组成的，最终形成一个球面。三角形的数量越多，球形圆顶的形状就越好。(Urner, 2016)三角形的硬度和稳定性的使用会导致圆顶的强度，各部分的集成将力分散到所有的球体，最终使测地圆顶成为一个高效的结构。

在基于5个柏拉图固体形成的测地线圆顶中，通常使用二十面体。

测地线圆顶的内外空间比例最高，因此热量损失最低，在这种结构中，所有的结构部件都能均匀地分散力。

在测地线圆顶中，三角形的大小不同，这取决于多层面的下部部分划分的频率，而三角形的所有顶点都近似位于球体上。测地线圆顶的横截面几乎是一个大圆。

巴克米斯特·富勒被认为是测地线圆顶的发明者。

在下面的图片中，构建一个测地线圆顶的阶段是提出的，我们继续关于它是如何制作的文章。

测地线圆顶是一种高效的结构，由于材料的最少使用，它们重量轻，与薄层相比，它们覆盖的跨度大。

快速和容易安装和拆卸的结构，因为球形的形状，他们站在固定的强风。由于圆顶的结构优势和它们的吸引力形式，如果我们熟悉这些结构的技术、制造和安装，它们会非常有用。本文为非专业人士提供了圆顶的一般介绍，并以简单的方式描述了它们的安装。最后，作者根据该结构提出了一个方案。

本文标题如下:

1. 简介
2. 历史
3. 测地线穹顶的优势
4. 力是如何在穹顶中传递的?
5. 我们如何建造一个测地线圆顶?
6. 案例研究:英国伊甸园项目
7. 圆顶研究中心的设计

结论

测地圆顶的历史

第一个可以被认为是测地的圆顶是由Walter Bars Feld设计的，它是用来容纳天文馆投影仪的，这个设计是蔡司工厂的屋顶，由德国Wydmann & Dykerhoff设计，于1922年开放。差不多30年后的1954年，美国地质唯物主义者巴克敏斯特·富勒提出了圆顶这一看似独立的概念，称之为“测地圆顶”。

然而，在许多书中，他被称为测地线圆顶的发明者。他首先设计了这个圆顶，17米高，为国防部在海拔上风速达到每秒360公里，使用这项技术在冷战期间导致尼克松总统宣称:“我们可以在所有美国城市上建造屋顶。”

在富勒时期，这些建筑还完成了其他的工作，比如一个可容纳1800人的音乐厅在48小时内就建成了!

巴克敏斯特·富勒(Buckminster Fuller)花了近20年的时间才发明了测地线圆顶，这个发明是他关于能量和力原理的精彩展示，事实上，这个发明可以解决建筑中的许多问题。

建筑的魅力和速度是这些建筑发展的原因。(Ghorbanzadeh, 2008)

测地线穹顶的优势

圆顶是一种非常坚固的结构，实际上随着它们变大，它们会变得更坚固，这与建筑中通常发生的情况相反。(维基百科,2015)

测地线圆顶的主要结构可以在短短几个小时内快速安装，而不是几个月或几年，轻量级的部件可以通过小螺丝安装，大圆顶直径50米，用最少的材料，可以用最少的车间设备，如起重机，建造，此外，这些圆顶具有空气动力学形式，可以承受非常强的风。没有证据证明这些结构存在问题，也没有证据证明风和台风对这些设计良好的圆顶造成了破坏。(鲍德温,2015)

如果我们使用透明的覆盖物，就可以利用太阳能。

地震永远不会对建筑物造成破坏，除非土崩瓦解，吞没整个建筑物!或者圆顶开始从较低的地层部分断裂，比如南极的圆顶。

测地线圆顶的主要优点是它们的曲率，允许它们在单层中可持续地用非常薄的一层覆盖很大的地方。

图1:将六边形组合成测地线圆顶 点击这里查看图

图2:如何建造一个测地线圆顶 六边形和五边形的组合 点击这里查看图

图3:测地线圆顶的复制品图片，作者 点击这里查看图

在这些结构中使用铝有争论，它创造了对酸性环境的抵抗力，这也将是不锈钢结构，而它的低重量是两倍。(Ghorbanzadeh, 2008)

今天，许多公司出售圆顶安装的地图和材料，以便买家自己建造。(维基百科,2015)

事实上，圆顶是“以少取多”的口号的象征，巴克敏斯特自己也用了“蜉蝣化”这个词。(鲍德温,2015)

最后，我们应该提到的是，虽然测地线圆顶结构是有利可图的结构，他们也有很大的建筑吸引力。

一般测地线结构有以下优点:

1. 速度和准确性是因为工厂制造的零件
2. 能够拆卸和重新安装
3. 维修能力强，维修方便
4. 从安装到天气条件的独立性
5. 能够在不同的颜色运行
6. 室内的可用性——像展览室内的展台
7. 耐腐蚀
8. 经济上可以接受-最低限度地使用分期付款-
9. 太阳能的可用性
10. 以最小厚度覆盖大跨度的能力

如何转移力量

测地线穹顶，是一种球形空间框架结构，它的负载通过在球形穹顶内的线性部分转移到支柱上，所有部分都在相等的拉力(拉力或压力)[5]下

在球体上的均布载荷作用下，位于半球圆顶顶部的所有部件都处于压力之下，所有较低的部件都处于张力之下，所有紧密垂直的部件都处于压力之下。

测地线圆顶并不一定是一个完美的球体，它可以是球体的很大一部分，半球或球体的一小部分。(Ghorbanzadeh, 2008)

如果测地线圆顶是一个半球，它大大减少了几乎等于零的浮力，因为轴承是相互放置的。

如果测地线圆顶是球体的1/4(1/4)，5点依靠和浮力脚圆顶在这种情况下，高浮力将向外。

如果测地圆顶是球体的3/4(四分之三)，它仍然有5个可以依赖的点，浮力是向内的，也是强烈的。(Ghorbanzadeh, 2008)

在结构建造方面，测地线圆顶远远超出了传统的建造方法(垂直的梁和柱)。传统的施工方法由于材料多、体积大、静态利用率低，效率非常低。

我们如何做一个测地圆顶?

为了形成一个由不同部分组成的规则化合物，为了保持它们的顶点在一个球体上，并不是每一个形状都可以使用，测地圆顶由五种单一形状组成:三角形或三维，立方体或四维，八角形或8维，十二面或12维，20面或20维。(摩尔,2008)

在这4卷中，所有的多边形都是规则的，所有的边都是相同的，维度的数量等于顶点的数量。

最著名的圆顶形式是足球，它是由20面体的重复三倍分割而成。

然后我们尝试用非常简单的材料和一点芦苇，粘合剂来建造一个非常简单的测地线圆顶。(Jonathan, 2015)为了这个目的，轻竹子被使用，你仍然可以用它在花园里做一个住所。这种结构是轻量级的，所以您甚至可以教您的孩子在一个小时内拥有它。

这座建筑呈爬升状，从下往上排列，从地面生长而成。大约需要35根竹子，长约4英尺(约121厘米)，用红色条纹标记，以帮助建立圆顶。

小稻草大约3英尺6英寸(约106厘米)长，并标有蓝色条。(在印刷的图片中，它们是黑白的，蓝色的拐杖比红色的拐杖颜色更强)

图4：你可以用一些 你花园里的稻草(乔纳森，2015) 点击这里查看图

图5：一个测地线圆顶形式的图片 以上,(乔纳森,2015) 点击这里查看图

图6：展示项目的副本 在本文中，作者 点击这里查看图

图7：用红色的吸管画出外围的圆圈 点击这里查看图

图8：建造三角形的第一部分 点击这里查看图

图9:连接三角形的顶点 点击这里查看图

图10:创建上面的三角形 点击这里查看图

图11:在上面的三角形上创建五边形 点击这里查看图

图12:使天花板 点击这里查看图

图13:如何用铝箔覆盖结构 点击这里查看图

1.由Geodesic Structures运营的项目案例研究(伊甸园项目(康沃尔，英国))项目名称:伊甸园地点:英国康沃尔
竣工日期:2001
面积:23000平方米(247480平方英尺)
结构工程师:Anthony Hunt的工程师
服务工程师:奥雅纳
成本顾问:Davis Langdon & Everest
主承包商:McAlpine Joint Venture景观建筑:土地使用顾问公司(Grimshaw, 2015)

伊甸园计划，是一个展示世界上植物多样性的展览。它是一个测地线圆顶结构。

该项目是为此目的的最新场所之一，在上个千年的形状和形式看起来非常创新。

该项目是世界上最大的温室和储存植物的隔间，也是以最清晰、最美丽的同时最经济的方式建造的。

1996年，尼古拉斯·格里姆肖和合作伙伴公司开始为该项目的设计进行谈判，并获得了滑铁卢国际码头项目设计的声誉。格里姆肖也是这么做的。

在原型设计中，滑铁卢梁的螺旋形和非对称形状受到了千禧年金融委员会的启发。

但在详细设计过程中，由于海床坑的不均匀(在项目设计初期仍像一个矿山，没有受到重大变化)，不容易适应不同的弧度和跨度的变化，进行了一些小的改变。现在这个项目已经完成了，根据测地线穹顶发明者巴克明斯特·富勒的形象和梦想，这个项目将在地面表面提供最大的容量，实际上是最小的。

外观上的球体是由七个测地线圆顶组成的随机串，内部连接在地面上，它们覆盖了大约2.2公顷的场地面积。

这些球有不同的半径是有用的植物的生活，不同的高度从18到65米。

形式遵循功能，是业主总体目的的具体表达，在全球范围内表明人类的生命依赖于植物。

这些球体实际上是为了展示空间和建筑材料的高效率，从建筑的角度来看，它们每一个都是两层空间框架，第一层是一个贝壳二十面体测地线，它由6个角模块组成，大小在5到11米之间。

每个模块由六个直压管组成，光滑，相对较小，便于携带。这使得地面上的任何六面装置都可以放在它原来的位置上，并且可以很容易地用钢连接到周围的六面。

上面一层可以安装到第二层与对角线元件圆空心截面。

该结构的静力性能由壳体性能和三维空间交叉穹顶保证。这种行为是通过上下两层相互铰链，这些部分被固定在球体周围的钢筋混凝土基础的窄条上，然后它会到达后面的层。

球体基础(测地线圆顶)是钢筋混凝土，它围绕着球体，一直延伸到基础的后墙。

该地基宽约2米，厚5.1米，长约858米。

太阳的运动确定了这些球体的确切位置，这显示了一种高水平的技术，该结构将是被动式太阳能的主要受益者。

该项目的建筑师通过乙烯四氟化乙烯将太阳能的利用扩大了一倍。ETFE在广谱阳光下是完全透明的，被认为是一种非常轻的材料，用于结构和建筑，设计非常小，同时非常方便。

四氟乙烯的特点

乙:

• 轻度(玻璃的重量是同等重量的1%)
• 高透明度，抗紫外线辐射
• 耐阳光侵蚀
• 排斥性的尘埃
• 玻璃的高隔离特性
• 再循环能力
• 它能装载重量是自身重量400倍的物体

有了这种覆盖，我们可以确保充足的日光通过球体覆盖，并喂养里面的植物生命。由于每个框架都覆盖在六面三层，它可以保存球体的热量。

ETFE的静载是静载的1%每块玻璃的静载比它的尺寸小，而且它很坚固，抗静电，可回收，所以作为球体目标的一个实际的例子，对能源的意识现在是现实的。(休,2003)

项目的第一阶段，即游客中心于2000年5月15日开放，最终的游客人数已经接近，2001年1月7日，491 213人，2001年3月17日，全年估计有75万游客到该网站，事实上，自2001年3月项目诞生以来，约有191万人参观过它。

图14:植物的伊甸园 点击这里查看图

图15:伊甸园八个测地线圆顶的几何 点击这里查看图

图16:支持连接板 点击这里查看图

图17:髓质的稳定性 点击这里查看图

图18:现场工作设备 点击这里查看图

图19:球体内部是热带温室 点击这里查看图

图20:建筑物的掩体是 tetra-fluoride乙烯,乙烯 点击这里查看图

设计一个测地线结构研究中心

本课题由作者在德黑兰大学美术学院设计技术(3)本科高级技术建筑专业。在本工程的结构设计中，采用了测地线圆顶结构。

在圆顶像几何足球一样使用之前，解释了它的建造方法。

穹顶依靠它的4.3和5个点，这5个点坐落在一个混凝土环上，后面是a的柱子，将荷载传递到地面，如下图所示。如前所述，测地线圆顶结构的体积是圆环本身的4/3，坐落在钢筋混凝土圆环上，85厘米的混凝土柱帮助圆环将荷载传递到基础上。楼板由一些混凝土板和混凝土柱共同承担其荷载到地基。

设计的主要思想是根据课程的主要目标和对该领域可持续建筑的强调来进行的。在设计中，我们更多地考虑了从总体到细节，同时我们也关心建筑的潜力，使其能够作为一个真正的建筑结构使用。

由于地球和可持续建筑是该建筑的主要目标，基本想法是基于让人联想到地球的体量，一个测地线圆顶是其所有部分的4/3(四分之三)在地面上，最好的答案是概念2。

建筑群内的空间:

内饰设计基于物理方案，因为综合体的游客被设置在三个社会阶层，内部空间按照公共到私人的顺序组织:

• 一楼和地下室供一般年龄和社会阶层的公众参观
• 一、二楼供专业爱好者使用
• 第三和第四层是新建筑技术的专家

当然，这是为了普通民众的知识，公共设施通过玻璃电梯到上层，到达圆顶的最后一层(专家)是提供给公众的，因为有证据证明这不会对专家和专业人员的工作造成任何干扰(注意四楼平面图，公共空间与私人空间用无声隔板隔离)。

根据建筑的原则，我们在综合体内部考虑了一个全方位的空间，在这个地方考虑了一个绿色的部分。

楼层的地面在大约1.5米的角落开放，以实现自然通风和热交换，并根据可持续建筑充分和协调的原则，使更多的空气。

地下室空间有大厅、咖啡店和休息区，还有一个圆形剧场和他们在礼堂的位置。这些设计是为了让它们接受自然光线，并在视觉效果方面增加了原有体量的空间。

安装:在加热和冷却装置的情况下，在地下室有一个足够大的厂房，我们注意了进入现场的通道，以便方便运输设备。由于我们考虑了二楼和四楼的综合建筑的管道，因此在必要的交叉处预计会有一个管道。而设施的假天花板被认为是管道必不可少的，当然，假天花板与原始平面和空间几何设置了相当相同的设计团，以不破坏整体空间和秩序。

视图:圆顶的视图是乙烯四氟化乙烯，乙烯上覆盖着防止紫外线辐射穿透的保护层。这一层在强光下变暗，有助于调节进入建筑群的光量。这种视图是双层表皮，保持设定的温度，防止与外部空气的热交换作为绝缘体的作用。在设计圆顶的视图时，我们试图完全保持透明，试图在项目中反射天空，这将有助于主要想法。防静电面板使用，以避免污染和吸收灰尘颗粒，在这种情况下，清洁面板的需要减少，爬坡1只用于紧急情况!

图21:研究中心平面图，作者 点击这里查看图

图22:结构示意图 点击这里查看图

图23:底层，作者 点击这里查看图

图24:项目的部分，Author 点击这里查看图

图25:地下室地板,作者 点击这里查看图

图26:安装材料标高及详图，作者 点击这里查看图