看来苹果真的很喜欢这个玻璃楼梯,这个玻璃楼梯上海国金的苹果旗舰店也有一个,我仔细看过,正好可以答这题了~
我的回答针对的是上海国金的楼梯,从题主给的照片来看,两个是一样的,所以我就开始答题了~
先说结论:这个楼梯其实结构上没有什么花哨的地方,简单暴力,就是用玻璃承受荷载,但是充分利用了人们对玻璃这种材料易碎的固有印象营造了一个酷炫的入口空间,确实是一个很好的设计。下面我简单分析一下这个楼梯的荷载传递。
题主以及很多观众可能并非土木工程或者建筑相关人士,所以我用 Sketchup 做点图帮助理解。
首先,我们需要开上帝视角,所以我做了一个类似的模型,为了方便建模我没有完全照搬苹果店的具体结构,而是做了一个类似的,差异就在灰色的玻璃部分,苹果店的按照 60 度间隔分布,我画的按照 90 度间隔分布,荷载传递路径还是一样的。实际上我用不同颜色区分不同部分之后已经基本能看出来是怎么构成结构的了,并不复杂,中心一个筒体,然后伸出几根挑梁,挑梁连接外圈扶手,以扶手作为封口梁,然后铺踏步板,结构清晰明了。
△图 1 线框模式的楼梯模型
△图 2 渲染效果
首先从踏步(台阶)开始分析,首先观察一下踏步的构造
△图 3 踏步的一些细节(如果周末有空,我去现场再拍一点)
△图 4 踏步的模型示意图
根据我的现场观察和网络照片对比,踏步是通过金属连接件连接在两端支撑结构上的。内侧与筒体用一个连接件连接,外侧与扶手用两个连接件连接,这样三个点就可以牢牢地固定住一个踏步。
然后我们需要荷载,所以我们需要一个人,那么有请 Steve,站在踏步上,Steve 以及踏步有一个重力,用向下的红色箭头表示,两边的金属连接件提供支撑,支撑的力用向上的蓝色箭头表示。
△图 5 Steve 和踏步
那么蓝色的箭头是谁给他的呢?一边是中间的玻璃筒体,另一边是【扶手】,是的你没有看错,是扶手。这就是这个设计的巧妙之处和结构的简单粗暴之处。不需要其他支撑,就连在扶手上,一般我们的认识认为扶手是附属部分,是其他构件承担它的荷载,但是在这里我仔细观察之后确信是扶手承担了踏步的荷载,把扶手和承担荷载的梁合二为一,是这个设计中比较巧妙的部分。
但是扶手的中间段并不是无依无靠只靠两头支撑的,扶手中间也是支撑在内部的筒上的,而支撑扶手的的就是筒中心的径向玻璃梁。
△图 6 筒和玻璃梁剖面图
△图 7、8 玻璃梁实拍图
两个地方用到了玻璃梁,我把这部分单独截出来放大
△图 9 玻璃梁局部图
所以对于人的重力荷载,传递路径是这样的 【踏步】一部分递给筒体,另一部分给扶手,给扶手的荷载再传递给径向玻璃梁,玻璃梁再传给筒体,最终都会给到筒体。
个人觉得这个楼梯结构概念上并不不复杂,真的设计计算分析应该要费上一番功夫,同时不得不说苹果土豪,这个玻璃实在牛逼!不过设计的想法确实巧妙,利用了大家生活中对玻璃易碎的印象,其实这个玻璃钢筋铁骨,同时玻璃梁很容易被人忽略,给人的感觉就是悬浮的玻璃楼梯了。