知乎日報:香港玻璃圓形旋轉樓梯是怎麼做出來的?
看來蘋果真的很喜歡這個玻璃樓梯,這個玻璃樓梯上海國金的蘋果旗艦店也有一個,我仔細看過,正好可以答這題了~
我的回答針對的是上海國金的樓梯,從題主給的照片來看,兩個是一樣的,所以我就開始答題了~
先説結論:這個樓梯其實結構上沒有什麼花哨的地方,簡單暴力,就是用玻璃承受荷載,但是充分利用了人們對玻璃這種材料易碎的固有印象營造了一個酷炫的入口空間,確實是一個很好的設計。下面我簡單分析一下這個樓梯的荷載傳遞。
題主以及很多觀眾可能並非土木工程或者建築相關人士,所以我用 Sketchup 做點圖幫助理解。
首先,我們需要開上帝視角,所以我做了一個類似的模型,為了方便建模我沒有完全照搬蘋果店的具體結構,而是做了一個類似的,差異就在灰色的玻璃部分,蘋果店的按照 60 度間隔分佈,我畫的按照 90 度間隔分佈,荷載傳遞路徑還是一樣的。實際上我用不同顏色區分不同部分之後已經基本能看出來是怎麼構成結構的了,並不複雜,中心一個筒體,然後伸出幾根挑梁,挑梁連接外圈扶手,以扶手作為封口梁,然後鋪踏步板,結構清晰明瞭。
△圖 1 線框模式的樓梯模型
△圖 2 渲染效果
首先從踏步(台階)開始分析,首先觀察一下踏步的構造
△圖 3 踏步的一些細節(如果週末有空,我去現場再拍一點)
△圖 4 踏步的模型示意圖
根據我的現場觀察和網絡照片對比,踏步是通過金屬連接件連接在兩端支撐結構上的。內側與筒體用一個連接件連接,外側與扶手用兩個連接件連接,這樣三個點就可以牢牢地固定住一個踏步。
然後我們需要荷載,所以我們需要一個人,那麼有請 Steve,站在踏步上,Steve 以及踏步有一個重力,用向下的紅色箭頭表示,兩邊的金屬連接件提供支撐,支撐的力用向上的藍色箭頭表示。
△圖 5 Steve 和踏步
那麼藍色的箭頭是誰給他的呢?一邊是中間的玻璃筒體,另一邊是【扶手】,是的你沒有看錯,是扶手。這就是這個設計的巧妙之處和結構的簡單粗暴之處。不需要其他支撐,就連在扶手上,一般我們的認識認為扶手是附屬部分,是其他構件承擔它的荷載,但是在這裏我仔細觀察之後確信是扶手承擔了踏步的荷載,把扶手和承擔荷載的梁合二為一,是這個設計中比較巧妙的部分。
但是扶手的中間段並不是無依無靠只靠兩頭支撐的,扶手中間也是支撐在內部的筒上的,而支撐扶手的的就是筒中心的徑向玻璃梁。
△圖 6 筒和玻璃梁剖面圖
△圖 7、8 玻璃梁實拍圖
兩個地方用到了玻璃梁,我把這部分單獨截出來放大
△圖 9 玻璃梁局部圖
所以對於人的重力荷載,傳遞路徑是這樣的 【踏步】一部分遞給筒體,另一部分給扶手,給扶手的荷載再傳遞給徑向玻璃梁,玻璃梁再傳給筒體,最終都會給到筒體。
個人覺得這個樓梯結構概念上並不不復雜,真的設計計算分析應該要費上一番功夫,同時不得不説蘋果土豪,這個玻璃實在牛逼!不過設計的想法確實巧妙,利用了大家生活中對玻璃易碎的印象,其實這個玻璃鋼筋鐵骨,同時玻璃梁很容易被人忽略,給人的感覺就是懸浮的玻璃樓梯了。