旋转楼梯:融合斐波那契数列的建筑美学,尽显高贵浪漫

   日期:2024-07-21     来源:网络整理    作者:佚名    浏览:453    
核心提示:什么是钢结构旋转楼梯钢结构旋转楼梯的实际应用标准的中柱式钢结构旋转楼梯因其占用空间小而被广泛应用。在标准中柱式和板式的基础上,设计师们可以扩展衍生出新型结构及造型的钢结构旋转楼梯,看看下面这些案例吧!今天,关于钢结构旋转楼梯的基础认知就讲到这了,下面,还是用一张导图来总结一下今天的内容:

旋转楼梯是生活建筑高贵浪漫的象征,是建筑师表达空间的非凡典范,设计精美的旋转楼梯可以让整个建筑显得优雅而高端。

旋转楼梯的美并非偶然,因为它蕴含着一条重要的数学美学规律:斐波那契数列。斐波那契数列又称黄金分割数列,是自然界中最神秘、最美丽的数列。

这种神秘的小螺旋不仅存在于贝壳和星云中,也出现在世界名画中。螺旋楼梯的美感是自然的,充满线条和空间感的独特视角赋予了螺旋楼梯生命和魅力。

钢结构楼梯支点少,承重能力强,造型多,技术含量高,不易受柱子、楼板等结构影响,坚固耐用。焊接钢结构楼梯支点少,承重能力强,造型多,技术含量高,不易受柱子、楼板等结构影响,坚固耐用。焊接楼梯钢板经过调试后精确焊接,安装后踏步四周水平,所有材料配件横平竖直,各种方管、圆管、角铁、槽钢、工字钢等均可,造型更加多样。

让我们回到正题

本文摘要

1.钢制旋转楼梯的定义及特点

2、钢旋转楼梯种类(按结构形式分类)

3.钢制旋转楼梯的应用

什么是钢制旋转楼梯

时尚潮流

旋转楼梯是所有弯曲(曲线、圆弧等)楼梯的统称,以钢构件作为主要结构支撑的弯曲楼梯即为钢制旋转楼梯。

在实际应用中,只要旋转楼梯的主体结构(主要是梁、柱)是钢结构,就称为钢旋转楼梯。

(注:以栏杆为主要承重结构的楼梯结构不属于本文讨论范围)

踏步、栏杆、扶手等非主要承重构件,只要符合国家设计标准,可以采用钢材、玻璃、木材、大理石、铝板、塑钢等材料。

即使所有承重部件均采用钢材,也可以采用各种装饰表面来优化设计并达到最佳效果。

钢制旋转楼梯的特点

耐用、美观、节省空间、用途广泛

a.坚固耐用,不易变形

钢材的强度与硬度较高,结构稳定,承载能力强,截面固定,不易发生变化。

b. 用途广泛

钢结构体系可独立承受荷载,不易受柱、楼板等建筑结构的影响,可用于室内外很多领域。

c. 各种形状和不同曲率

钢结构构件薄而轻,既可营造轻盈飘逸的风格,又可呈现厚重稳重的风格,同时曲率不受结构形式影响,可实现双曲、抛物线等多种曲率类型。

d.占用空间小,施工方便

占用空间小,节省大量使用空间,安装简便,可大大缩短施工时间。

钢制螺旋楼梯的类型

中柱板

钢旋转楼梯作为空间结构构件,受到空间弯曲、剪切、扭转及轴向力等综合作用,其结构形式极其复杂,而旋转楼梯的设计也会因采用的结构形式不同而产生不同的效果。

接下来我们来了解一下最常用的两种结构形式——中心柱式、板式。

1. 中央柱样式

中心柱式由钢管立柱、预制扇形踏步、钢平台板及栏杆组成。

其平面呈以中心柱为中心的同心圆,外观呈螺旋状三维空间曲线。

△楼梯立面图及平面图

同样,结构体系由中心钢柱支撑,楼梯踏板从钢柱上悬挑而出,沿曲线旋转上升。

△中心柱钢结构示意图

同时,层高、楼梯宽度、装饰面类型等因素对结构设计影响也很大,因此在设计过程中需要与专业的钢结构设计师进行沟通,共同设计出满意的解决方案。

△楼梯结构框架

△楼梯完工效果

中心柱结构在室内外应用十分广泛,室内适用于垂直空间连接,室外适用于底层与室外、楼面与屋面的连接。

△广泛应用于室内和室外

通常每周布置15级左右踏步,基本结构类型适用于层高2.7~6m的空间。

△建议每周走15步

考虑到使用的安全性和舒适性,行人通过时,一般下行比上行困难,为保证行人安全,下行时可用右手扶住扶手,上行时可考虑按顺时针方向设置栏杆扶手。

△扶手按顺时针方向向上设置

2. 板型

板式旋转楼梯由内、外层空心曲梁、底部盖板、踏步、栏杆组成。

其平面由两个同心圆组成,形状为双曲螺旋状的三维空间曲线。

△楼梯立面图及平面图

其结构体系采用空心曲梁支撑,将力传递至曲梁两端(一般为上、下层楼层)。

△板钢结构示意图

△楼梯结构框架

△楼梯完工效果

板状结构多用于室内,适用于人流量较少的垂直空间。

通常内圆半径为600~1000mm,每段楼梯的踏步数最多为18级,若超过18级时,需设置休息平台。

△ 每段楼梯踏步数超过18级时,必须设置休息平台

设计要点:

a. 螺旋楼梯通常不作为主要疏散功能。

b.内侧扶手踏步宽度≥220mm。

c.楼梯段净高≥2200mm,扶手段高度≥900mm,平台≥1050mm。

d.楼梯坡度不宜过陡(一般不宜超过38°),踏步高度、宽度应符合相应建筑类型的规范要求。

e.做踏步板装饰面层时,需用水泥砂浆对石材进行找平,但易出现“空鼓”或“开裂”现象,建议考虑使用木纹做底漆。

f.钢结构施工安装主要方法为焊接,虽然预制时各构件均已防锈处理,但在焊接过程中仍有可能损坏,因此应注意焊接位置,如有损坏应重新涂刷防锈漆。

钢制旋转楼梯的实际应用

多主体自由行旅游新模式

中心柱板钢结构旋转楼梯通过在台阶、栏杆、栏杆扶手等位置采用装饰材料(如木材、玻璃、大理石等)可满足各种风格和空间要求。

1. 中心柱的应用

标准中心柱钢结构旋转楼梯因占用空间小而被广泛应用。

a.全钢材质

△应用于办公楼室外

△应用于办公楼室内

b.钢结构与其他材料的组合

△应用于酒店室内装饰(钢+玻璃)

△应用于办公楼内饰(钢+玻璃)

△适用于别墅室外(钢化+玻璃)

△应用于别墅室内(钢+木)

△应用于售楼处室内装饰(钢+木)

△应用于会所室内装饰(钢材+大理石)

2. 板材应用

与中心柱式相比,板式钢结构旋转楼梯由于其形式更加丰富、美观,应用更加广泛。

a.全钢材质

△应用于商场室内装饰

△应用于会所室内

△应用于办公楼室内

b.钢结构与其他材料的组合

△应用于酒店室内装饰(钢材+木材+大理石)

△应用于会所室内装饰(钢+木+玻璃)

△应用于体验店室内装饰(钢材+木材+玻璃)

△应用于商场室内装饰(钢板+大理石+玻璃)

△应用于办公楼室内(钢+木+玻璃)

△应用于别墅室内(钢+木)

△应用于展厅室内(钢+木)

△应用于艺术馆室内装饰(钢材+大理石)

3.基础设施体系的衍生应用

基于标准的中心柱和板型,设计师可以扩展和派生出新结构、新造型的钢结构旋转楼梯。看看以下案例吧!

a. 中创书店 | 哈尔滨

△由中心柱衍生出新的结构体系的过程

△以圆柱形的阅读区作为“结构柱”

△楼梯通过悬挑梁搭建在阅读空间的“中柱”上

设计以中央圆形阅读空间作为“结构柱”,钢旋转楼梯通过悬臂梁与“柱”连接。

楼梯作为到达各层中心功能区的交通空间,同时也是带有旋转书墙的展示空间,还可作为休息、阅读、观景的休闲空间。

b, B:Hive 办公大楼 | 新西兰奥克兰

△采用不规则曲线“板式”结构

每个圆弧并不具有相同的中心。

设计摆脱了传统的同心旋转楼梯,采用不规则的曲线设计,结构也因体量较大、不规则而演变为更为复杂的“板式”。

同时选用鲜艳的色彩作为楼梯的装饰色彩,使得旋转楼梯成为整个挑高空间的视觉焦点,营造出震撼而又活泼的空间氛围。

今天关于钢制旋转楼梯的基本知识就讲到这里了,接下来我们用一张图来总结一下今天的内容:

楼梯,三维结构的天使建筑

楼梯的由来 建筑中的建筑

楼梯是建筑中用于楼层间垂直运输的构件,主要由楼梯(也叫踏步)、平台(休息平台)和围护构件组成。它的出现,赋予了人类全新的空间概念。进一步的理解,楼梯让建筑拥有了丰富多彩的空间组合和令人惊艳的外观。如果没有楼梯,也许人们还只是活跃在单层空间里,我们只是生活在一个“二维”的世界里。

楼梯的前世今生

楼梯的历史折射出人类的发明创造史。楼梯最早的形式是攀爬杆,就是一根树干,上面刻上一些凹痕,形成台阶。此时楼梯的材质多为原木,结构类似简支梁,外观粗糙,受力简陋,但也正是从这个起源,人类的建筑空间从“二维”走向了“三维”。

后来楼梯开始用于宗教建筑。由于宗教建筑通常都建在一定高度的基座上,而古人总想修建一条通往天堂的道路,于是华丽的楼梯便应运而生。由于限制,华丽的建筑多采用抗压性好的石材,因此作为建筑重要组成部分的台阶也由石材制成。虽然人类已经能够利用拱形结构完成更大的建筑跨度,但楼梯技术却始终没有明显的突破。

中世纪以后,开始出现旋转楼梯。从技术上讲,旋转楼梯比单层楼梯更先进。从受力上讲,作为空间受力系统的旋转楼梯也更为复杂。起初,旋转楼梯嵌在墙体中,陡峭而昏暗。后来,人们尝试拆除外墙,使其完全暴露在外。从此,楼梯被赋予了一定的审美要求。接着,人们尝试将实心的中心柱变成空心框架,这样光线就被引入楼梯中间,楼梯间就出现了。

在文艺复兴时期,单踏板和螺旋楼梯逐渐被双踏板楼梯所取代。楼梯变得更简单、更高效。它们最终被认可为建筑中有意义的一部分,并成为一些公共建筑中建筑表达的主角。这种楼梯类似于我们今天熟悉的板楼梯和梁楼梯。

从工业革命到现在,随着混凝土、铸铁、钢材等新材料的出现,人们在楼梯设计上的创新达到了惊人的程度,出现了各种轻巧、精致、别出心裁的楼梯。悬挂结构、空间网架结构、张拉结构等各种结构形式被运用到楼梯上。

平面力系楼梯

斜拉楼梯,伦敦,1989 年

伊娃·伊利卡娜

楼梯采用不锈钢和玻璃材质,与以往的梁式楼梯不同,此楼梯采用索杆体系作为承重结构,沉重的钢梁被分散成许多细小的杆件,显得轻盈通透;踏步采用玻璃材质,增强了楼梯整体通透的观感,同时玻璃踏步在结构中也起到了受压构件的作用。楼梯从顶层悬挑而下,每层在楼板标高处与楼板横向连接,增加楼梯的横向稳定性。

索杆体系在玻璃幕墙中应用较为普遍,但在楼梯结构中应用较少,索杆体系一般刚度较差。

“梁”楼梯,纽约,1999年

安立安

这个楼梯位于纽约一处装修好的阁楼,看上去像是一个梁式楼梯——一个箱形构件从玻璃墙悬挑而出作为楼梯梁,再在楼梯梁上安装踏步和栏杆,但一块玻璃为何能承受来自梯梁的固定端弯矩呢?原来,这并不是一个梁式楼梯,而是一个由箱形构件和踏步组成的折板楼梯。箱形构件是设计师刻意嵌入玻璃中的。从视觉观感上来说,玻璃墙的出现还是增加了楼梯整体的轻盈感,是个不错的设计。

隐藏的桁架,东京,1993年

理查德·罗杰斯

这个楼梯位于东京,是一个室外消防通道。从远处看,它和常见的室外消防通道一模一样,只不过特别轻便。楼梯的一端由主体结构支撑,另一端由吊索悬挂,吊索拉动拉力,梯子再由支撑杆传递到顶层,再传递到主体结构。巧妙的是钢结构旋转楼梯价格,踏板是薄钢板,每一级台阶看上去都像折叠的纸,但梯梁却不见了踪影!

我们常见的钢结构楼梯横梁一般都是采用槽钢、工字钢或者钢板制成,但这款楼梯设计师却将两边的横梁做成了扁平的桁架形式,而原本会遮挡视线的桁架腹板则根据踏步的高度设计成了轮廓线,这样从远处看只能看到踏步的轮廓线,而梯梁则仿佛消失了一样。

梯形梁和滑动轴承,伦敦,1991 年

約翰·杨

这是泰晤士河畔一栋顶楼公寓里的楼梯,这套楼梯的结构特点是两边的梯梁采用了类似弦梁的结构,弦梁运用在楼梯结构上,整体效果非常好,完美地结合了弦梁轻便的优点和楼梯追求通透感与体形的融合。

此楼梯的另外一个特点就是节点的精致,为了配合室内的整体风格,楼梯的所有节点都设计成航海工业风格,特别是底部滑动节点,底部连接节点设计成滑动式,一般采用聚四氟乙烯板或者长圆孔螺栓,在这款楼梯的滑动节点处理上,设计师简单做了一个轮子,既符合结构假设,又与建筑效果相得益彰,非常精巧。

太空部队系统楼梯

“张力网”楼梯,芝加哥,1996 年

詹姆斯·卡彭特

此楼梯位于芝加哥一处装修完毕的公寓内,原公寓新增楼层,楼梯位于原结构屋面上,但原结构屋面无多余荷载,无法承受楼梯重量,因此楼梯整体吊挂在新增屋面上。楼梯内侧为不锈钢网制成的变截面筒壳,直径为3mm,高度方向采用抱箍加固,抱箍间隔185mm布置,施工时在抱箍内施加预应力。外栏杆采用钢缆悬挂,踏步采用玻璃材质,支撑在内管与外栏杆之间。

楼梯结构巧妙,接头处也经过工业精炼钢结构旋转楼梯价格,中间不锈钢网形成的钢柱犹如漩涡,周围闪闪发亮的玻璃台阶仿佛被漩涡自然地“卷”向天空。

悬空螺旋楼梯

巴黎卢浮宫博物馆,1989年

贝聿铭

这段著名的楼梯位于巴黎卢浮宫“金字塔”之下,是新拿破仑大厅上方空间的关键元素,这段楼梯给人的第一印象就是薄,通常螺旋楼梯只在顶部和底部有支撑点,中间和圆柱形的电梯是分开的,怎么会这么薄呢?

其实是一种感官上的错觉。楼梯内弧梁采用箱形截面,截面很大,看上去就像是空间里的“弹簧”。外弧梁从内弧箱梁上悬挑而出,因此截面很小。设计师将踏步置于梯梁上部,并利用玻璃栏杆,让外侧显得更薄。最后在楼梯底部吊顶形成完整的曲面,整个楼梯仿佛悬浮在空中。

利用相同原理的楼梯还有很多,并且都达到了良好的视觉效果。

玻璃楼梯,苹果商店工作

说起玻璃楼梯,不得不提全球各地苹果专卖店的玻璃旋转楼梯。这种楼梯的结构没什么花哨的,只是用玻璃来承受垂直荷载,固有的碎片感营造出酷炫的入口空间,形成极度通透的效果。

结构形式为中心玻璃圆柱作为竖向承重结构,数根横梁从圆柱延伸而出,外侧扶手作为梯梁与横梁连接,踏步一端与圆柱连接,另一端与外侧梯梁连接,结构受力传递清晰。

参考

[1] Katherine Slessor 的当代楼梯设计实例

[2] 芮以宣《楼梯文化》

[3] 知乎:《香港苹果店的玻璃旋转楼梯是怎么建起来的?》

 
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