多米诺系统的前世
1914年,柯布西耶构思了“多米诺体系”,用钢筋混凝土柱代替承重墙结构。建筑师可以随意划分室内空间,设计出室内空间流动、室内外空间交融的建筑作品。
“多米诺屋”这个名字是一个双关语,结合了影射domus(拉丁文中房子的意思)和多米诺游戏的片段。因为平面图类似于游戏,单元可以像多米诺骨牌一样排列,所以称为多米诺骨牌系统。
前世
柯布西耶在1908在佩利工作室工作,14个月学习钢筋混凝土基础知识。佩利擅长使用钢筋混凝土。他出名是因为他在1904年把巴黎富兰克林街的一栋公寓楼的钢筋混凝土框架做成了“平民”。
佩雷坚信钢筋混凝土是未来的材料。钢筋混凝土框架除了具有可塑性、耐久性、整体性和经济性,更是解决多年来哥特式结构的真实性与古典形式中的人文价值之间冲突的手段。
1910年,柯布西耶去了德国。为了更多地了解钢筋混凝土技术,他在Baehrens办公室工作了五个月。柯布西耶在接触德意志工厂联盟的成员后,认识到现代产品工程的成就,包括船舶、飞机和汽车。这是他现代化和工业化生产的重要经验。
1913柯布西耶在瑞士的家乡建立了自己的办公室,名义上是专门从事钢筋混凝土技术。
1915年,柯布西耶与童年好友、瑞士工程师梅奎兹·杜·波伊斯合作,提出了多米诺住宅的雏形。这个模型几乎贯穿了他后来在1935设计的住宅。
1916移居巴黎。在随后的五年里,柯布西耶白天在一家建材厂做经理,业余时间全部用来绘画和写作。
1920年,柯布西耶从“多米诺屋”发展出“雪铁龙屋”。被认为是马赛公寓酒架上的“酒瓶”。)
柯布西耶为这种基本类型制定了两个计划。他第一次做出了自己典型的两层居住空间,包括中间的卧室夹层和顶层的儿童卧室。
▲雪铁龙公馆?飞机1920,1922。
▲雪铁龙公馆
雪铁龙住宅直梯的当代演绎
岐阜北形公寓楼?中国美术学院象山校区i9#楼
工业逻辑
“多米诺”(意为“多米诺”)模式可以从不同的层面来解释。一方面,它只是生产的技术设施;另一方面,它借用了“多米诺”这个商标名,表示这是一个像多米诺一样标准化的房子。平面上独立的柱子可以看作是一张张多米诺骨牌,这些房屋的组合呈现出类似多米诺骨牌排列的往复模式。
柯布西耶希望将多米诺骨牌视为一种产品,在形式和组合上类似于产品设计。柯布西耶将这些元素视为“对象类型”,其形式随类型的需要而修正。(后世被归类为范式类型学的代表)
几何逻辑
在一篇文章中,彼得·艾森曼用语言学的方法详细分析了多米诺骨牌各组成部分之间的逻辑关系,并用穷举法推导出柱子、地板、楼梯、地基等各种建筑元素的位置和几何关系。他分析了这个基本原型,以探索现代建筑中存在的基本语法。
彼得·艾森曼试图进一步证明现代建筑和古典建筑一样,有基本的语言和语法,但我们还没有总结出来。同时认为文艺复兴以来400多年的几何传统被这个原型打破了。
古典建筑是精神的,是垂直的(平面代表内容,垂直代表形式)。现代建筑实用而扁平。
科林·罗认为:“柯布西耶的地板实际上是一面水平的墙。这句话推断如下:“地板是横墙;墙也是水平的地板;立面变成了平面。
▲多米诺系统图
发展
二战结束后,材料科学和制造业迅速发展,多米诺骨牌系统也随之发展。当时建筑师开始探索不同的材料和建造方式对建筑设计可能做出的贡献,尤其是标准化、模块化的工业建造思想的应用。
在1950和1960年代,钢结构多米诺骨牌也有了很大的发展,最著名的是瑞士建筑师Fielitz Haller提出的结构体系。在研究工业材料的设计和建造方法的基础上,他改造了钢筋混凝土的柯布西耶多米诺结构体系。
?他使用钢作为结构材料,并提出了三种转换系统:
适合私房和写字楼?“迷你系统”,
适合高层建筑?“Midi系统”,
工业园建筑的最大系统。
这种工业化背景下的多米诺体系以钢结构柱为特征,柱与板之间加空腹桁架梁,梁柱之间用螺栓连接,使体系中的所有构件都可以拆卸回收利用。
同时,空腹梁形成的空间可以被设备管道整合利用。
在钢结构多米诺体系中,由于梁单元的加入,结构力流的传递路径更加清晰,结构能效明显提高;由于使用了标准化的连接节点和模块化组件,Domino的快速构建成为可能。
木材作为一种结构材料,在多米诺体系的改造上也取得了很大的突破,尤其是胶合木技术的发展,使得木材作为一种结构材料在建筑上得到广泛的应用。
金盛
单一的多米诺结构体系显然不能满足现代建筑的设计和表达。
传统结构体系的优化自然成为构建多样化建筑形态的必要手段。
效率优化
多米诺结构体系的优化策略之一是改善柱-板体系的应力,
一方面,它能有效抵抗塔板的冲切应力,
另一方面改善了板的受力,提高了结构效率,减少了板的材料和重量。
下图中,加大柱顶或局部加厚顶板(A,B),应用框架体系支撑(C,D,E),应用主次梁和井字梁支撑(E,F),都是基于上述优化考虑。
组件重建
运用现代结构技术和施工技术,对多米诺体系中的“柱”和“板”在结构构件材料、组织方式和结构抗力等方面进行了改造,确立了建筑形式、空间模式和结构体系的新特征。
▲伊东丰雄设计的仙台媒体中心?管柱+蜂窝板
拉压系统一体化
在传统的多米诺体系中,所有结构构件主要承受压缩和弯曲,其结构效率较低,而结构构件则承受拉伸、压力和弯矩。普通结构构件不能实现张力和压力的有效分布和组织。而通过在结构体系中增加拉索,将结构体系中的拉力和压力有针对性地分配到受压和受拉构件上,使结构体系更加高效,节省结构材料。
▲日本神奈川工业大学KAIT工坊?石上俊也
拉压组合柱+预应力板
在板的修改中:
楼板采用钢肋梁体系,采用预应力技术:先将受压构件就位,承受屋面重量,然后在1990 m2表面模拟可能出现的雪荷载。当屋顶变形到一定高度时,受拉构件从梁架连接到地面。去除模拟荷载后,结构形成一个有效的预应力(拉力)和压力组合系统。
列的转换:
由于上述预应力板的试验和转换策略,新结构体系中的“柱”自然表现为压杆和拉杆。用42根柱子作为压力柱来支撑垂直荷载,用263根柱子作为拉杆来平衡结构体系,* * *完成了整个结构体系。
柱子截面为矩形,最薄的受拉构件为16mm×145mm,最厚的受压构件为63 mm× 90 mm..
▲乌丽克·沙尔特纳和亚历山大·哈格纳在鸡蛋展厅
设计旨在为藏品提供最佳视角,同时释放底层建筑空间,将建筑完全融入周围环境。
柱板转换方法:
建筑结构的竖向和水平受力体系由两根受压钢柱和边缘下拉稳定索组成;
首层采用钢梁楼板结构,梁在檐口处向上弯曲,支撑上部结构体系,为首层空间提供更开阔的视野。建筑底部的两根钢柱刻意倾斜不同的角度,也不同程度地增加了建筑的视觉运动。
施工时,先搭建两根钢柱,然后在矩形平面的四个角上竖起四根临时支柱,然后就位楼板结构,搭建胶合木结构的屋檐和屋顶,再加底层稳定索系,最后拆除四个角上的临时支柱。
这种结构体系在稳定性和刚度方面可以达到甚至超过普通结构的性能,达到功能、空间和结构的统一。可以说转化效率很高。
平面柱网络
从平面出发,打破多米诺体系传统的平面组织模式,重构柱网体系的组织模式,在满足结构功能的基础上,营造更加灵活、特殊的建筑空间。
规则柱状网络
▲乐观建筑学院WAI建筑事务所设计
在传统多米诺系统的基础上,对传统建筑系统进行了扩展。特别是在结构体系上,为了适应现代多样化建筑复杂的功能和灵活的空间要求,它对传统建筑的正交柱网进行了改造。
不规则柱状网络
▲东洋伊藤多摩艺术大学图书馆
结构仿生重建
仿生建筑是借助自然界物质的构成和逻辑,借助生态学、形态学、建筑学和技术科学的知识,获得相对优化的形态或结构的一类建筑。
同样,结构仿生学就是把自然界事物的形态或构成逻辑作为建筑中的结构体系来学习,以提高结构体系的抗力和稳定性。
▲波多黎各的威尔弗雷多·门德斯·瓦兹奎设计研究小组
通过对人体骨骼和肌肉的组成和结构的研究,用结构仿生的方法将其抽象为建筑物的结构体系,使传统的多米诺结构体系提高了结构材料的利用率和结构体系的抗力。
基于人体骨骼重量轻、结构能力强的特点,骨骼和肌肉的生物形态参数(如几何形状、比例、结构等。)被计算机翻译成建筑中钢筋混凝土制成的结构构件,还利用结构柱几何中心面积极小的力学原理将结构构件处理成空心形状,利用拉索增强结构体系的稳定性。
结论
经典的多米诺系统包含了极其丰富的内涵。通过采取特定的技术思维路径和相应的技术动作,激发其内在活力,最终促成建筑创新设计的目的。因此,研究传统多米诺体系,对于我们还原体系的构成,运用新材料、新技术、新思维,探索建筑设计的创新途径,仍然有着很好的启示。