树状结构在建筑中的应用——以德国斯图加特机场为例
树状结构的应用和研究现状
树由两个镜面对称的树林组成 ，每 个树林 由四棵 相
对 独 立 的树 交 叉 连 成 一 体 每 棵 树 的 树 干 采 用钢 管 外 包 钢 筋 混凝 土 的 劲 性 混 凝 土 柱 ，树 枝 采 用 直径 不 同 的钢 管 。 整 个 建 筑造 型 独 特 ，构 思 精 巧 ， 极 富现 代 感 在 随 后 的 十 几年 里 ， 树 状 结 构 工 程 在 国 内遍 地 开 花 ，主 要 应 用 在 火 车 站 、 机 场 、展 厅 、 文化 中 心等公共建筑中 。
时代开 始，人类就构木为 巢，利 用单根或多根树木 做支撑 ，在 其上建造栖息场所 。到后来，人类 以树 木为材 料建造 房屋 。再发展到现 代，建筑师们有意 识的模仿树 木的形态和结构 ．并提 出了树状 结构，
揭 开 了 树 木 仿 生 在 建 筑 应 用 中 的新 篇 章 。
一
图加特机场 （ １ 号楼 ）和斯坦斯特德机场 的落 成，＿ 为 该 结 构 的 蓬 勃 发 展 带 来 了契 机 。斯 图加 特 机场 １ 号 航 站楼和３ 号航站楼均 采用 了树状结构 ，其中１ 号航 站 楼柱 网尺 寸为３ ２ ． ４ ｍ×２ １ ． ６ ｍ 的 网格， 内部采用 了 ｌ ２ 根三级分权树 状束柱 。 ３ 号航站楼屋顶被设计成单 面倾斜． 内部采用 了１ ８ 根 ｊ级 分权树状柬柱 。斯 闵 加特 机场 （ 图１ ）建成后，其宽敞明亮的候机 间、
展和 研 究 方 向 。
干树 根，整个荷载传递过程清 晰明了。模拟树木传 力途 径 的 树 状 柱 从 主 干 向上 分 出 各级 树 枝 ， 荷 载 由 最上一级树枝 向下一级逐级传递 ， 最后汇总至主柱 ， 再传给基 础，力流十分 明确 。相 关 史献对树状结构 的静动 力性能和稳定性进行 了分析，发现 其有无法 比拟 的优 势 ， 因 此 树 状 结 构 在 结 构仿 生方 面 同 样 极
基于大跨度建筑对于树状结构的研究
大跨度建筑案例分析基于大跨度建筑对于树状结构的研究目录2树状结构概述1大跨度建筑简介3结构应用1：大跨度建筑简介This paper simply introduces thesome basic situation of mine.大跨度建筑大跨度建筑通常是指跨度在30m以上的建筑，主要用于民用建筑的影剧院、体育场馆、展览馆、大会堂、航空港以及其他大型公共建筑。
在工业建筑中则主要用于飞机装配车间、飞机库和其他大跨度厂房。
大跨度建筑结构包括网架结构、网壳结构、悬索结构、桁架结构、膜结构、薄壳结构等基本空间结构及各类组合空间结构。
This paper simply introduces thesome basic situation of mine.空间仿生结构---树状结构这种结构是德国奥托在20世纪60年代提出的一个重要结构形态概念。
树状结构是一种比较新颖的结构形式,具有合理的传力路径,承载力较高,支撑覆盖范围广,可以用较小的杆件形成较大的支撑空间。
主要应用于大型游乐场所，文化场馆，机场建筑，候车站台等结构工程中。
现状：国外应用较广2：树状结构概述This paper simply introduces thesome basic situation of mine.空间仿生结构---树状结构树状结构的组成：基本形态特征是多级分枝、三维伸展。
如图示的钢管树状柱结构采用了三级分枝，先从树状主柱分出４根一级分枝柱，然后由每根一级分枝柱分出２根二级分枝柱，最后二级分枝柱与屋面梁铰接连接。
当然，树状结构的分级和分枝越多，树状结构就越具有美感，结构的受力也就会越复杂。
树状结构的分级和分枝受到加工技术和计算的限制，并不能无限增加。
树状结构的材料一般来说只有钢材，对于分枝很多、受力比较大的结构，树状主柱也可以采用钢管混凝土柱，以满足受力要求。
2：树状结构概述This paper simply introduces the some basic situation of mine.空间仿生结构---树状结构优势1：受力特点 屋面所承受的荷载传递给各级树分枝，再由各级树分枝向上一级树枝传递，最后，再把所有的力汇总在树状主柱上。
有关树的建筑案例
任务主题：有关树的建筑案例介绍树是大自然中最重要的生物之一，它们为我们提供氧气、防止水土流失，并且提供美丽的景观。
在建筑设计中，树也起到了重要的角色。
本文将介绍一些与树相关的建筑案例，探讨它们在建筑中的作用和影响。
树造型的建筑案例1. 树形住宅树形住宅是一种将建筑设计与树木结合的独特建筑风格。
这类建筑通常采用树木的形状和结构作为设计灵感，使建筑与周围环境融为一体。
例如，巴西圣保罗的“树屋”项目就是一个典型的树形住宅，它采用巨大的树状柱子来支撑整个建筑。
这种设计不仅提供了独特的居住体验，还减少了对环境的影响。
2. 树形塔楼树形塔楼是一种将建筑与树木结合的标志性建筑设计。
这类建筑通常采用塔楼的形式，结合树木的形状和结构，打造出独特的外观。
例如，迪拜的“树形塔”是世界上最高的人造树形建筑，它采用了逐层递减的树枝结构，给人一种树木生长的感觉。
树形塔楼不仅提供了城市中的绿色空间，还成为了城市的地标建筑。
3. 树形博物馆树形博物馆是一种将建筑与树木结合的文化艺术建筑。
这类博物馆通常采用树的形状和结构作为建筑设计的灵感，使博物馆与自然环境融为一体。
例如，中国杭州的“云栖博物馆”采用了树的形状来设计建筑外观，并使用玻璃等材料来增强树木的效果。
树形博物馆不仅提供了一个独特的展览空间，还吸引了许多游客。
树的功能在建筑中的应用1. 遮阳与减少热量树木是最有效的自然遮阳工具，在建筑设计中可以利用树木来遮挡阳光，减少建筑内部的温度。
通过在建筑周围或屋顶种植树木，可以降低建筑的空调消耗，减少能源的使用，从而达到节能环保的目的。
2. 空气净化与氧气供应树木可以吸收空气中的二氧化碳并释放氧气，提供清新的空气和氧气供应。
在城市建设中，种植树木可以净化空气，减少空气污染对建筑和人体的伤害。
3. 音响隔离与环境舒适树木可以吸收噪音，并起到隔离的作用，减少建筑内部的噪声污染。
同时，树木也提供了阴凉的环境，使人们感到舒适和放松。
4. 城市生态系统的平衡树木在城市中不仅为建筑提供了绿色的背景，还提供了栖息地和食物供应给城市的其他生物。
全面深度解析德国装配式建筑技术体系，带您看看德国的精湛技术
全⾯深度解析德国装配式建筑技术体系，带您看看德国的精湛技术⾸先，⼩编先带⼤家了解⼀下⼯业化预制建筑技术的优缺点，接下来会介绍德国现代建筑⼯业化建造技术三⼤体系！带⼤家深度解析德国装配式建筑技术！！！⼯业化预制建造技术的优点：⼯业化预制建造技术的优点是⼤量建造步骤可以在⼯⼚进⾏，不受天⽓影响，现场安装施⼯周期⼤幅缩短，⾮常适⽤于每年可以进⾏室外施⼯时间较短的严寒地区。
另⼀⽅⾯优点是建筑构件部品在⼯⼚加⼯制造，利⽤机械设备加⼯制造，⼯作效率⾼，精度和质量有保障。
⼯业化预制建造的缺点：成本⾼在预制建筑出现的初期，⼯业化建筑产品成本低于传统古典建筑。
⽽今天⽤预制混凝⼟⼤板形式建造的住宅和办公⼤楼的成本通常⾼于常规建造技术建造的建筑物。
究其原因，钢筋混凝⼟墙是⽐砌体墙成本更⾼。
预制梁、板结构上⼤都是简⽀梁⽽⾮连续梁，因⽽需要较⼤的⽤钢量。
此外，预制件的连接点通常复杂，有些须采⽤昂贵的不锈钢材料连接。
如果使⽤保温夹芯板构造，节点更加复杂，⼤板缝隙的密封处理也会导致额外的费⽤。
⼤体量的预制板的运输导致更⾼的运输成本。
缺少个性化⼯业化预制建造技术的缺点是任何⼀个建设项⽬，包括建筑设备、管道、电⽓安装、预埋件都必须事先设计完成，并在⼯⼚内预安装到混凝⼟⼤板内，只适合⼤量重复建造的标准单元。
⽽标准化的组件导致个性化设计降低。
德国现代建筑⼯业化建造技术主要可分为三⼤体系：预制混凝⼟建造体系预制钢结构建造体系预制⽊结构建造体系1.1.1 预制混凝⼟⼤板体系虽然20世纪中叶以后德国有⼤量混凝⼟预制⼤板建造的居住区项⽬，但这类项⽬今天看来⼤部分不太受欢迎，如今预制混凝⼟⼤板建造技术在德国已遭抛弃，从1990年代以后基本没有新建项⽬应⽤。
取⽽代之的是追求个性化的设计，应⽤现代化的环保、美观、实⽤、耐久的综合技术解决⽅案，满⾜使⽤者的需求。
通过精细化的设计，模数化设计，使⼤量建筑部品可以在⼯⼚内加⼯制作，并且不断优化技术体系，如可循环使⽤的模板技术，叠和楼板（免拆模板）技术、预制楼梯、多种复合预制外墙板。
建筑设计中钢结构建筑的美学表现
《 四川建材》 :++B 年第 * 期 D D D
D D D D D D D D D D D D D D D D D D D D D D D D 建筑与装饰 ! 果。同时，由于钢结构的技术特性，往往可达到超尺度的 建筑表现，并能使建筑空间的跨度、高度及空间品质具有 更大的自由度。运用超尺度的对比达到更高层次的尺度协 调是大跨度钢结构建筑设计的常用手法。 西班牙建筑师，:++* 年雅典奥运会主体育场建筑群 的设计师圣地亚哥 卡拉特拉瓦（ ;4#$348&<4=4$64>4 ） ，被 人们称为“追求结构造型美的艺术家” 、 “ 熟知结构的建 筑师” 。他致力于把钢结构的建筑造型通过结构解析来进 行设计，因此他的作品使人感到一种精致典雅的结构美和 震撼人心的力度，其由结构构件所表现出来的空间造型魅 力，往往令人兴奋不已。在他的作品中，瑞士 ?&%=/# 中 学、葡萄牙里斯本东方车站及巴伦西亚科学城等钢结构建 筑都是充分运用钢结构的对比协调来体现结构美感和力度 的代表。而由建筑师理查德 罗杰斯和结构工程师哈波尔 德（ @)6&(4AA&=7） 设计的英国格林威治千年穹顶采用了 超尺度的表现手法，其由钢结构的形态所决定的巨大建筑 体量带给人的空间感受是一种超乎自然的伟案与神奇。虽 然这项工程一建成就引起了人们较多的关注和争论，但从 技术美学的角度来看，其美学概念是比较简单的— — —将建 筑物作为一种技术作 品来欣赏，因为技 术是一种理性 行 为，技术的进步从思想深处影响人们对技术的审美态度。 近几年，一些建筑师开始尝试用更加生态化的建筑语 言表达未来的时代精神，仿生建筑逐步出现在人们的视野 中，而结构和材料仿生是这种建筑创新活动的基础。由于 钢结构所具有的力学性能和可塑性，它在仿生建筑中扮演 着重要角色，是最适宜应用于仿生建筑的结构体系。在仿 生建筑的设计中，一些大跨度和形式较为复杂的结构，使 用砖石或钢筋混凝土往往难以实现，即使勉强实现了也难 以表现出仿生结构的轻盈和优美，而现代钢结构则可将结 构的受力体系从平面发展到空间，在模仿自然届的形态上 具有其它材料无法比拟的优势，使建筑师的梦想有了实现 的可能。圣地亚哥 卡拉特拉瓦的许多作品的设计灵感都 来源于大自然，他把动物的脊椎、羽毛、贝壳，甚至人的 身体语言通过钢结构的形态设计和谐地运用到建筑中。他 的作品往往是在解决了工程问题的同 时也塑造了形态特 征，真正体现了实用性和艺术性的结合。在由英国建筑师 尼古拉斯 格雷姆肖设计的伊甸园全球植物展览馆中，一 连串结合地形自由布置的由钢和玻璃 构成的穹隆晶莹剔 透，自然而又充满动感，其造型让人联想到自然界很多的 生物形态。钢结构索膜建筑也是仿生研究的结果，德国斯 图加特和加拿大温哥华国际机场利用了树枝状的钢结构支 承体系。实际上，对一些比较重要的公共建筑来说，设计 或工程承包方的竞争在很大程度上是建筑设计方案结构形态 的新颖性和美观性的竞争，而利用仿生学原理进行建筑和结 构设计是一种行之有效的方法。从近年来国外建筑师在我国 参与
树状柱在大跨度空间结构中的研究与应用
其次，二级树枝把承受的力通过连接节点０２、 ０３、０４传递到一级树枝上。在此过程中需要注意： １）当每个节点上的二级树枝不能形成一个平面时， 如二级树枝Ａ０３、Ｂ０３、Ｃ０３不在一个平面上，此时， 在进行树枝布置设计时，要尽可能调整这三个分枝 的方向，使得这三个分枝的轴向合力沿着一级分枝 轴线０１ ０３，即要平衡二级分枝的水平合力，确保一 级分枝只承受轴向荷载。２）当二级树枝形成一个平 面时，如二级树枝Ｄ０２、Ｅ０２在同一个平面ＤＥＯ。 上，此时，应使Ｄ０２、Ｅ０２的合力延长线在轴线０。０２ 上，形成一个力的平行四边形。，
尽管树状结构具有很多优点，并且是自然界中 极其普遍的结构形态，但是，真正意义上的树状结构 直到６０年代的现代建筑实践中才得以表现。尤其 在国内，树状结构的应用还比较少见，大型的树状结 构更是少之又少。国内比较知名的树状结构是深圳 文化中心的“黄金树”结构，如图１所示。它是整个 文化中心的点睛之笔，建筑师巧妙地赋予其建筑树 的想象，结构设计也是按照树的生长机理，由下至上 按照主干，粗枝、中枝和端枝组成结构体系，多根杆 件以不同的角度汇交于一点，组成树形的空间三维 体系［１。。而在国外，树状结构已有较多的应用。其
３设计实例 ３．１ 工程概况
苏州工业园区多功能厅位于工业园Ａ区内，西 临星湖街，是Ａ区建筑群的中心，也是整个创意园 东西轴线上的重要建筑。该工程建筑形式为扁圆体 球面屋顶，采用全玻璃幕墙形式。球面屋顶采用单 层网壳结构，网壳顶部有直径１４．８７５ ｍ的索穹顶 点式幕墙结构，如图８、图９所示。整个网壳由６个 内环树状柱、１８个外环树状柱以及周边Ｖ型柱支 撑。图１０给出了树状支撑的平面布置，图１１给出 了树状结构的三维透视图。 ３．２树状柱设计
仿生建筑的认识基础与分类
2仿生建筑设计作品存在的问题仿生设计，不仅仅是简单地在形象上模仿生物外形，随着生物学研究的进展和仿生学研究的深入，设计师可能在更多层次和技术细节上利用生物给予人类的启发。
因此，在建筑仿生设计上，存在着多元的价值取向，决定作品质量的不仅仅是仿生学，还有建筑本体的美感。
因此，众多的仿生建筑作品也呈现出一种混乱的局面，即仿生建筑的质量良莠不齐。
在互联网上评选出的“十大丑陋建筑”中经常出现所谓的“建筑仿生设计作品”的例子 [4]。
例如，江苏昆山的蟹文化博物馆（见图1），被戏称为“大闸蟹”建筑。
虽然该建筑在设计时运用了建筑仿生设计中直接对形象模仿的设计思路，但实际效果却使建筑形象流于庸俗，对形象过分地追求背离了建筑学的意义，它既无创新的价值，也不能与周围生态环境取得协调，只是一种单纯追求新奇噱头的效果[4]。
就此来看，仿生建筑这一范畴的情况复杂，其中存在着方法、程度、技术、价值取向等诸多方面的差异，作品中既有优秀的创新，也有庸俗低劣、哗众取宠的滥觞。
只有认识到这一问题，对仿生建筑的研究可能才具备了基础起点。
3 仿生建筑作品的认识基础与梳理依据对于混乱的仿生建筑作品进行分类，必须有合理的依据。
人类对生物模仿能力的提高，是基于人类对生物学的认识，在这个过程中，是由表及里、由浅入深、循序渐进的。
首先，对于生物的认识来自生物形态，这也是最原始的仿生；其次，人类会认识到生物的内部，特别是随着解剖学的发展，人类对于生物的构成、器官功能有了新的认识，这些新知识促进了深入的研究和模仿；最后，人类建筑的发展，面临着众多新的挑战，而生物学上的启发，给予我们许多模式上应对挑战的方法，如生物对外界刺激的应激反应，就是建筑仿生的一种新的发展方向。
摘要 仿生活动是人类认识和改造世界的本能，对建筑进行仿生设计极大地促进了建筑学的发展。
仿生建筑的实践存在着良莠不齐的现象，针对这个问题，需在合理的基础上对仿生建筑进行分类，才能深入地、有条理地认识它。
5个与树“共生”的可持续性休闲建筑创意！
5个与树“共⽣”的可持续性休闲建筑创意！古语云“仁者乐⼭，智者乐⽔”，⼭⽔之间承载万物、陶冶性情，是⾃然之美，是乡村之美，也是休闲农业之美，⽽欣赏这些美景，离不开休闲建筑。
那如何让休闲建筑充满创意？不妨看看这5个与树“共⽣”的可持续休闲建筑案例。
墨西哥与树“共⽣”的简易户外凉亭这是位于墨西哥⼼脏地带、最美地区圣⽶格尔德阿连德郊区乡村处的⼀处简易户外凉亭。
整个凉亭，没有采⽤传统北美洲的贵族装饰，⽽是选择搭建成低矮、简陋⾃然淳朴的乡村休闲场所，既与周边树⽊相互融合，⼜向相邻⽔域延伸，别致⼜不突兀。
⽽形成这种效果的巧妙之处，正是设计师充分考虑建筑造型与树⽊形状及⽣长情况，让树⽊“贯穿”凉亭建筑，使⾃然景观与⼈造景观的相融共⽣，既尊重⾃然，⼜敬畏⾃然。
中国与树“共⽣”的户外茶室这是位于上海杨浦区的⼀处创意产业园内，原本是⼀栋已经坍塌需要重建的仓库房旧址，三向⾯墙，只有⼀个⽅向朝向有⽔池的后院，同时整个空间受到⼀个⼤树的限制，很难进⾏常规设计。
设计师没有⼤费周章的“伐⽊砍树”，⽽是沿着这棵⼤树的⽣长⽅向，设计出了封闭与开放、占有与妥协、趣味空间与逻辑建造等多种复杂关系相互平衡的⼀种和谐。
整个建筑平⾯呈现⼀个包含⼤树的模糊四边形，空间布局达到最⼤化：⼀层是茶室，⼆层是图书馆，同时⼆层⼩阳台开设⼀个悬窗，将现有树⽊包裹起来，让树⽊和建筑本⾝融为⼀体。
英国与树“共⽣”的休闲凉亭这是位于英国多塞特郡⽐明斯特⾃然保护区的⼀处户外休闲凉亭，三个离地⾯约5英尺(1.5⽶左右)的吊舱，占地约360平⽅⽶左右，绿⾊⽣态屋顶、地源热泵技术、可循环利⽤的⽊材等建造出可持续型建筑。
整个凉亭除了具有⽣态、环保、可持续性等优点之外，还充分考虑周边壮丽的橡树，让其从下⽽上贯穿凉亭的露台，从⽽形成了仿若树⽊与建筑浑然天成，相辅相成。
巴拉圭与树“共⽣”的户外车库这是位于巴拉圭费尔南多德拉莫拉地区的⼀家户外车库，车库屋顶开设出两个⽅形的天窗，供其⾃然⽣长，同时，由于这棵树处于车库中央，⼜好像形成两个停车位之间的⾃然分割物。
国内外优秀绿色建筑案例
因地制宜，全部采用本地植物作为绿化植物。
国外绿色建筑案例
绿色建筑实例
作为美国能源部的研究机构，太阳能研究所在环保节能方面做出了表率。投入使用以来，这一建筑每年能够节省大约20万美元的能耗支出。
国外绿色建筑案例
绿色建筑实例
住区尺度的生态设计实例： 常州北港生态小区规划 （1）保护场地原生态的植被和水面。 （2）构建植被网络末端，并与城市自然生态安全网络连通。通过植被布局和配置，提高该地块的绿量和植被的生态功能。 （3）利用生物净化和人工湿地技术处理污水和雨水，用于 景观用水或洗车冲厕。 （4）通过建筑布局和场地的植物配置，优化风环境。 （5）为利用浅层地热能创造场地条件。
斯图加特 Sobek别墅 欧洲生态、零能耗住宅 国外绿色建筑案例
绿色建筑实例
九大技术要点: 钢结构全装配式结构，没有任何污染 建筑没有抹灰、沙浆，全部构件为可回收性材料 实现能源自给自足，零能耗、零排放 高效保温防晒节能双腔 PET-Low-E玻璃外墙 自然通风及效率70%以上的热交换系统 高效水源热泵与低温天花供冷制暖系统 长效地下蓄热装置 太阳能光伏发电设施，无损耗并网 智能化自动感应控制体系，可从世界各地调控
图2 建筑外观，选自《Solar Energy in Architecture》 p109
01
考莫兹银行总部大厦， 德国法兰克福
03
生态建筑
02
实例1
04
实例1
01
图3 建筑剖面，选自《Architecture and the Environment: Bioclimatic Building Design》 P231
生态型高层商业建筑
考莫兹银行总部大厦， 德国法兰克福
米那亚大厦，马来西亚
树状柱在大跨度空间结构中的研究与应用
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径 ， 载力 较高 ， 撑 覆 盖 范 围广 ， 以用 较小 的 杆 承 支 可 件形 成 较大 的支 撑空 间 。因此 ， 于树 状 结构 ， 对 主要 是从 仿 生学 的角 度 去研 究 结 构 的受 力 ， 寻求 合 理 的
空 间形式 ， 解决 实 际工 程 问题 。 以
第 一 作 者 ： 俊 ， ，９ ２年 出 生 ， 士 研 究 生 。 陈 男 １８ 硕
Ｅｍａｌｃ ｎ ｕ ８ ０ １ ＠ １ ３ ｃ ｒ ｉ：ｈｅ ｊ ｎ ２ ５ ３ ． ｏ ６ ｎ
文化 中心 的点睛 之 笔 ， 筑 师 巧妙 地 赋 予其 建 筑 树 建
的想 象 ， 构 设计 也是 按 照树 的生 长机 理 ， 结 由下 至 上 按 照 主 干 、 枝 、 枝 和 端 枝 组 成 结 构 体 系 ， 根 杆 粗 中 多 件 以 不 同 的 角 度 汇 交 于 一 点 ， 成 树 形 的 空 间 三 维 组
图 １ 深圳文化中心“ 金树” 黄
尽 管 树 状 结 构 具 有 很 多 优 点 ， 且 是 自然 界 中 并 极 其 普 遍 的 结 构 形 态 ， 是 ， 正 意 义 上 的 树 状 结 构 但 真 直到 ６ Ｏ年 代 的 现 代 建 筑 实 践 中 才 得 以 表 现 。尤 其 在 国 内 ， 状 结 构 的 应 用 还 比 较 少 见 ， 型 的 树 状 结 树 大
中 ， 国 斯 图 加 特 机 场 候 机 楼 是 最 为 典 型 的 大 规 模 德 树 状结 构建 筑 。它 是 奥 托 主 持 下 的又 一 经 典 作 品 。
候 机大 厅屋 面呈 一 倾 斜 平 面 ， 内部 采 用 大 型 的树 状 支撑 结 构体 系 ， 三级 分 叉 ， 呈 如图 ２所示 。大厅 由于
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3号航站楼出港大厅局部
三号航站楼剖面
3号航站楼平面图
03 结语
最好的建筑形式存在于自然之中，树状结构 的灵感从树木中来，是建筑仿生学的极佳案 例。树状结构实现了建筑和结构的和谐统一。
斯图加特机场通过树杈型柱的支撑，实现了
逆吊递推找形法 利用逆吊试验法实现形 效结构设计最早由西班 牙建筑师高迪提出，基 本思想是利用只拉结构
通过在丝线、布等柔软材料
上施加( 悬挂) 重力荷载， 并调整荷载分布和边界约束
条件，获得设计所需的形状。
由于丝线和布等材料只能承 受拉力，不能受弯和受剪， 因此判定此时的模型构件中 只有拉力。 假设将模型固化并翻转 180°，则在相同荷载条件 下模型构件中只有压力。
级。
弯矩云图
02 树状结构在斯图加特机场中的应用
斯图加特机场候机楼是在奥托主持下的轻型 结构研究所经多年试验研究确定 的大规模树状结构建筑。候机大厅屋面呈一 侧倾斜平面。 一号航站楼内部采用了大型的树状支撑结构 体系,呈三级分杈。大厅面积82.8m× 93.6m，共12根树状束柱,柱网尺寸 32.4m× 21.6m。大厅支撑众多,横向分支
01 树状结构的发展历程极其结构特点
树状结构的结构特点
可概括为多级分枝、三维伸展
其主要构件包括树干和树枝，树枝又可 分为一级树枝、二级树枝等。由树干衍 生出一级树枝，一级树枝衍生二级树枝， 二级树枝衍生三级树枝，以此类推。
树状结构的几何构成
轴力云图
虽然理论上树状结构的分级可以无限增长，但是分级过多会导致结 构受力复杂，加工困难，因此工程中的树状结构一般建议不超过四
巨大而宽敞的内部空间，外露的结构构件体 现了建筑设计中的结构之美。
பைடு நூலகம்
18根树形钢结构树状支柱支撑着阶梯状的屋顶。
3号航站楼内部空间
三号航站楼立面
钢结构树状支柱特写
3号航站楼内部空间
02 树状结构在斯图加特机场中的应用
斯图加特机场3号航站楼提供了更宽敞的候机空间和储藏空 间，四座附加的人行桥可以让乘客更舒适的走进飞机。航站
楼宽阔的空间允许垂直的视觉连接，保证了乘客在这座崭新
分形理论的树状结构
几何生成方法 ，该
方法虽然在几何上符 合树状结构的特点， 但没有考虑结构力学 性能，因此基本不具
将丝线模型浸在水中， 利用水的表面张力作用 形成伪最小传力路径， 分形几何模型 从而实现树状结构找形 浸水丝线模型法
用丝线将珠子串连， 通过调整珠子的位置 形成不同的树状结构
模型；相对于浸在水
（即结构构件只承受拉
力作用）和只压结构 （即结构构件只承受压 力作用）在受力形态上 的一致性。
逆吊实验模型
借鉴逆吊试验法的思路，对树状结构进行一个假想 逆吊试验分析。将上图所示的树状结构翻转180°， 荷载作用位置及方向不变; 假设树干及各级树枝单 元均为柔性丝线，下部屋盖为刚性构件，显然当模 型处于平衡状态时，所有丝线只受拉力作用。
60年代，根据结构形态学提出的结构形式，
因其几何形体与自然界的树相似而得名。 典型的树状结构的形态特征是多级分枝、 三维伸展。
柱状结构的几种形式
01 树状结构的发展历程极其结构特点
相对于传统的结构体系，树状结构内部构件的几何关系较为复杂，需要通过专门的分析来确定，该过程称为找形。 需要进行反复迭代计算，这不仅增加了计算量，还增加了程序开发的难度，从工程实用的角度略显不足。 以下是几种传统的“找形”的方法： 几何找形法方法 实验找型法
深远，有助于克服整体结构水平失稳问题。
一号航站楼内景
02 树状结构在斯图加特机场中的应用
斯图加特机场3号航站楼是1号航站楼的补充，1号航站楼曾 经多次获奖的设计特征——树形承重结构支柱被沿用至3号 航站楼的工程。3号航站楼统一使用了单面倾斜的屋顶，使 用同样的树形结构，同时降低建筑物的高度。该建筑内共有
中的方式，此方法更 易控制模型成形。 干丝线模型法
备工程可行性
数值找形方法
首先将结构假定为全铰接模型，显然此时结构属静不定体系; 然后在模型上添加 可竖向滑动的虚支座，直至结构静定。结构受力分析时，根据虚支座的反力情况 调整内部节点坐标，直至虚支座反力为零，即为最终确定的结构形状。 数值找形模型
01 树状结构的发展历程极其结构特点
树状结构在建筑中的应用
——以德国斯图加特机场航站楼为例
01
树状结构的发展历程 极其结构特点
目录
CONTENTS
02
03
树状结构在斯图加特 机场中的应用
结语
01 树状结构的发展历程极其结构特点
树状结构的提出
树状结构是德国人奥托(F.otto)在20世纪
树状结构的基本力学特征
从结构角度看，树状结构可看作是传 统柱的一个变化，相当于用多点支承 代替传统柱的单点支承，在不影响下 部空间使用功能的前提下，减小上部 水平构件跨度，使之受力更均匀。