2023创造性设计第10组

时间:2023-07-21 20:08 编辑:czxsj2023team10 点击:2551次

7月13日

唐子骏:方案总述:

在全球变暖的大背景下啊,冰川融化、上层海水受热膨胀,海平面上升。尽管目前我国已经开始重视减少碳排放的措施,但是海平面上升的趋势也无法在短期内得到逆转,而将在未来很长一段时间内继续影响人类的生存环境。因此本次课程任务的主题为设计具有单一或若干功能分区的海上漂浮结构。

首先应该考虑海域选址,因为不同的海域具有不同的水流特征,而要在海面上设计一个海上悬浮建筑,首先需要考虑的就是海水的特征,因为海水的稳定性、波浪冲击的大小、海水盐离子浓度、温度特征等许多因素都会影响到后续海上悬浮建筑设计时的过程与难度,为此我们要选择的海域要满足1.水深适中。水深过深或过浅都不利于建设海上建筑,适宜水深为20-50米左右的海域。2.海况稳定。海上建筑需要承受海浪、风浪、风力等自然环境的影响,因此适宜建设在海况相对稳定的海域。3.气候宜人。建设海上建筑需要考虑气候因素,不宜建设在常年受台风、飓风等极端天气影响的海域。基于以上条件,一些适合建设海上建筑的海域包括:深海平原:深海平原通常水深适中,海况相对稳定,适宜建设海上风电场等能源设施。内海和咸水湖:内海和咸水湖通常水深浅,海况相对稳定,适宜建设人工岛、海上度假村等休闲设施。海湾和避风港口:海湾和避风港口通常受到陆地的遮挡,海况相对稳定,适宜建设海上码头、海上工厂等工业设施。

其次要考虑建筑物的安全性。因为这个项目是在全球变暖海平面日渐升高的背景下提出来的,作为一个被寄予了“海上诺亚方舟”的期望的项目,其最初的目的就是为了保证人们在受到海平面升高的危害时可以有生存的环境,所以建筑物的安全性也是非常重要的一部分,因此在设计过程中需要综合考虑建筑物使用的材料、建筑物的结构和抵抗外界不肯抗力的能力。

然后是建筑物的功能性。一个良好的建筑不能仅仅满足最基本的安全保障,还要能满足人们的娱乐需求等精神需求,所以设计一个良好的空间功能分区,可以最大化空间的利用率,这也是十分重要的一个部分。

此外建造海上悬浮建筑也要考虑成本、建造时间、对环境的排放等因素。所以此方案的设计将在满足以上要求的前提下进行。以下是今天小组内部的讨论结果与组员感悟。


cw:对主题分析后我们一致认为,设计该漂浮结构可以大致分为两部分,水上部分和水下部分,显然该结构的水下部分比较重要,涉及到结构整体稳定性和动力问题,需要着重设计,因为在海上的安全性显然更重要,面对不同的海域和气候都要有一定的应对方式,改变结构或者增加稳定性装置,都是保证结构的安全性的重要举措。其次,水上部分的设计也必不可少,因为即便是单体海上漂浮结构,也需要有完善的自循环体系,实现环保、清洁等主要指标,这样才能实现诺亚方舟的模式。如果是要设计的海上漂浮城市,那就必须考虑到模块化设计和总体功能协调性,要考虑到一个社区或者城市该有的必要的功能性建筑,如住宅体系,食物供给类(餐厅,考虑到海上可能还有养殖场类),交通系统(港口,模块之间的连接口),医疗中心,娱乐场所等等,再考虑附加的建筑类型,如学校、电影院等等。总结:水下设计注重整体的安全性,水上注重功能性,相结合实现诺亚方舟构想。

hyh:创造性课程开课的第一天,我们其实都被海上漂浮结构这个复杂的主题吓住了,不知道从何着手。但是我们通过查找论文得到了启发,从概念上稍微了解了目前完工和在建的海上漂浮项目。另外,通过ArchDaily上某些实景图片,我们又看到了这些如诺亚方舟一般坐落在海面上的建筑。于是讨论和想法自然而然地就从支撑结构和建筑两方面进行下去。结构上我们大致有几种想法,一个是我们通过资料收集总结出的拼图式,一个是同学的奇思妙想“同心球”式。这两种结构是我们为了得到一个安全可靠的海上地基所生发出来的想法。而在建筑方面,我们去欣赏了学长学姐们以往的作品,虽然主题不同,可模型搭建的样式、方法甚至小细节仍然是我们可以学习的,我们也能够初步建立起十天后一副完整作品的概念。总之,第一天确实在迷茫中过去了,但我们也讨论出了一些东西。希望明天我们能更深入地讨论下去,详细讨论下建设目标选址以及基本的概念方案。

cdj:本次创新性实验是构建海上城市或海上建筑的模型。

我个人的想法是构建一个海上巨型建筑或者是海上城市,这样的造物显然是无法停靠陆地的,目前世界上没有任何港口可以为这样的庞然大物提供停靠服务。

所以,该造物在其报废之前,海上漂浮将是其永久的主题。再考虑到其作为“诺亚方舟”的属性,其必需有足够的能源供其海上航行。

靠陆地供养显然不太现实。

在这里,我个人的设想是太阳能与核燃料。在上层建筑铺设大量的太阳能板,将收集存储的太阳能用来供“方舟”上的人群的日常生活与工作,为生产功能。而核燃料则提供核动力让“方舟”航行。

myx:对比两个短学期的课程,创造性设计这门课引起了我的兴趣。相比于房屋建筑学设计,我显然更加热衷于创造。

不过,海上漂浮建筑这个课题还是大大出乎了我的意料,我从来没想过我会参与设计这样一个建筑。说实话,这个课题第一时间吓到我了,不过,和小组的同学仔细讨论之后,我发觉这个课题并不可怕,反而相当有趣。在ArchDaily上见识到了许多的新的建筑师的设计之后,我发觉我对这个课题已经有了相当的改观,它相当有趣,而且很适合与小组同学共同完成。




7月14日

选择合适的海域(需考虑降雨、风速、海雾、气温、台风等灾害频发率)

最终选择南海

①年平均大风日数,南海比渤、黄、东海都少,越南近海50天,西沙群岛附近40天左右,南沙附近40天以下。唯粤东沿岸靠近台湾海峡的区域,大风日数较多些,有的可达100天。

②南海全年各月的降水量均超过蒸发量,尤其10月至翌年1月,真可谓名符其实的雨季,降水量比蒸发量多750mm左右。

③南海海雾较少,主要出现在北部湾和广东沿岸海域。海口年平均雾日最多,也只有41天,硇州岛24天,涠洲岛19天,其它海区都在15天以下,莺歌海和西沙群岛几乎全年无雾。

④对比我国东南沿海各海域,考虑风速、降雨、海雾等方面的因素,南海海雾较少,平均风速和大风天都较少,但气温和降雨量都较高,对于居住环境可能有所影响。东海、渤海和黄海多雾,大风,渤海和黄海温差大,甚至会有冬季灾害性天气,对结构稳定造成影响。从最重要的安全性分析,南海沿岸港口周边海域、南海岛屿周边可能是更好的选址地,但接近热带的气候,人居环境需要适应。

⑤地球地转偏向力的影响:最佳的选址位置是赤道,但考虑到地缘因素的影响,如果在我国国内海域选址,纬度应该偏低,尽量减小地转偏向力带来的影响(如台风等天气灾害只能发生在5纬度以上地区)。

⑥洋流的影响:考虑到渤海,黄海和东海主要受到黑潮的控制,而黑潮是全球第二大洋流,具有四季变化无规律的特点。相对而言,南海因其位于热带季风区,夏季盛行西南风,冬季盛行东北风,季风方向与海区长轴一致,所以有利于稳定流系的发展。


建筑设计:(外形、内部分区、能量来源、材料、)

外形:

1.六边形,可拼接式,通过悬浮道路连接各个分块,可升降式(排放水),电池外挂可以用于发电

2.可连通式,球形建筑,顶部为翻盖式,类似于瓢虫翅膀(连接处预留缝隙可以保证球形顶部翻上时贴合),遇到风暴时可以连起来(难以实现,存在困难)

3.球状悬浮社区,有内壳与外壳两个球壳,可以有效屏蔽海水的振动和风等其他影响。但是内外球壳的中心轴承的形式还需进一步设计和商榷。


材料:

①高强度空心玻璃微珠复合材料(由高强度环氧树脂作为基体树脂,与经分级筛选、表面处理的耐压玻璃微珠、固化剂及其他助剂共混,采用加压高温固化的方法制备而成。因其具有低密度、高强度而在深潜器的制造等深水工程领域有着广泛的应用前景,强度较高,但成本高,不宜在大规模建造中采用)

②铝合金(高的比强度和比模量;优良的焊接性能;优良的耐蚀性能;良好的冷、热成型性能、成本高于玻璃钢)

③玻璃钢(密度小、强度大、易成型、表面光滑、吸水性小、导热系数低、耐海水腐蚀、不被虫蛀、易于保养和维修等优点,成本低性价比高)

故本项目拟采用铝合金作为建筑物的主要材料。


能量来源:

①太阳能板,装在建筑物顶端可以有效利用太阳能进行发电。

②波浪发电装置(发电装置的箱体可以固定在用电设施内部并跟随其摆动,利用发电装置内部的摆锤与箱体产生的相对摆动来收集波浪能,经超越离合器将主动轴的往复转动转化为两侧发电机的单向旋转从而形成电)

③风力发电。南海地区风力资源极其丰富,可利用风力发电装置,利用风能带动扇叶转动,将风能转化为机械能,再带动内部系统将机械能转化为电能。

④集中发电站。如果已有的发电规模不足以支撑整个系统的运作,可以再建一个独立的集中发电站。

功能分区:

社区主要包括:轻工业区、农业、养殖业区、商业区、住宅区。

住宅主要分区包括:卧室、餐厅、厕所、客厅、露台等。




7月15日

在前两天我们已经对方案的背景、选址、建筑物的外形、材料等进行了初步的构想,并在此基础上设计了两到三种初步方案。在今天的工作中,我们围绕先前已有的两种方案进行了讨论,基于两种方案·各自的优势(双层半球形中心的良好防震性能和六边形的良好外接性能)我们最终决定将两种方案结合,并绘制了概念图手稿

同时我们也尝试了用软件进行初步建模


7月16日

今天我们着手准备了中期展示的有关内容,绘制了展板,进一步完善了建模,同时收集整理了前几天的工作成果。以下是整理的内容以及今日的成果。


项目优势:“海上悬浮城市的”优势在于其功能的完整性和城市的安全性。作为一个被寄予了“海上诺亚方舟”的期望的项目,该城市具有满足人们物质和精神需求的的各种设施,同时该项目的结构设计也能保证良好的安全性,在陆地上遭到海平面升高影响的人就是要获得居住的安全保障,海上悬浮城市就能满足这种需求,这是本项目的优势。

1.海域选址(考虑的因素:降雨、风速、海雾、气温、台风等灾害频发率)

2.功能设计(海上城市,主要考虑城市所需要的功能:医疗、畜牧业、住宅、商业、教育、交通、轻工业【食品、纺织、家具、医药、机械】、废弃物循环、太阳能、风能、潮汐能、波浪发电系统、防震、城市动力系统)水、气密闭的船体结构,以便在不测时供人员避难。不同的环岛间安置防火通道以加强防火安全,在城市里安装静电过滤空调系统提供无污染的空气。交通系统包括步行码头、机场、地上交通系统,海水淡化系统解决饮水问题,

3.设计结构(考虑外形、材料、各功能分区)




7月17日

今天我们进行了中期展示。在进行展示之后,老师和助教们提出了非常具有价值的问题,从而引发了我们对于现有方案的不足的思考。经过与助教进一步的讨论之后,我们总结了项目仍存在的问题以及部分可能的解决方案,总结如下:

我们小组设计的结构是球体的,球体要面对一个非常重要的问题就是在海上的平衡问题,因为球体的重心很容易偏离球心,一旦在某一侧加上过重的物体,例如新建一栋楼房,或者人员的单侧聚集,或者是货物运输至单侧,都有可能导致球体整体重心偏离,导致的倾斜必须要进行处理,否则会严重影响建筑内部的稳定。对此我们在组内思考和与助教讨论后得出了以下几种处理方法①在球体最外层加一层磁悬浮层。这是我们小组最开始的想法,利用磁悬浮将内外两层隔开,球体不与外界直接接触,从而阻断摩擦力的传播,避免内部球体倾斜。但是使用磁悬浮的话就必须要有巨大的电力供应,这是需要考虑的问题。②在外层球壳与内层球体之间添加轴承结构,原理与①方法类似,都是想通过阻断摩擦力的方式保证内部球壳的平稳。但是面临的问题是难以找到一种合适的结构可以承载内部球体建筑巨大的重量。③

在球体底部设计排水吸水仓,可以根据重心的便宜自动或者人工进行吸防水,从而进行平衡。④在球体四周设置锚结构承受单侧压强。

之后我们小组进行了模型制作方案的初步设计,计划在明天开展模型的制作。



7月18日

今天我们进行了模型的制作,决定以木架为核心承重结构,并且搭建了部分建筑模型,以下为今日工作成果记录,在结构方面,考虑到结构的承重能力,因为我们的结构是三层的,且每一层都有丰富的内容,因此对于结构的承重能力有较高的要求,且设计时要考虑不能让整体结构倾斜,因此我们小组最终决定采用足球式的五边形和六边形镶嵌的球体外框架,每个五边形和六边形的各边之前采用半榫卯和胶水结合使用的方法,从而保证连接处的强度,且结构与底面的接触面是平面,也可以保证结构的平稳性,不至于倾倒。



7月19日

今天是制作模型的第二天,主要任务是完成剩余一层建筑的绘制、裁剪和拼接,同时我们进行了外层圆形的制作,我们小组的方案制定为用五边形和六边形结合的方式对球面进行近似,同时考虑到结构承重的问题,我们小组采用半榫卯和胶水结合的方式对五、六边形的各边进行粘结,今天已经完成了框架的制作,明天可用于框架的组件。预计在明天可以完成全部结构的搭建,并与后天进行上色等后期调整处理。同时我们小组分工合作对一层平面的建筑展开图进行绘制和裁剪,计划在明天使用双面胶进行粘结,得到立体结构,也可以进行后期的上色。


7月20日

今天是制作模型第三天,我们已经完成下半球框架的搭建以及罩子的构建,同时一层城市也已经完成上色,明天补齐剩余的2、3层平面,并将整个模型组装即可得到最终模型。以下是工作进程记录照片。今天我们将之前做的框架在结合处用绳子进行绑定,这样可以保证结构整体稳定性,不至于散架,同时也可以进一步提高结构的强度,在一层建筑上,我们将昨天裁剪好的建筑纸片进行了拼接,将平面图变成了立体建筑,同时进行上色,预计在明天进行一层建筑的粘贴。


7月21日

今天是创造性设计课程的最后一天,因此我们小组的工作主要集中在模型的最终处理上,ppt的制作完善以及最终答辩的准备。在之前几天我们已经将模型的整体框架搭建完毕,今天我们进行了模型主体的上色。此外我们对结构一层的所有建筑粘贴到一层平面上,并绘制了平面。我们也对二层平面进行了设计,决定将二层平面分为5个扇形,分别种植不同的植物或进行动物养殖。对于第三层的空腔,我们设计了与构想中的结构类似的结构,可以兼顾吸排水与动力输出,这样可以进一步保证整体结构在遇到风浪等极端天气情况时抵抗晃动的能力,提高结构的安全性,而搭配动力装置的设计则可以为整体结构提供运动的可能性,从而提供紧急情况时的应对能力。今天我们也对最终答辩的ppt进行完善,完整地记录了我们小组的想法从0到有的产生以及设计方案的提出、魔性的制作、成品的得到完整过程,记录了此次创造性设计中每个成员的付出。

上一篇:没有了