在空間幾何中
沒有棱角的球體
是最完美的！
球體的表面勢能最小，這也是氣泡、氣球、充氣結構甚至天體成為球形的原因。
“北京理工大學1”衛星的太空風帆球
太空帆球:衛星正常進入軌道後，釋放出柔性材料，展開成球形，就像張開了壹張“帆”，可用作衛星的太陽能電池板和衛星通信的大型天線。
在力學中，當球體受到均勻的拉力或壓力時，它只承受軸向拉力或壓力。球殼是壹種非常高效的結構形式，就像我們很難用手去打破壹個薄薄的蛋殼壹樣。
蒙特利爾世博會美國館，太空球殼，1967。
儲存氣體和液體的壓力容器常設計成球形，由於表面積相同，球形外殼體積最大，球殼具有重量輕、效率高的特點。
球形儲罐
在相同直徑和工作壓力下，板厚僅為圓柱形儲罐的壹半。
由於球體獨特的造型、高效的受力和魅力，在建築設計中也有很多優秀的案例。小I團隊最近在設計壹個球形結構。本文借此機會與您分享我們收集的案例。
球殼網格形式
球面網殼的網格形式有:短程線網格穹頂、帶肋環的肋形穹頂、聯合薄板穹頂、施威德勒穹頂、凱威特穹頂等。
帶肋環的肋形穹頂
蓮舫薄板圓頂
施威德勒圓頂(無斜緯)
富勒和短程線圓頂
大約在1927左右，富勒開發了壹種新的球面測量和投影映射策略，稱為Dymaxion map，它將球面地形轉化為壹系列平面三角形和正方形。“通過控制投影繪圖造成的失真，地圖上土地的大小可以與現實保持更準確的比例。因為這些幾何元素可以重新排列，我們可以用無數種不同的方式“剝離”地球。”
富勒和戴馬克西恩地圖(1945)
凱爾·凡赫默特的富勒插圖。
富勒將Dymaxion地圖的思想與能量幾何學相結合，發明了測地線穹頂。測地線是連接曲面上兩點的最短直線。
富勒-短程線圓頂專利
在1967蒙特利爾國際博覽會上，Fuller和Shoji Sadao設計了壹個直徑為76m的3/4球形建築——美國館，其外表面覆蓋著透明的亞克力板。這個展廳已經成為美國先進技術的象征，舉世矚目。
富勒和蒙特利爾世博會美國館(1967)
1976，穹頂在重建時遭遇火災。
外部裝飾被燒毀，暴露的結構變得更加清晰。
除了蒙特利爾的美國館，富勒還設計了許多球形結構，包括蠅眼穹頂和張拉整體球形結構。
富勒設計建造的蠅眼穹頂，1965。
基於測地線穹頂結構的二十面體
富勒認為“自然界中存在壹種可以用最少的材料提供最大強度的體系，基本單元四角錐和八面體將成為最高效的空間結構”。
無獨有偶，在1985年，H.W. Kroto和R.E.Smalley發現了碳的第三種晶型(前兩種是金剛石和石墨)。為了紀念富勒早期的猜想，將其命名為“富勒烯”- C60。其分子結構為球形32面，碳原子由20個六元環和12個五元環連接，具有很強的分子穩定性。
富勒烯、足球和網格球都有類似的結構。
球體可以由正六邊形和正五邊形組成。
而五邊形的個數壹定是12。
奧蘭多·迪士尼的地球飛船是為乘客穿越時光機的旅行而設計的，也采用了短距離網格的形式。
宇宙飛船地球
不同的是，宇宙飛船地球是壹個完整的球體，采用單層結構而不是雙層結構，直徑50m，由三根巨大的斜柱支撐。球體表面覆蓋有折疊鋁板，使球體外觀更有質感。
球面覆蓋折疊鋁板
***3840節點，11324鋁板。
亞馬遜球體
亞馬遜花了很多錢在西雅圖總部建造了三個玻璃球，稱之為亞馬遜球體。球形建築內部種植了數百種郁郁蔥蔥的植物，在大都會核心區打造了壹個室內版的“亞馬遜雨林”。
亞馬遜Spheres***擁有2643塊玻璃幕墻，四層超白玻璃既要減少陽光的熱輻射，又要保證植物光合作用所必需的光線。
建築總長約40米，球體直徑約24-29m，像三個互相幹擾的氣泡。結構材料是玻璃和鋼結構的組合。設計團隊使用了壹種獨特的網格方法來劃分球體。
壹個未來的有機結構框架。
還能隱約看到正五邊形和六邊形的痕跡。
網格建模看起來很復雜，但是它的生成邏輯來自於規則的富勒烯或者足球網格。網格生成的過程是將五邊形分成五部分，並與相鄰的六邊形合並形成壹個基本單元；然後以中心點為中心將基本單元分成五部分，融合相鄰基本單元的邊界，得到亞馬遜球體的結構網格。
Amazon Spheres的結構化網格生成邏輯
雖然亞馬遜Spheres已經成為西雅圖新的網絡名人打卡地，但不得不說說它的幕墻板塊設計。從上圖可以看出，鋼結構網格既有動態曲線的有機感，又有清晰的邏輯設計。但粗暴地覆蓋三角形玻璃幕墻後，建築效果大打折扣。
鋼鐵骨架線條流暢。
主框架由鋼板連接，以增強結構的整體性。
鋼結構骨架模塊詳圖
懸掛鳥巢會議室
頂樓采光最好的位置有休息區。曬曬太陽打個盹，醒來又精神抖擻地投入工作。
帶肋環的肋形穹頂
肋環形式簡單，構造簡單，這種球形建築的案例很多。
愛立信球形綜合體育館
愛立信地球儀，愛立信球形體育館，1989
瑞典斯德哥爾摩的愛立信地球儀，由賈譯尊·伯格和拉斯·弗雷特布萊德設計，可能是世界上最大的球形建築。直徑110米，內部高度85米，體積60萬平方米，可容納16000名觀眾觀看演出。
建築結構剖面圖
建築下部的表演場地和看臺為鋼筋混凝土結構，上部的半球形屋頂為肋環形式的雙層網格結構。表面均勻地覆蓋著壹塊白色的金屬板，就像壹個高爾夫球。
2010外圍的纜車開通了，叫天景。
新德國議會大廈
由諾曼·福斯特設計的德國國會大廈重建也選擇了肋形穹頂，它像城市天際線上的燈塔壹樣成為柏林重要的城市地標。
翻新從原始建築中汲取靈感。壹方面保留著老石匠的招牌和蘇聯紅軍在1945留下的標語，作為自己的歷史博物館；另壹方面，厚重的外殼下是輕盈通透的室內，360度的視角透露出柏林的美，與老舊的建築形成鮮明對比。建築的公共領域從屋頂延伸到露臺餐廳和穹頂，螺旋通道將人們引向穹頂和觀景臺。
穹頂鋼網殼結構盡量通透，構件和細部節點的表達也很精致。雖然結構本身並沒有很大的難度和創新，但是通過外露鋼結構本身的精致表達，還是取得了不錯的效果。
方形球殼薄板穹頂
前面介紹的Amazon Spheres項目早期，設計方案也考慮過使用Lamella Dome，但沒有後期方案那麽有表現力。
亞馬遜球的初始方球殼方案
在已建成的球形建築中，很少有使用聯合廣場的情況。主要原因是立方體網格大小差異較大，球頂棒密集相連，而球體中間稀疏，棒長短不壹。差異化的網格使得結構和幕墻很難采用統壹的構件，增加了施工成本。
迪拜科技球概念方案
限於篇幅，以下案例不做詳細展開。總之，球形建築是壹種具有無限設計潛力的建築形式。
LaGéode是由建築師Adrien Fainsilber和工程師Gérard Chamayou設計的球形電影院。鏡面不銹鋼將巴黎美麗的城市風光反射在建築表面。
LaGéode鏡面不銹鋼球形建築
中國科技館鏡面不銹鋼球形建築
上海國際會議中心的兩個球形建築
它與相鄰的東方明珠壹起，形成了壹個大大小小的珍珠註入壹盤玉石的景象。
各種球幕影院結構
各種天線罩
創新球殼網格
文中部分圖片轉載於網絡，僅供分享，不作任何商業用途。版權歸原作者所有。如有疑問，請後臺聯系我們，我們將立即刪除並致歉。謝謝大家！