樹狀結構在建筑中的應用——以德國斯圖加特機場航站樓為例目錄CONTENTS01樹狀結構的發展歷程極其結構特點02樹狀結構在斯圖加特機場中的應用03結語01樹狀結構的發展歷程極其結構特點樹狀結構是德國人奧托(F.otto)在20世紀60年代，根據結構形態學提出的結構形式，因其幾何形體與自然界的樹相似而得名。典型的樹狀結構的形態特征是多級分枝、三維伸展。樹狀結構的提出樹狀結構的基本力學特征從結構角度看，樹狀結構可看作是傳統柱的一個變化，相當于用多點支承代替傳統柱的單點支承，在不影響下部空間使用功能的前提下，減小上部水平構件跨度，使之受力更均勻。柱狀結構的幾種形式

01樹狀結構的發展歷程極其結構特點分形理論的樹狀結構幾何生成方法

，該方法雖然在幾何上符合樹狀結構的特點，但沒有考慮結構力學性能，因此基本不具備工程可行性相對于傳統的結構體系，樹狀結構內部構件的幾何關系較為復雜，需要通過專門的分析來確定，該過程稱為找形。以下是幾種傳統的“找形”的方法：幾何找形法方法分形幾何模型將絲線模型浸在水中，利用水的表面張力作用形成偽最小傳力路徑，從而實現樹狀結構找形實驗找型法浸水絲線模型法用絲線將珠子串連，通過調整珠子的位置形成不同的樹狀結構模型；相對于浸在水中的方式，此方法更易控制模型成形。數值找形方法首先將結構假定為全鉸接模型，顯然此時結構屬靜不定體系;然后在模型上添加可豎向滑動的虛支座，直至結構靜定。結構受力分析時，根據虛支座的反力情況調整內部節點坐標，直至虛支座反力為零，即為最終確定的結構形狀。干絲線模型法數值找形模型需要進行反復迭代計算，這不僅增加了計算量，還增加了程序開發的難度，從工程實用的角度略顯不足。

01樹狀結構的發展歷程極其結構特點逆吊遞推找形法通過在絲線、布等柔軟材料上施加(懸掛)重力荷載，并調整荷載分布和邊界約束條件，獲得設計所需的形狀。由于絲線和布等材料只能承受拉力，不能受彎和受剪，因此判定此時的模型構件中只有拉力。假設將模型固化并翻轉180°，則在相同荷載條件下模型構件中只有壓力。利用逆吊試驗法實現形效結構設計最早由西班牙建筑師高迪提出，基本思想是利用只拉結構（即結構構件只承受拉力作用）和只壓結構（即結構構件只承受壓力作用）在受力形態上的一致性。逆吊實驗模型借鑒逆吊試驗法的思路，對樹狀結構進行一個假想逆吊試驗分析。將上圖所示的樹狀結構翻轉180°，荷載作用位置及方向不變;假設樹干及各級樹枝單元均為柔性絲線，下部屋蓋為剛性構件，顯然當模型處于平衡狀態時，所有絲線只受拉力作用。01樹狀結構的發展歷程極其結構特點樹狀結構的結構特點樹狀結構的幾何構成可概括為多級分枝、三維伸展其主要構件包括樹干和樹枝，樹枝又可分為一級樹枝、二級樹枝等。由樹干衍生出一級樹枝，一級樹枝衍生二級樹枝，二級樹枝衍生三級樹枝，以此類推。雖然理論上樹狀結構的分級可以無限增長，但是分級過多會導致結構受力復雜，加工困難，因此工程中的樹狀結構一般建議不超過四級。軸力云圖彎矩云圖02樹狀結構在斯圖加特機場中的應用斯圖加特機場候機樓是在奧托主持下的輕型結構研究所經多年試驗研究確定的大規模樹狀結構建筑。候機大廳屋面呈一側傾斜平面。一號航站樓內部采用了大型的樹狀支撐結構體系,呈三級分杈。大廳面積82.8m×93.6m，共12根樹狀束柱,柱網尺寸32.4m×21.6m。大廳支撐眾多,橫向分支深遠，有助于克服整體結構水平失穩問題。一號航站樓內景02樹狀結構厲在斯亦圖加滅特機場場中拳的應怨用斯圖娃加特機場3號航槽站樓領是1號航卸站樓眨的補豪充，1號航吐站樓鞏曾經教多次占獲獎閱的設計特征——樹形饅承重己結構扇支柱惜被沿摩用至3號航描站樓繁的工挨程。3號航啟站樓攝統一啄使用糠了單圣面傾就斜的夫屋頂洲，使王用同帽樣的峰樹形負結構車，同顆時降僚低建筆筑物粉的高謝度。謹該建嫩筑內掛共有18根樹怒形鋼勸結構茅樹狀譽支柱當支撐幻玉著階每梯狀北的屋翠頂。鋼結兩構樹泰狀支棄柱特陽寫3號航裝站樓己內部千空間3號航教站樓內部蟲空間三號航流站樓說立面02樹狀結構石在斯朋圖加摟特機凈場中蒸的應蟲用斯圖樣加特機場3號航漸站樓閃提供寫了更隔寬敞鋤的候犧機空祥間和疫儲藏系空間咐，四粒座附到加的裙人行粱橋可陳以讓場乘客樹更舒呆適的趨走進芬飛機懸。航楊站樓祥寬闊希的空霜間允攔許垂齒直的生視覺蛛連接圓，保何證了腎乘客息在這須座嶄乎新的椒航站下樓中鳳能立葛刻獲桌得明蛾確的鄉豐定位艷。條詠狀的搭建筑末體塊萍不僅遙提供凈了必趙需的錘建筑認進深物，而浪且增慮加了貿停機經坪一愉側的獻建筑哪面積傭。3號航徑站樓鵝平面片圖3號航愿站樓出港大廳國局部三號航旁站樓剖面03結語最好筍的建由筑形時式存昏在于本自然虜之中，樹灑狀結北構的墓靈感池從樹抽木中儲來，恭是建債筑仿悲生學聞的極督佳案名例。析樹狀蕩結構距實現便了建垂筑和結伴構的