这款交错编织结构的塔形构件,最初的设计切入点是打破常规直立塔体的传力逻辑,把传统自上而下逐层收分的承重框架,替换成多根连续曲杆互相缠绕咬合的空间结构,每一根曲杆都同时承担竖向承重与水平抗侧的作用,没有传统塔体里明确区分的立柱、横梁、斜撑构件,所有传力路径都沿着曲杆的平滑走向自然分散,避免了常规框架结构在节点位置的应力集中问题。从实际应用场景来看,这类结构既可以按等比例缩小制作成桌面装饰摆件,用于文创展示、空间软装陈设,也可以放大尺寸作为户外公共艺术装置的主体承重框架,适配广场、园区入口、主题展馆的室外展陈需求,当放大到建筑尺度时,曲杆内部可以预留管线穿设的空腔,满足照明、景观布线的安装要求,不需要额外在结构外侧附加管线支架,能保持外观的整体流畅性。
设计过程中没有采用常规的实体建模拉伸、放样思路,而是先确定底部方形安装基座的边界尺寸,基座采用带厚度的平板结构,四个边的平直段预留足够的安装孔位,不管是小尺寸摆件的粘接固定,还是大尺度装置的地脚螺栓连接,都能保证安装面的贴合度,不会因为底部曲杆的异形落点导致安装不稳。每一根曲杆的走向都经过空间曲率校验,相邻曲杆的接触位置采用相切过渡,没有硬棱角的拼接缝,既保证了外观的顺滑质感,也避免了尖角位置的应力开裂风险,尤其是采用3D打印或者铸造工艺制作时,相切过渡的曲面能减少支撑材料的使用,降低后期打磨处理的工作量。结构的受力逻辑做了反向推导,常规塔类结构是从底部实心向上逐步做镂空减重,这款结构反过来从顶部的收拢端点出发,每根曲杆向外螺旋延展,在不同高度位置和其他曲杆形成交叉支撑点,交叉点位置的曲杆做了局部加厚处理,保证传力的连续性,整个塔体的内部是完全贯通的空腔,没有多余的内部肋板,既减轻了整体重量,也让光线可以从杆件之间的空隙穿透,当作为室内摆件搭配内部光源时,能在周边投射出交错的网状光影,提升陈设的视觉效果。安装边界上,底部基座的尺寸比最外侧曲杆的落点外扩一定距离,保证即使曲杆在加工过程中出现微小的形变误差,也不会超出基座的支撑范围,基座的底面做了全平面处理,不需要额外的调平结构就可以平稳放置在水平面上,如果是作为户外装置使用,基座可以直接和预制的混凝土基础预埋件焊接固定,曲杆的表面可以根据使用场景做不同的处理,小尺寸摆件可以做抛光、电镀或者喷涂上色,大尺度户外装置可以做氟碳喷涂或者热镀锌处理,提升耐候性能。
整个结构的曲面全部采用连续G2连续过渡,没有曲率突变的位置,不管是采用熔融沉积3D打印、光固化打印,还是失蜡铸造、钣金弯制拼接的工艺,都能顺利实现加工,不会出现因为曲面夹角过小导致的加工死角,曲杆的截面直径从顶部到底部逐步平缓增大,符合竖向承重的受力变化规律,顶部收拢位置的截面最小,越靠近底部基座的位置截面越粗,和常规结构的受力分布完全匹配,不需要额外做局部加强就可以满足自身承重以及常规风荷载、偶然触碰的受力要求。
在做空间结构校验的时候,特意调整了每根曲杆的螺旋角度,让不同高度的交叉点均匀分布在整个塔体的高度范围内,不会出现某一段位置交叉点过于密集导致重量集中,某一段位置交叉点过少导致刚度不足的问题,整个塔体的刚度从顶部到底部均匀提升,受到水平外力的时候,变形量是平滑过渡的,不会出现局部弯折的薄弱点。作为艺术陈设类的结构,它没有额外的功能性附件,所有的造型元素都同时承担结构受力和外观表现的作用,没有多余的装饰性构件,整体造型简洁流畅,交错的编织感既保留了塔形结构向上收拢的视觉动势,又比常规的直线型塔体更具灵动的艺术感,适配现代简约、工业风等多种空间的陈设需求。
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