由弯矩图产生的建筑

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　　滑铁卢国际车站顶棚

　　THE WATERLOO INTERNATIONAL STATION/1992

　　滑铁卢国际车站靠近滑铁卢主车站，拥有2层的车站大厅与车棚，曾经是欧洲之星(通往比利时与法国)在伦敦的起始站。

　　滑铁卢国际车站顶棚是NicholasGrimshaw & Partners(建筑)和Anthony Hunt Associates(结构)合作设计的。这是一个借助弯矩图发展出形态的典型范例。

　　车站共有五条轨道，受列车通行要求控制，轨道上方的净高是有要求的，这是设计的前提条件。其中一条轨道由于运营要求需要被放到最左(西)侧，这样的话左侧屋盖需要迅速抬升。同时业主本来想在右(东)上方造另一个建筑，整个屋面被限高15m，右侧屋盖希望尽可能低。(虽然后来英国轨道公司放弃了这一计划，但因为当时设计已进入很后期，所以，右侧屋盖保留了比较低的形态。)

　　同时，由于其轨道下方还有数层建筑，可能存在不均匀沉降。另外，火车的进站、出站会使下部结构产生竖向变形，加速、刹车会对下部结构产生水平推力。所以，为了减少下部结构不均匀变形对屋盖的影响，安东尼·亨特采用了三铰拱的结构形式。三铰拱是静定结构，支座变形不影响内力。

　　最终，火车站屋盖的形式确定为一侧陡然升起、一侧较为平缓的三铰拱。这种非对称三铰拱在重力荷载作用下，两侧分别产生上、下两个不同方向的弯矩。弯矩图也不用画了，就是拉索的形态。

　　整个屋顶的造型既与内部的使用功能高度统一，又实现了材料的优化布置，同时借助非对称的结构形态活跃了建筑形象。

　　屋盖对于构件的设计同样非常精妙。车站屋盖覆盖的范围很长，从一端到另一端其跨度也由48.5m变化到32.7m。如果每一榀都重新设计，不仅设计工作量大，而且加工也很复杂。所以，安东尼·亨特根据不同的跨度将结构直接按比例缩放，类似于cad的scale。但是构件直径保持不变，只是长度发生变化。

　　同时，为了使节点的制作简单，受压拱的圆管共仅三种规格。小编不清楚它的变径圆管之间是怎样连接的，从外观上看是突变的，有了解的读者可以在文末留言。

　　复杂节点采用了可焊接的铸钢件，在当时，这是非常先进的技术。同时，桁架的腹杆采用了锥形管，用于连接较大直径的钢管和较小直径的拉索。椎管是采用两个半圆弧钢板拼起来的，从照片上完全看不出来拼缝。所有这些细节方面的追求，使滑铁卢车站成为经典的项目。

　　来源：力创空间微信公众号(ID：mechanics786)