迪斯尼地铁站东西出口气枕膜结构曲面设计方法

摘要：介绍该工程单层空间曲面网格结构的设计理念及设计方法。
作者：崔龙节

一、引言

        为了适应外界力量，生物随着时间、空间的变化，来进行自身的改变，虽然人们尚不能完全理解所有生物体外形受力的原则，但一些数学家、科学家、艺术家都曾钻研过类似现象并得出一些有用的结论，例如用线条或曲面来模拟他们，以便从大自然中得到相应的启示。

        本文将从设计理念及设计方法的角度对该工程空间曲面网格结构进行阐述。

二、项目简介

        迪士尼站位于上海迪士尼度假区中心湖区北侧，它比一般车站体量都要大，其建筑面积达到4万平方米，约为一般车站的4倍大。车站站台在地下，站厅则在地面，顶棚及四个出入口为充气式膜结构，与“水立方”类似，白天能直接看到天空，晚上则可用灯光变换出五光十色，创造出一个奇妙的童话世界。

三、设计理念

        地铁出入口作为乘坐地铁进入迪士尼园区的第一印象，结合下沉式广场的特点，结构应简洁、明快、大方、易于识别，应充分利用结构美，体现现代交通建筑的特点。所以东西出口结构形式选用体量较薄的单层空间曲面网格结构，覆盖透明的很高的双层ETFE膜的形式，在满足建筑功能的同时使其具有良好的空透性。

四、设计方法

        1、曲面建立

        整个顶棚宽度12m，长度36m，悬挑12m，两侧排水整体坡度不低于20度，檐口悬挑角度不低于20度。

        根据平面及断面的弧度以及整体拱高等限位尺寸，反算出最理想圆环曲面，再在圈环上根据限界变形绘制出顶棚曲面。

        2、网格划分

        自然界中能够满铺的基本形状有等边三边形和等边四边形，然后由他们在组成菱形、六边形等形状。

        结合曲面以及覆盖材料气枕的特性，我们选择菱形作为该顶棚的基本单元，整个曲面被拆分成64个大小基本相同的菱形，菱形边长约3.5m。

        2、结构确定

        由于单层网壳结构柔性大，且不是四周支撑，初步制定的曲面未必是最合理曲面。为了减轻钢构自重，我们在挑檐风吸最不利的工况下，利用非线性分析的手段，对整个曲面进行重新找形计算，得到一个新的曲面。经过计算该曲面在各个工况下整体变形要比原始曲面更为优秀。

五、结束语

        本工程的曲面划分方法，充分利用解析函数、有限元分析等有效的方法，分析出最合理曲面及网格，对后续钢膜结构的制作、安装起到十分有效的作用，为今后复杂曲面简单化、数字化提供了十分宝贵的经验。