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空間桁架

空間桁架，在建築和結構工程中，是一種剛性，輕質，桁架狀結構，構造組成一個幾何樣式，由幾何圖案中的互鎖支柱構成。空間桁架通常運用一個多向間距，是由張力桿和壓力桿組成的結構，結構處在三度空間的受力狀態下，無論哪一類桁架，能承受來自各個方向的載荷，對抗震大垮距的建築物更能發揮功用。

台北捷運北投站的空間桁架
如果對藍色節點施加力,並且不存在紅色管材料,則結構的行為完全取決於藍色節點的彎曲剛度。
如果紅色管材料存在，藍色節點的彎曲剛性是可以忽略不計,則可以使用剛度矩陣計算系統,而忽略角度因數。

種類有平面桁架，曲面式空間桁架，平頂式空間桁架等三種，優點重量輕，可做成各種造型。

平面桁架是一個讓所有成員和節點屬於平面，而空間桁架的成員節點可以延伸到立體層面。[1]

設計方法

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空間桁架通常使用剛性矩陣設計。建築空間桁架中剛度矩陣的特殊特徵是角度因素的獨特性。如果接頭剛性足夠，則可以忽略角度偏轉，從而簡化計算。

概述

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簡化的空間桁架屋頂，半八面體用藍色突出顯示。

基本單元常用的如四角錐單元和三角錐單元，由這些基本單元組成完整的空間桁架系統。[2]

平面桁架系統 四角錐系統 三角錐系統
兩向正交正放桁架 正放四角錐系 三角錐系
兩向正交斜放桁架 正放抽空四角錐系 抽空三角錐系
兩向斜交斜放桁架 棋盤形四角錐系 蜂巢形三角錐系
三向桁架 斜放四角錐系
單向折線形桁架 星形四角錐系

歷史

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幾何

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最常見的幾何形狀是根據正多面體。最簡單的形式是鋁或鋼管三角形。在許多方面，這看起來像是一個水平三角形正反，反復多次，使之更廣泛。更強的純形式是由相互關聯的四面體金字塔中，所有的支柱有單位長度。技術上更是被稱為各向同性向量矩陣或一個單位寬度的八向桁架。更為複雜的變化改變長度的支柱，以曲線的整體結構或可能納入其他幾何形狀。

材料

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管材料（圓形，方形）或是節點，有鋼、鋁、不銹鋼、工程塑膠、車削件或木頭等可供選擇。[3]

構件、系統

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主要概分為兩大構件，平板式與圓球式。主要概分為四大系統，德國MERO；新加坡RAMCO-YKK；日本NIPPON STEEL；美國STARNRT[4]

運用

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伊甸園計劃。

現今橋樑、體育館、機場航廈、車站等大尺寸及特殊造型建物上廣泛使用。空間桁架，是一個越來越普遍的建築技術，尤其適用於大型屋頂覆蓋，例：商業和工業廠房大門屋簷。現今容量更大的可攜式階段和照明支架，也經常建造空間桁架和八向桁架。管式空間桁架也被廣泛用於生產現代摩托車和汽車，但單體車身已較為常見，用在最新的化身自行車設計。

建築物空間桁架顯著的例子是：

素質考慮

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  • 方便攜帶：空間桁架可被完全拆除，物品正常放於集裝箱由卡車方便運送。此外，這種類型的結構明顯輕於其他任何類型的結構。這樣可以節省運輸和可能帶來的所有元素的結構，現場沒有任何問題。基於這個原因空間桁架適合出口。
  • 消除焊接工作：不需焊接。
  • 支撐結構是在兩個主要方向，給它很大的剛性，這是一個很大的優勢。
  • 可以減輕70%～80%重量，節省大量水泥和模板

參見

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資料來源

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  1. ^ Tetrasteel. Space frame structures. [2019-06-17]. （原始内容存档于2021-01-19）. 
  2. ^ 《空間桁架知設計、製作與施工》，顏嘉成，臺灣建築報導雜誌，1998年9月，45頁
  3. ^ 《空間構架專業工程》，陳文英，臺灣建築報導雜誌，1998年9月，41頁
  4. ^ 《空間構架專業工程》，陳文英，臺灣建築報導雜誌，1998年9月，42頁-43頁

參考資料

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  • 《空間桁架：無限自由的空間創作》，詹氏書局，岩田衛 著，邱榮政譯，1997年8月
  • 《圖解辭典：建築的整體組構》，詹氏書局，建築圖解事典編集委員會編著，崔征國譯，2009年3月
  • 《結構系統》，遠東圖書，恩格爾（Heirrich Engel）著，鍾英光譯，1974年
  • 《工程師奇想》，創興出版社有限公司，彼德萊斯著，丁肇辰謝佳倩譯，1997年
  • 《空間桁架之設計、製做與施工》，立眾金屬工業股份有限公司，台灣建築36期，1998年
  • 《建築結構系統》，科技圖書股份有限公司，劉柏宏譯，1992年
  • 《新建材新工法》，詹氏書局，羅醒亞著，1992年

外部連結

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维基共享资源上的相关多媒体资源：空間桁架
 
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學術

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