竹结构系统之不同拱门形式设计建造

建筑中的拱门自许多年前就已开始使用，传统上的拱门是用石头、粘土砖和木材建造的。再竹建筑中，使用一系列木工技术将竹子弯曲并连接再一起，以达到所需要的弯曲形式。

与柱梁结构系统相比，竹结构拱门可以创造更大的跨度，同时支撑更大的荷载。通过作用在自身重量上的重力来稳定，使他们保持压缩状态，从而实现自由支撑。

在竹结构设计中，有多种使用拱门的方式:

1.拱门不同参数相结合，创造并增加了设计美感

2.竹建筑的设计以拱门的概念为中心，结构的完整性依赖于竹子

竹建筑中使用的多种结构拱形系统：

1.抛物线共结构

抛物线拱形结构是从抛物线的概念发展而来的。当从上方均匀施加的载荷导致内部压缩时，就会形成抛物线拱形。这将创建一个抛物线拱形。

传统的抛物线拱由于其跨越能力而被用于桥梁设计和膨胀的大型结构。使用抛物线拱形结构的一些例子包括法国的埃菲尔铁塔、西班牙的卡拉特拉瓦集市和非洲赞比西河上的维多利亚瀑布桥。

竹子建造大师Jorgg Stamm将抛物线拱的概念运用到世界各地的竹桥和建筑中。这种结构拱形系统可有效用于需要大空间的竹制建筑，而无需中间支撑会中断空间。与其他拱形系统相比，这种拱形系统的优势在于它能够跨越很长的距离。可以使用模板在地面上轻松构建抛物线拱门，然后将其吊装到位，以便在建筑物中获得正确的拱形几何形状。基于抛物线拱的概念，IBUKU 设计并建造了绿色学校体育馆- The Arc，这是世界上最大的竹制拱形结构。这座建筑由 18 个抛物线拱组成，采用 rup-rup 技术在地面上建造，并用起重机吊装到位。这座建筑的拱门宽 19 米，最高处高 14 米。为了实现结构完整性，每个拱门都由 6 根捆绑的 Dendrocalamus asper 竹竿制成。另一个利用抛物线拱形竹结构的例子是巴厘岛格林学校的千年桥，它横跨阿勇河 23 米。拱门是使用 rup-rup 技术在地面上建造并吊装到位的。2.拱形圆顶结构

圆顶是半球形结构，也是从拱门演变而来的。它们是非常稳定的结构，类似于抛物线拱形，可以在不需要中间支撑的情况下创造广阔的空间。圆顶在建筑中的使用已有 100 多年的历史，并且一直是纪念性建筑史上的关键元素。与竹子相得益彰的圆顶类型是“交叉拱形圆顶”。竹制交叉拱形圆顶创造出美丽的图案，不仅美观而且坚固。在这个拱形系统中，拱形重叠和相交，这在创建结构高效的结构方面优于其他拱形系统。

不同几何形状的小型圆顶可以很容易地用竹子劈开建造，不需要非常熟练的工艺。

3.拱形桁架系统

拱和桁架的组合。通过结合这两个有效的结构系统，我们可以建造更坚固、更轻便的结构。这种结构系统由于其材料刚度比而令人惊讶，它使用了竹子最强的张力特性和基本的桁架三角测量系统。

拱形桁架系统是一种非常有效的结构系统，但从美学角度来看，结构往往看起来更加刚性和工程化，我们发现该系统的挑战在于使建筑物看起来美观。与其他拱形系统相比，这种拱形系统的优点是可以创建更轻、更坚固的结构，这些结构可以很容易地预制。在具有良好工艺知识的竹建筑设计中使用拱形系统可以创造出极其美观且结构稳定的结构。