1. 痛點(diǎn)問題

輕型可變形結(jié)構(gòu)又稱動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)，主要是將機(jī)械結(jié)構(gòu)用于建筑具有可調(diào)節(jié)或適應(yīng)性要求的環(huán)境場(chǎng)景。由于建筑主體結(jié)構(gòu)具有高冗余度、高穩(wěn)定性的要求因此可變形結(jié)構(gòu)并未得到足夠重視與充分發(fā)展，隨著大規(guī)模建設(shè)時(shí)代的完成，以及對(duì)建筑性能與環(huán)境品質(zhì)不斷提高的要求，附著在建筑主體結(jié)構(gòu)上的環(huán)境界面結(jié)構(gòu)，如屋面、立面等等開始具有動(dòng)態(tài)可調(diào)節(jié)傾向。目前，可變形結(jié)構(gòu)用于新型動(dòng)態(tài)建筑技術(shù)主要存在以下兩個(gè)痛點(diǎn)問題：

（1）可變形結(jié)構(gòu)的尺度、自由度與穩(wěn)定性問題。主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：第一，較大的尺度往往意味著更高的效率，而高自由度則帶來更大的可調(diào)節(jié)范圍，這兩個(gè)方面對(duì)某些環(huán)境變量意味著更高的性能指標(biāo)，但是同時(shí)也對(duì)結(jié)構(gòu)的耐久性與可靠度提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。第二，建筑生命周期長達(dá)幾十年，可變結(jié)構(gòu)的對(duì)抗環(huán)境可變荷載的穩(wěn)定性方面有較高的要求。因此可變形結(jié)構(gòu)兼顧性能的選型可靠性是其能否在建筑工程上得到發(fā)展與應(yīng)用的關(guān)鍵。

（2）可變界面的環(huán)境性能問題。與外界環(huán)境交互的建筑界面是可變形結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用場(chǎng)景，太陽輻射、光輻采能以及對(duì)室內(nèi)自然光照的調(diào)節(jié)是光熱環(huán)境相關(guān)領(lǐng)域關(guān)注的重點(diǎn)問題，此外還有風(fēng)環(huán)境性能。如何通過計(jì)算機(jī)模擬在設(shè)計(jì)初期針對(duì)多種幾何可變界面進(jìn)行性能分析給出性能數(shù)據(jù)參考是可變界面的環(huán)境性能領(lǐng)域的關(guān)鍵問題。

2. 解決方案

針對(duì)以上輕型可變形結(jié)構(gòu)建成環(huán)境的核心痛點(diǎn)問題，主要的解決方案是：

（1）確定幾種兼顧性能與可靠性的可變形結(jié)構(gòu)選型,討論其能夠驅(qū)動(dòng)的動(dòng)態(tài)立面類型；

（2）在可變形結(jié)構(gòu)選型確定的條件下，討論可變界面的具體幾何形式以及其環(huán)境性能問題及效率；

（3）機(jī)械結(jié)構(gòu)中的連桿機(jī)構(gòu)是適用于可變形結(jié)構(gòu)主要范圍，連桿機(jī)構(gòu)較為常見的是平面連桿，通過陣列的方式形成空間可變形結(jié)構(gòu)（平面轉(zhuǎn)動(dòng)較節(jié)點(diǎn)），同時(shí)也存在較為復(fù)雜的空間連桿（空間轉(zhuǎn)動(dòng)較節(jié)點(diǎn)）。

項(xiàng)目提出一種基于空間連桿的將登高塔與動(dòng)態(tài)游樂體驗(yàn)相結(jié)合的環(huán)形與三角形嵌套的動(dòng)態(tài)機(jī)械結(jié)構(gòu)輕型景觀塔:該裝置六根直線驅(qū)動(dòng)器的連接與運(yùn)動(dòng)方式符合斯圖爾特平臺(tái)機(jī)械結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)原理，具有六個(gè)自由度。

項(xiàng)目提出一種基于平面連桿的電機(jī)驅(qū)動(dòng)多連桿傳動(dòng)的三角形分面開合幕墻：相比于被動(dòng)式幕墻技術(shù)，自適應(yīng)幕墻與采能模塊的結(jié)構(gòu)由于采用了動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)，具有主動(dòng)調(diào)節(jié)以提高獲取物理環(huán)境能量效率的能力。適用于以下多種場(chǎng)景，1. 當(dāng)用作圍護(hù)性幕墻時(shí)，開合幕墻單元可以通過控制開合角度避免環(huán)境光污染，并起到通風(fēng)效果。2. 用作裝飾性幕墻時(shí)，可以縮小單元尺寸選取鏡面為三角形面板材質(zhì)，開合幕墻可以通過單元開合響應(yīng)人的靠近，為城市景觀廣場(chǎng)周邊商業(yè)聚攏人氣。3. 當(dāng)用作遮陽構(gòu)件時(shí)，開合三角形遮陽板可以根據(jù)日光角度和強(qiáng)度控制打開角度，通過可調(diào)節(jié)遮陽降低能耗。

三角形分面開合幕墻與效果模擬分析