Nghiên cứu đặc trưng hình học của cấu tạo mái che và gợi ý ứng dụng trong kiến trúc (tt)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỤNG Nguyễn Thị Minh Thùy NGHIÊN c ú n ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC CỦA CÂU TẠO MÁI CHE VÀ GỢI Ý ỦNG DỤNG TRONG KIẾN TRÚC Chuyên ngành: Hình học hoạ hình - Vẽ kỹ thuật LUẬN VÀN THẠC SỸ KỸ THUẬT Hà Nội (2008) LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng kỉnh trọng biết ơn chân thành đến TS Trần Văn Năm, Thầy tận tình bảo, hướng dẫn giúp đỡ Tơi hồn thành đề tài nghiên cứu Xin chân thành cảm ơn Thầy giảo tham gia giảng dạy lớp cao học Hình Họa & Vẽ kỹ thuật trường ĐHXD, nhiệt tình truyền thụ kiến thức tạo móng vững cho tơi để hồn thành tốt luận vãn tốt nghiệp Tôi gửi lời cảm ơn sâu sắc tới Khoa sau đại học trường ĐHXD tạo điều kiện thuận lợi cho học viên cao học suốt năm học tập thời gian làm tổt nghiệp Cuối cùng, Tôi xin cảm ơn người thân, gia đình bạn bè đồng nghiệp khích lệ động viên Tơi hồn thành luận văn này! Hà Nội, thảng năm 2008 MỎ ĐẢƯ Mái phận quan trọng nhà, không mặt chức bao che mà chức thẩm mỹ, mang lại vẻ đẹp lạ cho môi nhà Sự phát triển hình thức mái nhà giói đa dạng, phong phú có lịch sử lâu đời Tại Việt Nam, trước kia, loại hình thức mái chủ yếu mái dốc phẳng truyền thống Trong năm gần đây, với phát triển mạnh mẽ kinh tế, ngành Kiến trúc, xây dựng có nhiều biển chuyển, đòi hòi đời nhiều hình thức mái phong phú đại, từ mái nhà dân dụng đến mái cơng trình cơng cộng có khơng gian lớn, u cầu thẩm mỹ cao Đồng thời, loại hình mái trở nên đa dạng hơn, phức tạp làm nảy sinh vấn đề khó khăn giải pháp kỹ thuật, thi công mái Thực chất mái che hình thành dựa nguyên tắc hình học định Việc nghiên cứu nguyên tắc hình học để cấu tạo mái tạo điều kiện cho việc sáng tạo mái che thêm phong phú Do đó, việc nghiên cứu đặc trưng hình học cấu tạo mái che để áp dụng vào thực tế sống, đưa nhiều hình thức mái đẹp phong phú hơn, giúp việc tính tốn, thi cơng mái dễ dàng u cầu vơ cấp thiết Hình họa - VKT mơn học nghiên cứu, biểu diễn khơng gian Vì vậy, nghiên cứu biểu diễn ngun tắc hình học tạo mái mặt phẳng hình chiểu, tạo điều kiện thuận lợi để biểu diễn mái Đồng thời, từ hình biểu diễn hình chiếu ta làm phong phú nguyên tắc hình học Luận văn Thạc sỹ -2 - Nguyễn Thị Minh Thùy Qua nghiên cứu tài liệu hình dạng mái che có, thấy mái che hình thành từ mảnh mặt (hoặc dùng đon lẻ mảnh ghép mảnh với nhau) Từ suy nghĩ trên, luận văn nguyên tắc ghép mảnh mặt với đê hình thành mái che.Thêm vào đó, với trợ giúp máy tính, việc mơ hình hóa phương pháp ghép mảnh máy tính điện tử giúp tạo hình thức mái vơ đa dạng phong phú Vì vậy, đề tài: “Nghiên cứu đặc trưng hình học cấu tạo mái che gọi ý ứng dụng thiết kế kiến trúc” cần thiết lý thiết để chọn đề tài Mục đích nghiên cứu luận văn làm rõ đặc trưng hình học cấu tạo mái, tức phương pháp ghép mảnh mặt vói Từ phân loại, đánh giá đề xuất số ứng dụng giải pháp mái cơng trình kiến trúc Mặt khác, việc nghiên cứu thể phương pháp mơn Hình Học Họa Hình góp phần nâng cao tính thực tiễn mơn học v ề mặt giới hạn nghiên cửu, luận vãn tập trung nghiên cứu phương pháp ghép mảnh mặt cắt từ mặt đơn giản: mặt phẳng mặt bậc Phương pháp nghiên cứu luận văn từ nghiên cứu dạng mái tồn thực tế rút đặc trưng hình học chung phương pháp tạo mái Từ hệ thống hóa dạng mái nguyên tắc chung để cấu tạo dạng mái, tạo sở để kiến trúc sư phát triển mái thêm đa dạng đảm bảo tính khả thi xây dựng THÔNG BÁO Để xem phần văn tài liệu này, vui lòng liên hệ với Trung Tâm Thông tin Thư viện – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội Địa chỉ: T.13 – Nhà H – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội Đ/c: Km 10 – Nguyễn Trãi – Thanh Xuân Hà Nội Email: digilib.hau@gmail.com TRUNG TÂM THÔNG TIN THƯ VIỆN Luận văn Thạc sỹ - 112 - Nguyễn Thị Minh Thùy KÉT LUẬN Qua luận văn này, tác giả giải vấn đề sau - Từ dạng mái sẵn có, hệ thống hóa phân loại mái dựa đặc trưng hình học mái - Dựa ừên hệ thống phân loại mái đó, phương pháp tạo mái chung cho loại mái - Mái phẳng: đưa nguyên tắc tạo mái có độ dốc a phủ lên mặt cách nhanh chóng, tiện lợi - Mái phang cong: cách ghép mảnh phang mảnh cong bậc hai theo đường thẳng để tạo mái - Mái cong: hướng dẫn phương pháp ghép mảnh mặt cong bậc hai lại với theo đưòng tròn có bán kính r cho trước để tạo nhiều hình thức mái phong phú độc đáo Hướng phát triển - Từ kết thu được, ta tiến tới mơ hình hóa phương pháp tạo mái máy tính điện tử Điều có ý nghĩa ứng dụng quan trọng với kiến trúc sư, kỹ sư xây dựng thiết kế, thi công cơng ừình - Mở rộng nữa, ghép mảnh mặt bậc hai theo đường cong biên đường cong bậc hai elip, parabol, hypebol tức giải toán đặt mặt bậc hai đường cong bậc hai có thơng số cho trước Luận vãn Thạc sỹ -113- Nguyên Thị Minh Thùy TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Đình Điện (chủ biên) Hình học họa hình Tập Hà nội 1997 Đặn a Thái Hoàng Lược khảo nghệ thuật kiến trúc siới Nhà xuất văn hóa, Hà Nội 1978 Trần Văn Năm c Praca doktorska Krakow 1982 Nguyễn Năm Phất Hình học sơ cấp Hà nội 1979 Hỉnh học xạ ảnh Nguyễn Cảnh Toàn Hà nội 1979 Nguyễn Đức Thiềm Nguyên lý thiết kế kiến trúc nhà dân dụng Hà nội 1999 A aHHiueHKO ApxHTeKTypa coopyaceHHH c BHcaaHMH noKptrnwMH kuebl970 Edward Otto Krzywe stozkowe Warszawa 1969 Stefan przewtocki Ksztattowanie geometryczne konstrukcji Powtokowych Warszawa 1969 10Jerry Krzemi’nski Konstruckcje powtokowe Warszawa 1979 Luận văn Thạc sỹ -114- Nguyễn Thị Minh Thùy MỤC LỤC M Ở ĐẦU ChưoTig TỔNG QUAN VÈ M ÁI CHE 1.1 Lịch sử p h át triển mái che 1.1.1 Định nghĩa mái che 1.1.2 Lịch sử phát triển 1.2 Tình hình nghiên cứu đăc trư n g hình hoc cấu tao m che 21 C hưong 22 PHÂN LO Ạ I M Á I CHE 2.1 Đỉnh nghĩa m ảnh m ảt 22 2.2 Phân loại 22 2.2.1 Mái đơn 22 2.2.1 ỉ Mái phảng đơn 22 2.2.1.2 Mải cong đơn 23 2.2.2 Mái ghép 27 2.2.2.1 Mải ghép mảnh phảng 27 2.2.2.2 Mái ghép mảnh phẳng mảnh cong 30 2.2.2.3 Mái ghép từ mảnh cong 31 33 C hương PHƯ ƠNG PHÁP TẠO M ÁI CH E D ự A TRÊN ĐẶC TRƯ NG H ÌN H HỌ C CỦA M ÁI 3.1 M ột số khái niệm đường cong m ặt cong bậc hai 3.1.1 Đường cong bậc hai 34 34 3.1.1.1 Elip 34 ỉ 1.2 Hypeboỉ 35 ỉ 1.3 Parabol 37 Luận văn Thạc sỹ -115- Nguyễn Thị Minh Thùy 3.1.2 Xác định giao điểm đường thẳng vói đường cong bậc hai 38 3.1.2 ỉ Tìm giao điểm đường thảng với eỉip 38 3.1.2.2 Tim giao điếm đường thắng với Hypebol 40 3.1.2.3 Tìm giao điểm đường thẳng với Parabol 41 3.1.3 Mặt cong bậc hai 43 3.1.3.1 Mặt nón mặt trụ 43 3.1.3.2 Mặt elipxoỉt elliptic 44 3.1.3.3 Mặt Hypeboloit tầng 44 3.1.3.4 Mặt Paraboloit elliptic 45 3.1.4 Tiết diện tròn mặt bậc hai 45 3.1.4.1 Định nghĩa 45 3.1.4.2 Tiết diện tròn Elỉpxoit 46 3.1.4.3 Tiết diện tròn Nón Eỉiptic 48 3.1.4.4 Tiết diện tỉ'òn Hypeboloỉt tầng 50 3.1.4.5 Tiết diện tròn Paraboloit elỉptic 50 3.2 M cấu tạo từ m ảnh phẳng 52 3.2.1 Vai trò cấu tạo mái dốc 52 3.2.2 Tính chất 52 3.2.3 Mái phẳng phủ mặt đon giản 54 3.2.4 Xác định mảnh ghép phủ mặt phức tạp 55 3.2.4.1 V í d ụl 56 3.2A.2 Ví dụ 59 3.2A.3 Ví dụ 61 3.2.4A Ví dụ 63 3.2.4.5 Ví dụ 65 3.2A.6 Ví dụ 67 3.2A.7 Ví dụ 69 Luận vãn Thạc sỹ 3.3 -116- Nguyễn Thị Minh Thùy M ghép m ảnh phẳng vói m ảnh m ặt kẻ (đường ghép nối đường thẳng) 70 3.3.1 Mái ghép từ mảnh phang vói mảnh nón 70 3.3.2 Mái ghép từ mảnh phẳng với mảnh trụ 72 3.3.3 Mái ghép từ mảnh phẳng với mảnh mặt Hypeboloit tầng 73 3.33.1 Ví dụ ỉ 73 3.33.2 Ví dụ 75 33.33 33.3.4 3.4 Ví dụ Ví dụ M ghép m ảnh m ặt b ậc hai 3.4.1 Giới hạn nghiên cứu 3.4.2 Bài toán xuất xứ 76 78 80 80 80 3.4.2.1 Bài toán 80 3.4.2.2 Bài toán 83 3.4.23 Bài toán 85 3.4.2.4 Bài toán 87 3.4.3 Ghép mảnh mặt mặt bậc hai có đường cong biên đường tròn - Ví dụ minh họa 90 3.43.1 Ví dụ ỉ 90 3.43.2 Vỉ dụ 92 3.43.3 Vỉ dụ 93 3.43.4 Ví dụ 94 3.43.5 Vỉ dụ 97 3.43.6 Ví dụ 99 3.43.7 Ví dụ 102 3.43.8 Vỉ dụ 104 3.43.9 Ví dụ 107 Luận văn Thạc sỳ 3.5 - 117- Các gọi ý mái mô kiến trú c dân tộc Nguyễn Thị Minh Thùy 109 3.5.1 Ví dụ 109 3.5.2 Ví dụ 111 K ẾT LUẬN 112 TÀ I LIỆU THAM KHẢO 113 MỤC LỤC 114 MUC • LUC • HÌNH VẼ 118 Luận văn Thạc sỹ -118 - Nguyễn Thị Minh Thùy MỤC LỤC H ÌN H VẼ Chương Hình 1-1 Phòng đá Hình 1-2 Các dạng mái lều Hình 1-3 Kim tự tháp Hĩnh 1-4 Mái dạng đa diện Hình 1-5 Hình 1-6 Thánh đường St-Mark Vienice Hình 1-7 Nhà thờ St Peter Hình 1-8 Các loại vòm Hình 1-9 Nhà thờ Saint Shopie Hình 1-10 Đền thờ Goharshad Hĩnh 1-11 Đền Taj- Mahal Hình 1-12 Thiên đàn- Trung Quốc Hình 1-13 Vỏ cong hai chiều chịu nén 11 Hình 1-14 Kết cấu vỏ mỏng chịu nén 12 Hình 1-15 Cấu trúc dây căng hay vỏ mỏng chịu kéo 13 Hình 1-16 Nhà hòa nhạc Tenerife 14 Hình 1-17 Quán ăn Candella 14 Hình 1-18 Tòa nhà Teepott 15 Hình 1-19 Airport Railway station lyon 15 Hình 1-20 Nhà thờ Jubilee 15 Hình 1-21 Mái nhà Việt cổ 16 Hình 1-22 Chùa Keo 17 Hình 1-23 Nhà rơng 17 Hình 1-24 Rạp xiếc đảo Tuần Châu 18 Hình 1-25 Trung tâm hội chợ triển lãm thương mại văn hóa Hải Phòng 18 Luận văn Thạc sỹ -119 - Nguyên Thị Minh Thùy Hình 1-26 Trung tâm hội nghị quốc gia 18 Hình 1-27 Đại nam quốc tự 19 Hình 1-28 Nhà biểu diễn cá heo 20 C hưong Hình 2-1 Mái phẳng đcm 22 Hình 2-2 Tòa nhà CNIT 23 Hình 2-3 Bảo tàng chiến tranh Duxford 23 Hình 2-4 Tháp Swiss- London 24 Hình 2-5 Reichtag Dome - Berlin 24 Hình 2-6 Cornell weill 24 Hỉnh 2-7 Planetarium 24 Hình 2-8 Viện cơng nghệ Massachusetts 24 Hình 2-9 Cung thiên văn Mcdonnell 25 Hình 2-10 Tháp làm mát 25 Hỉnh 2-11 Nhà thờ Brazilia 25 Hình 2-12 Cung thể thao Onesti 25 Hình 2-13 Tháp Kobe_port 25 Hình 2-14 Tháp nước có dạng Hypeboloit tầng 25 Hình 2-15 Nhà thờ St Louis 26 Hình 2-16 Chòi nghỉ dạng mặt Paraboloit Hypebolic 26 Hình 2-17 Một số kiểu mái dốc đơn giản thơng dụng 28 Hình 2-18 Một số biệt thự với mái dốc phức tạp 29 Hình 2-19 Các dạng gấp 29 Hình 2-20 Mái ghép mảnh phang cong 30 Hình 2-21 Cấu trúc hình học mái nhà hát Opera Sidney 31 Hình 2-22 Cảng hàng khơng TWA 32 Hình 2-23 Centro Coop 32 Luận vãn Thạc sỹ - 120 Nguyễn Thị Minh Thùy - Chưcrng Trang Hình Trang Hình Trang Hình Trang Hình Hình 3-1 34 Hình 3-25 54 Hình 3-49 77 Hình 3-73 109 Hình 3-2 34 Hình 3-26 55 Hình 3-50 78 Hình 3-74 110 Hình 3-3 35 Hình 3-27 56 Hình 3-51 79 Hình 3-75 111 Hĩnh 3-4 35 Hình 3-28 57 Hình 3-52 82 Hình 3-76 111 Hĩnh 3-5 36 Hình 3-29 58 Hình 3-53 Hình 3-6 36 Hình 3-30 58 Hình 3-54 86 Hình 3-7 37 Hình 3-31 59 Hình 3-55 Hình 3-8 38 Hĩnh 3-32 60 Hĩnh 3-56 90-91 Hình 3-9 39 Hĩnh 3-33 61 Hĩnh 3-57 92 Hĩnh 3-10 40 Hình 3-34 62 Hình 3-58 93-94 Hình 3-11 41 Hình 3-35 63 Hình 3-59 95 Hình 3-12 42 Hình 3-36 64 Hĩnh 3-60 96 Hình 3-13 43 Hình 3-37 65 Hình 3-61 Hình 3-14 43 Hình 3-38 66 Hình 3-62 98 Hình 3-15 44 Hình 3-39 67 Hình 3-63 99 Hình 3-16 44 Hình 3-40 68 Hình 3-64 100 Hình 3-17 45 Hình 3-41 69 Hĩnh 3-65 101 Hình 3-18 45 Hình 3-42 70 Hĩnh 3-66 102 Hình 3-19 47 Hình 3-43 71 Hĩnh 3-67 103 Hình 3-20 49 Hình 3-44 72 Hĩnh 3-68 104 Hình 3-21 50 Hình 3-45 73 Hình 3-69 105 Hình 3-22 51 Hình 3-46 74 Hình 3-70 106 Hình 3-23 51 Hĩnh 3-47 75 Hĩnh 3-71 107 Hình 3-24 53 Hình 3-48 76 Hình 3-72 108 84 89 97 ... Nghiên cứu đặc trưng hình học cấu tạo mái che gọi ý ứng dụng thiết kế kiến trúc cần thiết lý thiết để chọn đề tài Mục đích nghiên cứu luận văn làm rõ đặc trưng hình học cấu tạo mái, tức phương pháp... cơng mái Thực chất mái che hình thành dựa nguyên tắc hình học định Việc nghiên cứu nguyên tắc hình học để cấu tạo mái tạo điều kiện cho việc sáng tạo mái che thêm phong phú Do đó, việc nghiên cứu. .. Trang Hình Trang Hình Trang Hình Trang Hình Hình 3-1 34 Hình 3-25 54 Hình 3-49 77 Hình 3-73 109 Hình 3-2 34 Hình 3-26 55 Hình 3-50 78 Hình 3-74 110 Hình 3-3 35 Hình 3-27 56 Hình 3-51 79 Hình 3-75