天幕Canopy，為公共空間遮風(fēng)擋雨的同時(shí)，又能保證明亮的采光。天幕結(jié)構(gòu)完全暴露在建筑空間中，結(jié)構(gòu)形式、拓?fù)潢P(guān)系，及至節(jié)點(diǎn)細(xì)部都會(huì)影響建筑效果，結(jié)構(gòu)與建筑、幕墻的一體化設(shè)計(jì)非常重要。

網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)難點(diǎn)

自由曲面形態(tài)的天幕，多個(gè)桿件匯交的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)難點(diǎn)在于，兼顧結(jié)構(gòu)力學(xué)性能、施工便利性和建筑美觀三個(gè)方面。曲面網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的多桿匯交處，數(shù)量眾多的鋼板幾乎不可能完全對(duì)齊，錯(cuò)邊咬邊問(wèn)題很常見(jiàn)，這對(duì)結(jié)構(gòu)、施工和建筑外觀都有不利的影響。

常見(jiàn)的三角形網(wǎng)格，雖然結(jié)構(gòu)剛度更大，同時(shí)能保證幕墻玻璃為平板、減小了幕墻工藝的難度。但三角形網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的構(gòu)件數(shù)量更多，理論上不存在絕對(duì)的無(wú)扭轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)（Torsion-Free Nodes），使得節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)和施工難度更大。

四邊形網(wǎng)格的建筑效果更簡(jiǎn)潔通透，但解決網(wǎng)格四點(diǎn)共面、擬合復(fù)雜曲面顯然更加困難。即使 是無(wú)扭轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)， 節(jié)點(diǎn)處構(gòu)件咬邊錯(cuò)邊也難以避免。

由于曲面網(wǎng)格的桿件實(shí)際上有寬度和高度而非單線、桿件角度不同、以及結(jié)構(gòu)桿件層和玻璃面板層等構(gòu)造層都有一定厚度，問(wèn)題變得更加復(fù)雜。

無(wú)扭轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)（左）Vs 扭轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)（右）

總之，在復(fù)雜曲面網(wǎng)格中，節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)需協(xié)調(diào)解決曲面平滑（幕墻表皮、結(jié)構(gòu)上下表面3個(gè)表面）、構(gòu)件尺寸均一、焊接難度等多個(gè)問(wèn)題，往往很難同時(shí)兼顧。

鑄鋼節(jié)點(diǎn)

2010年上海世博會(huì)世博軸共有6個(gè)喇叭狀的陽(yáng)光谷。陽(yáng)光谷除了承受自身荷載外，還為索膜結(jié)構(gòu)提供支點(diǎn)，受力比較復(fù)雜。
上海世博軸陽(yáng)光谷

陽(yáng)光谷為三角形網(wǎng)格，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有5~8個(gè)桿件連接。桿件為方鋼管（桿件長(zhǎng)度1.5~3.5米），大多數(shù)截面尺寸為65x180mm、80x180mm。

陽(yáng)光谷共有一萬(wàn)多個(gè)節(jié)點(diǎn)，在其中空間關(guān)系最復(fù)雜、受力最大的位置采用鑄鋼節(jié)點(diǎn)，共573個(gè)。鑄鋼節(jié)點(diǎn)的關(guān)鍵在于如何低成本、快速地制作不同的鑄模。

本工程將各不相同的鑄鋼節(jié)點(diǎn)按一定的截面規(guī)格拆解成標(biāo)準(zhǔn)模塊，采用“組合成模工藝”（似活字印類(lèi)刷？）、熔模精鑄工藝（高密度泡沫），利用機(jī)器人數(shù)控切割和，提高了鑄鋼節(jié)點(diǎn)的精度。
桿件與節(jié)點(diǎn)牛腿拼接精確，焊縫外觀不明顯

圖中節(jié)點(diǎn)中心圓形為景觀燈點(diǎn)，小圓管為線管
最大的1號(hào)陽(yáng)光谷上部徑長(zhǎng)70~90m，下部徑長(zhǎng)12~18m，總高42m，喇叭狀陽(yáng)光谷內(nèi)側(cè)覆蓋玻璃。
彎扭牛腿節(jié)點(diǎn)

除了少量鑄鋼節(jié)點(diǎn)以外，陽(yáng)光谷大多數(shù)節(jié)點(diǎn)采用了牛腿焊接節(jié)點(diǎn)。彎扭牛腿節(jié)點(diǎn)的翼緣板為整片裁切，再把翼緣(蓋板)配合桿件角度精加工彎扭，保證與桿件焊接節(jié)點(diǎn)的順滑過(guò)渡。
彎扭牛腿焊接節(jié)點(diǎn)，翼緣整體裁切

將翼緣板彎扭與每個(gè)桿件方向?qū)R
普通牛腿節(jié)點(diǎn)，受力大的腹板貫通

牛腿節(jié)點(diǎn)與鑄鋼節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)外觀都比較平整，其施工的難點(diǎn)在于如何精確地拼接牛腿和桿件。陽(yáng)光谷每個(gè)節(jié)點(diǎn)的徑向誤差控制在2mm以?xún)?nèi)，角度誤差控制在0.1度以?xún)?nèi)。
牛腿焊接節(jié)點(diǎn)
拉結(jié)索膜的相關(guān)節(jié)點(diǎn)，局部桿件截面加高至450mm

排水管將膜面的雨水引入陽(yáng)光谷內(nèi)側(cè)

鋼結(jié)構(gòu)和幕墻積灰較多，建筑已顯得有些老舊

世博軸建成已有十余年，當(dāng)時(shí)找形技術(shù)、BIM技術(shù)、數(shù)字控制技術(shù)還不像今天這么成熟，可想而之設(shè)計(jì)和施工的難度非常大。世博軸如今變成了世博源，延續(xù)著建筑存在的意義。
上海愛(ài)琴海購(gòu)物公園的樹(shù)形天幕與陽(yáng)光谷形態(tài)相似，網(wǎng)格優(yōu)化得更加均質(zhì)優(yōu)美，很少有奇異點(diǎn)，其節(jié)點(diǎn)也采用了節(jié)點(diǎn)牛腿與桿件拼接的方式。
上海愛(ài)琴海購(gòu)物公園

中庭為喇叭形的獨(dú)立支承網(wǎng)格
從屋頂看玻璃板塊劃分，均質(zhì)優(yōu)美
由于結(jié)構(gòu)表面有燈槽的遮蓋，節(jié)點(diǎn)和牛腿的焊縫不容易被看到。而其它直接外露的節(jié)點(diǎn)則暴露了焊接質(zhì)量的問(wèn)題（桿件拼接不對(duì)齊、焊縫外觀不佳）。