没有棱角，设计一个...球。
在空间几何中
没有棱角的球体
是最完美的！
球体的表面势能最小，这也是气泡、气球、充气结构甚至天体成为球形的原因。
“北京理工大学1”卫星的太空风帆球
太空帆球:卫星正常进入轨道后，释放出柔性材料，展开成球形，就像张开了一张“帆”，可用作卫星的太阳能电池板和卫星通信的大型天线。
在力学中，当球体受到均匀的拉力或压力时，它只承受轴向拉力或压力。球壳是一种非常高效的结构形式，就像我们很难用手去打破一个薄薄的蛋壳一样。
蒙特利尔世博会美国馆，太空球壳，1967。
储存气体和液体的压力容器常设计成球形，由于表面积相同，球形外壳体积最大，球壳具有重量轻、效率高的特点。
球形储罐
在相同直径和工作压力下，板厚仅为圆柱形储罐的一半。
由于球体独特的造型、高效的受力和魅力，在建筑设计中也有很多优秀的案例。小I团队最近在设计一个球形结构。本文借此机会与您分享我们收集的案例。
球壳网格形式
球面网壳的网格形式有:短程线网格穹顶、带肋环的肋形穹顶、联合薄板穹顶、施威德勒穹顶、凯威特穹顶等。
带肋环的肋形穹顶
莲舫薄板圆顶
施威德勒圆顶(无斜纬)
富勒和短程线圆顶
大约在1927左右，富勒开发了一种新的球面测量和投影映射策略，称为Dymaxion map，它将球面地形转化为一系列平面三角形和正方形。“通过控制投影绘图造成的失真，地图上土地的大小可以与现实保持更准确的比例。因为这些几何元素可以重新排列，我们可以用无数种不同的方式“剥离”地球。”
富勒和戴马克西恩地图(1945)
凯尔·凡赫默特的富勒插图。
富勒将Dymaxion地图的思想与能量几何学相结合，发明了测地线穹顶。测地线是连接曲面上两点的最短直线。
富勒-短程线圆顶专利
在1967蒙特利尔国际博览会上，Fuller和Shoji Sadao设计了一个直径为76m的3/4球形建筑——美国馆，其外表面覆盖着透明的亚克力板。这个展厅已经成为美国先进技术的象征，举世瞩目。
富勒和蒙特利尔世博会美国馆(1967)
1976，穹顶在重建时遭遇火灾。
外部装饰被烧毁，暴露的结构变得更加清晰。
除了蒙特利尔的美国馆，富勒还设计了许多球形结构，包括蝇眼穹顶和张拉整体球形结构。
富勒设计建造的蝇眼穹顶，1965。
基于测地线穹顶结构的二十面体
富勒认为“自然界中存在一种可以用最少的材料提供最大强度的体系，基本单元四角锥和八面体将成为最高效的空间结构”。
无独有偶，在1985年，H.W. Kroto和R.E.Smalley发现了碳的第三种晶型(前两种是金刚石和石墨)。为了纪念富勒早期的猜想，将其命名为“富勒烯”- C60。其分子结构为球形32面，碳原子由20个六元环和12个五元环连接，具有很强的分子稳定性。
富勒烯、足球和网格球都有类似的结构。
球体可以由正六边形和正五边形组成。
而五边形的个数一定是12。
奥兰多·迪士尼的地球飞船是为乘客穿越时光机的旅行而设计的，也采用了短距离网格的形式。
宇宙飞船地球
不同的是，宇宙飞船地球是一个完整的球体，采用单层结构而不是双层结构，直径50m，由三根巨大的斜柱支撑。球体表面覆盖有折叠铝板，使球体外观更有质感。
球面覆盖折叠铝板
***3840节点，11324铝板。
亚马逊球体
亚马逊花了很多钱在西雅图总部建造了三个玻璃球，称之为亚马逊球体。球形建筑内部种植了数百种郁郁葱葱的植物，在大都会核心区打造了一个室内版的“亚马逊雨林”。
亚马逊Spheres***拥有2643块玻璃幕墙，四层超白玻璃既要减少阳光的热辐射，又要保证植物光合作用所必需的光线。
建筑总长约40米，球体直径约24-29m，像三个互相干扰的气泡。结构材料是玻璃和钢结构的组合。设计团队使用了一种独特的网格方法来划分球体。
一个未来的有机结构框架。
还能隐约看到正五边形和六边形的痕迹。
网格建模看起来很复杂，但是它的生成逻辑来自于规则的富勒烯或者足球网格。网格生成的过程是将五边形分成五部分，并与相邻的六边形合并形成一个基本单元；然后以中心点为中心将基本单元分成五部分，融合相邻基本单元的边界，得到亚马逊球体的结构网格。
Amazon Spheres的结构化网格生成逻辑
虽然亚马逊Spheres已经成为西雅图新的网络名人打卡地，但不得不说说它的幕墙板块设计。从上图可以看出，钢结构网格既有动态曲线的有机感，又有清晰的逻辑设计。但粗暴地覆盖三角形玻璃幕墙后，建筑效果大打折扣。
钢铁骨架线条流畅。
主框架由钢板连接，以增强结构的整体性。
钢结构骨架模块详图
悬挂鸟巢会议室
顶楼采光最好的位置有休息区。晒晒太阳打个盹，醒来又精神抖擞地投入工作。
带肋环的肋形穹顶
肋环形式简单，构造简单，这种球形建筑的案例很多。
爱立信球形综合体育馆
爱立信地球仪，爱立信球形体育馆，1989
瑞典斯德哥尔摩的爱立信地球仪，由贾译尊·伯格和拉斯·弗雷特布莱德设计，可能是世界上最大的球形建筑。直径110米，内部高度85米，体积60万平方米，可容纳16000名观众观看演出。
建筑结构剖面图
建筑下部的表演场地和看台为钢筋混凝土结构，上部的半球形屋顶为肋环形式的双层网格结构。表面均匀地覆盖着一块白色的金属板，就像一个高尔夫球。
2010外围的缆车开通了，叫天景。
新德国议会大厦
由诺曼·福斯特设计的德国国会大厦重建也选择了肋形穹顶，它像城市天际线上的灯塔一样成为柏林重要的城市地标。
翻新从原始建筑中汲取灵感。一方面保留着老石匠的招牌和苏联红军在1945留下的标语，作为自己的历史博物馆；另一方面，厚重的外壳下是轻盈通透的室内，360度的视角透露出柏林的美，与老旧的建筑形成鲜明对比。建筑的公共领域从屋顶延伸到露台餐厅和穹顶，螺旋通道将人们引向穹顶和观景台。
穹顶钢网壳结构尽量通透，构件和细部节点的表达也很精致。虽然结构本身并没有很大的难度和创新，但是通过外露钢结构本身的精致表达，还是取得了不错的效果。
方形球壳薄板穹顶
前面介绍的Amazon Spheres项目早期，设计方案也考虑过使用Lamella Dome，但没有后期方案那么有表现力。
亚马逊球的初始方球壳方案
在已建成的球形建筑中，很少有使用联合广场的情况。主要原因是立方体网格大小差异较大，球顶棒密集相连，而球体中间稀疏，棒长短不一。差异化的网格使得结构和幕墙很难采用统一的构件，增加了施工成本。
迪拜科技球概念方案
限于篇幅，以下案例不做详细展开。总之，球形建筑是一种具有无限设计潜力的建筑形式。
LaGéode是由建筑师Adrien Fainsilber和工程师Gérard Chamayou设计的球形电影院。镜面不锈钢将巴黎美丽的城市风光反射在建筑表面。
LaGéode镜面不锈钢球形建筑
中国科技馆镜面不锈钢球形建筑
上海国际会议中心的两个球形建筑
它与相邻的东方明珠一起，形成了一个大大小小的珍珠注入一盘玉石的景象。
各种球幕影院结构
各种天线罩
创新球壳网格
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