网格球顶

网格球顶或测地线圆顶（Geodesic dome）是基于测地多面体的半球形薄壳结构（晶格 – 壳）。 圆顶的三角形结构是刚性的，并在整个结构中分布结构应力，使得测地圆顶能够承受其尺寸非常大的负荷。

历史
在第一次世界大战中，第一个可以称作“测地”的圆顶是由Carl Zeiss光学公司的总工程师Walther Bauersfeld设计的，用于容纳天文馆投影仪的天文馆。 第一个小穹顶获得专利，由Dykerhoff和Wydmann公司在德国耶拿Zeiss工厂的屋顶建造。 一个名为“耶拿的奇迹”的大圆顶于1926年7月向公众开放。大约20年后，R.Buckminster Fuller在1948年和1949年在黑山学院与艺术家Kenneth Snelson一起进行实地实验，将圆顶命名为“测地线”尽管富勒不是最初的发明家，但他被美国推广到1954年6月29日获得美国专利2,682,235的想法。

测地圆顶对Fuller很有吸引力，因为它的重量非常强大，它的“全方位”表面提供了一个固有的稳定结构，并且因为球体包围了最小的表面区域的最大体积。

该圆顶成功地被用于专业用途，例如1956年在加拿大建造的21个远程预警线圆顶，1922年由路易斯安那州巴吞鲁日附近的1958年联合坦克汽车公司圆顶，由Synergetics，Inc.的Thomas C. Howard和专业设计诸如Kaiser Aluminium穹顶（在美国许多地方建造，例如弗吉尼亚州弗吉尼亚海滩），礼堂，天气观测台和储存设施等建筑物。 圆顶很快破坏了覆盖面，封闭体积和施工速度的记录。

从1954年开始，美国海军陆战队试验了直升机交付的测地圆顶。 一个30英尺长的木材和塑料测地圆顶被提升并由直升机以50节的速度携带而没有损坏，导致由密尔沃基的镁产品制造标准的镁合金圆顶。 测试包括装配实践，其中未经训练的海军陆战队能够在135分钟内组装一个30英尺的镁合金圆顶，直升机起飞航空母舰，并进行耐久性测试，其中锚定圆顶成功承受了一天120英里/小时（190公里/ h）锚定飞机的双3000马力发动机的螺旋桨爆炸无损坏。

作为1964年在纽约市举办的世界博览会的展馆，圆顶被引入了更广泛的观众群。该展馆由Synergetics，Inc.的Thomas C. Howard设计。此圆顶现在被皇后动物园在Flushing Meadows Corona Park用作鸟舍由Synergetics，Inc.的TC Howard重新设计

另一个圆顶是来自世博会67号在蒙特利尔世界博览会，它是美国馆的一部分。 该建筑的后盖被烧毁，但其结构本身仍然存在，并以Biosphère为名，目前有一个关于圣劳伦斯河的解说博物馆。

在20世纪70年代，Zomeworks许可基于其他几何实体的结构计划，如约翰逊固体，阿基米德固体和加泰罗尼亚固体。 这些结构可能有一些不是三角形的面，是正方形或其他多边形。

1975年，在南极建造了一个圆顶，在那里它对雪和风荷载的抵抗很重要。

1982年10月1日，沃尔特迪斯尼世界（佛罗里达州贝湖）EPCOT中心的一个最着名的测地圆顶 – 太空船地球开启。 这座建筑及其内部的建筑以Buckminster Fuller的着名术语之一Spaceship Earth命名，这是一个世界观，表达了对地球上有限资源的使用的关注，并鼓励其中的每个人充当一个和谐的船员，为更大的好。 该建筑是Epcot的标志，也包含在公园的标志中。

2000年，世界上第一个完全可持续的测地圆顶酒店EcoCamp Patagonia于2001年在智利巴塔哥尼亚开始建设。酒店的圆顶设计是抵御该地区强风的关键，并且基于土着Kaweskar居民的住宅。

施工方法
木制穹顶有一个钻孔宽度的支柱。 不锈钢带将支柱的孔锁定在钢管上。 用这种方法，可以将支柱切成所需的确切长度。 然后将外部胶合板三角形钉在支柱上。 圆顶从底部到顶部用几层焦油纸包裹，以洒水，并用瓦片完成。 这种类型的穹顶通常被称为轮毂和支柱穹顶，因为使用了钢毂来将支柱系在一起。

平板穹顶由胶合板覆盖的单独框架木材构成。 构成三角形框架的三个构件通常以复合角度切割以提供各种三角形的平面配合。 在精确的位置钻孔，然后用钢螺栓连接三角形形成圆顶。 这些成员通常是2x4s或2x6s，允许更多的绝缘适合三角形。 镶板技术允许建造者将胶合板蒙皮贴在三角形上，同时安全地在地面上或在天气舒适的商店中工作。 这种方法不需要昂贵的钢毂。

临时温室圆顶已经通过将塑料薄片装订到由一英寸方形梁构成的圆顶上而构建。 结果是温暖的，可以手动移动，尺寸小于20英尺，价格便宜。 它应该放在地上以防止被风吹动。

钢框架可以很容易地由电导管构成。 一个扁平支柱的末端，并在需要的长度钻螺栓孔。 单个螺栓固定支柱的顶点。 螺母通常设置有可拆卸的锁定复合物，或者如果拱顶是便携式的，则具有带开口销的齿形螺母。 这是构建丛林健身房圆顶的标准方式。

圆顶也可以用轻型铝框架构造，可以用螺栓连接或焊接在一起，也可以连接更灵活的节点/集线器连接。 这些圆顶通常用玻璃制成，并用PVC顶盖固定。 顶盖可用硅树脂密封，使其防水。 一些设计还允许将双层玻璃或隔热板固定在框架中。 这样可以形成一个完全适合居住的建筑。

混凝土和泡沫塑料穹顶通常以钢骨架圆顶开始，用鸡丝和丝网包裹以加固。 鸡丝和丝网用扎带绑在框架上。 然后将一层材料喷涂或模塑到框架上。 测试应该用小方块进行，以达到混凝土或塑料的​​正确一致性。 一般来说，内外都需要几层外套。 最后一步是在混凝土或聚酯圆顶上铺上一层薄薄的环氧化合物以释放水分。

一些混凝土穹顶由预制的预应力钢筋混凝土板构成，可以用螺栓固定到位。 螺栓位于凸起的容器内，盖上小混凝土盖以释放水。 三角形重叠以释放水分。 这种方法中的三角形可以用带有木制图案的沙子模仿成型，但是混凝土三角形通常很重以至于必须用起重机放置。 这种结构非常适合穹顶，因为没有地方允许水在混凝土上凝结并泄漏。 金属紧固件，接头和内部钢框架保持干燥，防止霜冻和腐蚀损坏。 混凝土抵抗太阳和风化。 必须在接头处放置一些内部闪光或嵌缝的形式以防止气流。 1963年的全景穹顶由预制混凝土六边形和五边形建成。

考虑到测地圆顶的复杂几何形状，圆顶建造者依赖于支撑长度的表格或“弦因子”。 Hugh Kenner写道：“在测地球数学及其使用方法中，”包含球面系统基本设计信息的弦因子表多年来一直被视为军事机密，直到1966年，流行科学月刊是富勒被许可人圈外的所有人都必须继续。“ （第57页，1976年版）。 其他表格随着Lloyd Kahn的Domebook 1（1970）和Domebook 2（1971）的出版发行。

圆顶家园
富勒希望这个测地圆顶将有助于解决战后住房危机。 这与他之前对Dymaxion House两个版本的期望是一致的。

住宅短程圆顶不如那些用于工作和/或娱乐的圆顶成功，主要是因为它们的复杂性和随之而来的更大的建筑成本。 专业经验丰富的圆顶承包商虽然很难找到，但确实存在，并且可以消除与错误启动和错误估算相关的大部分成本超支。 Fuller自己住在伊利诺斯州Carbondale的一个测地圆顶，在Forest和Cherry的角落。 富勒认为住宅穹顶是由类似航空的工业制造的空气可交付产品。 富勒自己的圆顶屋依然存在，R. Buckminster Fuller和Anne Hewlett Dome Home以及一个名为RBF Dome NFP的组织正试图恢复圆顶并将其注册为国家历史地标。 它在历史的地方国家注册。

1986年，一项圆顶建筑技术的专利，涉及在外面层压钢筋混凝土的聚苯乙烯三角形和内部的墙板，授予美国佛罗里达州Rockledge的Ingenuity。 施工技术允许圆顶预制成套件形式并由房主竖立。 这种方法使接缝成为结构中最坚固的部分，其中接缝，尤其是大多数木制圆顶中的毂是结构中最薄弱的部位。 它还具有防水的优点。

挪威和奥地利正在兴起可居住的铝框架测地圆顶房屋。 2012年，挪威的一座生态住宅采用了铝制和玻璃穹顶作为圆顶盖，2013年，奥地利建造了一座玻璃和木质覆盖的圆屋。

在智利，测地圆顶的例子很容易被用作酒店住宿，或者是帐篷式的测地圆顶或者是玻璃盖的圆顶。 例子：智利的EcoCamp Patagonia; 和智利的Elqui Domos。

缺点
尽管圆顶屋在二十世纪六十年代末和七十年代早期受到欢迎，但作为一个住房系统，圆顶屋有许多缺点和问题。 前圆顶屋的支持者劳埃德卡恩写了两本有关他们的书（Domebook 1和Domebook 2），并成立了Shelter Publications，他们对他们感到失望，称他们“聪明但不聪明”。 他指出了他在公司网站上列出的以下缺点：现成的建筑材料（例如胶合板，刨花板）通常呈矩形，因此在将矩形切成三角形后可能不得不废弃一些材料，增加了建设成本。 走火通道有问题; 代码要求它们用于较大的结构，而且它们很昂贵。 符合代码的Windows可以花费五到十五倍于常规房屋窗户的成本。 专业电气布线成本更多是因为劳动时间增加。 即使是所有者接线的情况也是昂贵的，因为需要更多的特定材料来制作圆顶。 扩展和分区也很困难。 卡恩指出，如果不是不可能用天然材料建造圆顶，通常需要塑料等，这些材料在阳光下会污染和恶化，但圆顶很难。

穹顶内的空气分层和水分分布是不寻常的。 条件往往会迅速降低木制框架或内部镶板。 阿拉巴马州的一家名为New Age Construction的公司声称，增加一个冲天炉可以消除圆顶中常见的湿气凝结现象。

隐私难以保证，因为圆顶难以令人满意地分割。 声音，气味，甚至是反射光都倾向于通过整个结构传递（但在某些情况下，这可以用来获益）。

与任何弯曲的形状一样，圆顶产生难以使用的墙壁区域，并且由于缺乏净空而使得部分周边地板区域受到限制使用。 圆形平面形状缺乏由矩形提供的简单模块化。 家具和钳工的设计考虑到平面。 将标准沙发放在外墙上（例如）会导致沙发后面的月牙被浪费掉。

使用切割板护套材料的穹顶建造者（在二十世纪六十年代和七十年代常见）发现由于它们有许多接缝，难以将穹顶密封起来防雨。 此外，这些接缝可能会受到压力，因为太阳在天空中移动时，普通的太阳热量每天都在弯曲整个结构。 随后添加皮带和内部柔性石膏板饰面，实际上消除了在内部装饰中注意到的这种运动。

用木制圆顶最有效的防水方法是将圆顶砸碎。 在斜坡不足以挡冰的地方使用圆顶顶部的尖顶或修改圆顶形状。 单件钢筋混凝土或塑料圆顶也在使用中，有些圆顶由塑料或蜡纸板三角形构成，这些三角形重叠在一起以便脱水。

巴克敏斯特富勒的前学生J.鲍德温坚持认为没有理由存在设计合理，构造良好的穹顶泄漏，并且有些设计“不能”泄漏。

相关模式
帐篷设计中最常见的是用增强三角形的图案构建坚固稳定的结构。 它已被应用于其他工业设计的抽象，但即使在管理科学和审议结构中作为概念隐喻，尤其是在斯塔福德啤酒的工作中，其“轮转”方法尤其基于圆顶设计，只有固定数量的人们可以在每个审议阶段参与过程。

最大的测地圆顶结构
许多测地圆顶是世界上最大的晴空结构之一。 根据2010年巴克明斯特富勒研究所的统计，世界上10个最大直径的测地圆顶是：

Seagaia Ocean Dome（日本）：日本宫崎县（31.9551°N 131.4691°E），216.5米（710英尺） – 2017年拆除。
Nagoya Dome（日本名古屋）：日本名古屋（35.1859°N 136.9474°E），187.2米（614英尺）
高级圆顶：北密歇根大学。 美国密歇根州马凯特市（46.5603°N 87.3938°W），163.4米（536英尺）
塔科马穹顶：美国华盛顿州塔科马（47.2367°N 122.4270°W），161.5米（530英尺）
Walkup Skydome：北亚利桑那大学。 弗拉格斯塔夫，美国亚利桑那州（35.1805°N 111.6529°W），153米（502英尺）
Round Valley Ensphere：Springerville-Eagar，AZ，USA（34.1204°N 109.2849°W），134米（440英尺）
前云杉鹅飞机库：美国加利福尼亚州长滩（33.7513°N 118.1889°W），126米（413英尺） – 现在由嘉年华游轮所有。
福尔摩沙塑料储存设施：台湾麦寮（23.7921°N 120.1840°E），122米（400英尺） – 六个圆顶。
Union Tank汽车维修设施：美国路易斯安那州巴吞鲁日（30.5827°N 91.2344°W），117米（384英尺） – 2007年拆除。
利哈伊波特兰水泥储存设施：美国马里兰州联合大桥（39.5590°N 77.1718°W），114米（374英尺）

委内瑞拉的另一个大圆顶在原来的富勒研究所名单上错过了，而后来建造的另外两个大圆顶现在也进入前十名。目前，几个测地圆顶直径大于113米。
Poliedro de Caracas（“加拉加斯多面体竞技场”），委内瑞拉加拉加斯（10.4338°N 66.9385°W），143米（469英尺）
圣克里斯托瓦尔（MSC）圆顶，Colcha“K”市，玻利维亚（21.1246°S 67.2096°W），140米（460英尺）
Ruwais Refinery Dome，Ruwais，阿拉伯联合酋长国（24.1459°N 52.7392°E），135米（443英尺）