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地表超高强材料UHPC,起始于国外,却在国内被设计师逐渐玩出了新高度!

导语

国外设计师如何玩转地标超高强材料?

文章转载自:材料在线

ID:material-online

原创:材料在线


在这座钢筋水泥筑起的城市

提起混凝土这种常见的建筑材料

很多人会不屑一顾

今天要讲的依然是一种

非常具有逼格的混凝土

很多普利兹克奖得主和世界建筑大师

包括扎哈·哈迪德、弗兰克·盖里

让·努维尔、鲁迪·里齐奥蒂、

雅克·费尔叶、隈研吾等都是它的粉丝

 

先来个隈工的案例开开胃

看看有木有一眼认出它的朋友~

(ps.本期要说的不是木材哇)

 

– 圣保罗日本屋 –

 

该项目由隈研吾(Kengo Kuma)与当地 FGMF 事务所合作完成,被称为“漂浮的鱼鳞”,是一个集艺术、技术和商业于一体的建筑。

 

 

该设计最具代表性的是

立面呈现出由木材制成的规则幕布

与镂空的UHPC立面进行对话

让人充满了无限的想象力

 

 

Yes!

UHPC就是我们今天的男猪脚

But!

UHPC和PC可是完全不同的两种材料

干货即刻呈上,不要打瞌睡

 

 超高性能混凝土 

(UHPC)

 

超高性能混凝土,简称UHPC(Ultra-High Performance Concrete),也称作活性粉末混凝土(RPC,Reactive Powder Concrete)。UHPC 是一种高强度、高韧性、孔隙率低的超高强水泥基材料。它的基本配制原理是:通过提高组织成分的细度与活性,不使用粗骨料,使材料内部的孔隙与微裂缝减到最少,以获得超高强度与高耐久性。

UHPC与普通混凝土或高性能混凝土不同,必须使用硅灰和纤维,不使用粗骨料;水泥用量较大,水胶比很低。

 

既然叫“超高性能混凝土”,那究竟是哪几个方面“超高”呢?

超高的耐久性

超高的镂空率

超高的力学性能

(抗压、抗拉以及高韧性)

 

 材料特性 

 

(1)具有超高耐久性:UHPC的特殊配方可以把材料分子有规律的排列从而使产品有极低的穿透性和极高的耐久性。

(2)具有自愈能力:UHPC的钢筋微纤维的低孔隙度可以防止腐蚀和氧化。损坏时,UHPC能 ”再生”。微裂缝能重新愈合是由UHPC的自愈性能,利用空气中的湿度进一步水化反应。

(3)优越的工作性能:可抵御外力和自然环境的破坏如摩擦,火,冻融,冰雹,且有着高效防水性能,这使它成为一种高效的外部隔热材料。

(4)独特的装饰性能:产品表面具有很高的光洁度,外界的有害介质很难侵入到UHPC中去,所以本身自洁能力很强。

 

 

除了物理性能十分优越之外

UHPC几乎可以做出任意造型

从平面到镂空再到曲面等各种异形均可制作

因此备受大师们的青睐

△不同肌理效果

 

△镂空

 

表面所呈现的纹理样式可以自由发挥

UHPC的轻量化也可以使它

被简单的生产与大面积范围的安装应用

 

其实UHPC早期居多应用在

桥梁交通工程上

后来在世界建筑大师之作中熠熠生辉

使之成为了建筑经典

△萨拉戈萨桥,扎哈
 

△路易威登基金会艺术馆中心,弗兰克•盖里

 

 

△LaMarseillaise,让•努维尔
 

△阿布扎比卢浮宫(内墙部分),让•努维尔
 

△欧洲和地中海文明博物馆,鲁迪•里乔蒂

△Nakâra公寓酒店,雅克•费尔叶
 

△吉博恩茵体育场,鲁迪•里乔蒂

UHPC的性能逐渐被发掘出来后

突显了其在建筑幕墙的优势

并于近年来在国内崭露头角

那么我们今天的重点就是带大家看一看

国内目前UHPC建成的项目有哪些

这种材料在国内有着怎样的发展趋势

国内最早应用在幕墙上的项目当属↓

 

– 深业上城 LOFT Upper Hills –

深业上城位于深圳福田中心区,是集产业研发、公寓、酒店、商业于一体大型城市综合体,是深圳CBD北区地标性建筑群。
A区居住LOFT主体标准层高9米,可灵活划分使用。于南北两侧设置外廊,通风防晒良好,户户拥有私家庭院,邻里之间既有交流又保证了私密空间。
 

 

UHPC镂空格栅幕墙系统

主要位于外立面北面4层及以上部位

南面6层及以上部位

主要采用2833*1640mm规格的UHPC预制单元

整个立面共一万多平方米

采用单元式整体构造,通过螺栓固定在T型钢上

 

项目采用幕墙悬挂受力系统

UHPC幕墙体系的水平龙骨 与竖向主龙骨利用连接件通过螺栓连接

UHPC幕墙及T型钢结构龙骨体系的自重

吊挂在上部楼层混凝土结构上

楼层混凝土主体与T型钢连接形成一个整体的框架

使幕墙在振动的过程中

基层T型钢结构整体位移

T型钢设置单独的伸缩缝

最大限度的减少主体结构的振动对UHPC幕墙的影响

从而实现幕墙抗震的目的

 

 

作为首个国内幕墙工程应用
其灰白色“拧麻花”的格栅样式
将UHPC材料本身的性能发挥到极致 
使立面效果变得非常丰富,典雅大方
体现出很强的现代科技美感
为UHPC在国内的推广应用打了个好样
又如深圳去年完工的另一个UHPC项目
也将其形式及性能表达得淋漓尽致

– 粤海城 · 悦Gallery营销中心 –

 

粤海城是老金威啤酒厂旧改项目。深圳作为一个新兴城市,城市高速发展却难觅历史沉淀,保留了老金威啤酒厂的生产发酵罐等工业遗存,与改造的营销中心遥相呼应,是深圳城市发展的历史见证。
 

 

建筑的波浪形表皮设计是工业遗存发酵罐的呼应,是对深圳拓荒牛的致敬,立面通过UHPC曲面及镂空工艺,与设计美学紧密关联,运用虚与实的曲面板营造出室内空间的光影关系,由外到内,由内及外。随着时间的变化斜拉出一道道圆弧光影,立面与弧线,细微的元素应用让外与内统一成了时间的风景,生动诠释出设计师所追求的工业化美感 。

 

UHPC超高的耐久性和超高的力学性能,能营造出建筑表皮独特的美观性,给人们留下了深刻印象。

 

△展示中心外墙立面图

 

△UHPC板节点图

 

△样板制作

 

近一年来国内文体类建筑、商业地产等领域,采用UHPC的项目有雨后春笋之势,譬如目前应用体量最大的项目。

– 余杭大剧院 –

 

余杭大剧院坐落于繁华都市与静谧的东湖景色的交界处,它的形态宛如从水面升腾起的巨龙,为杭州的城市天际线谱写了崭新的文化地标。

 

 

大剧院倾斜的形态效仿了杭州良渚文化中古人所创造的礼制建筑。

大剧院的背面公众可以沿着坡道走向顶端,俯瞰城市将东湖的美景尽收眼底。

大剧院采用的是“框剪+型钢砼”的结构形式,由两个向上倾斜互相交叉的体量构成。屋顶一直延伸至地面邀请游人上前参观。

两个结构都拥有立体的几何立面,它们的灵感源自冰面裂开时呈现出的纹路,白色的UHPC板材切割成不规则的几何形状,巧妙地拼接成冰裂纹造型。

阳光照射室内在墙面形成了不同的几何图案,让大剧院充满了设计感。

 

 

这座总面积七万平米的余杭大剧院是目前国内使用UHPC体量最大的项目,立面板材用量达到20000平方米,在新材料应用算得上是首屈一指的项目。

 

由于超高性能混凝土价格较昂贵,适用于表面材料而内部主体结构仍采用常规的普通混凝土

 

 施工及节点 

 

 

△墙身大样

 

超高性能混凝土通常为预制构件,其安装也通过预制构件与建筑主体,形成连接固定

UHPC挂板安装简单快捷,可采用预埋背栓或明孔两种方法。

由于UHPC的超高抗弯强度,安装连接点可以大大简化,图上的装饰表皮除了提供横向的稳定支撑,其自身重量直接支承于楼板面,不需要像玻璃幕墙等采用吊挂方式。

 

 

由以上项目可见

UHPC在国内建筑上的应用正在迅速发展,并处于逐渐趋向成熟的过程,而对于建筑师来说,对材料的探索应该是无止境的;也只有将这些知识深刻地运用,才能创作出更深入人心的作品,毕竟人们对于建筑美的感知,往往是都是从外立面开始的。

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