2021-03-05 12:10:55
提到異形建筑,我們經(jīng)常會(huì)想到扎哈的流線型雕塑體,進(jìn)而聯(lián)想到實(shí)現(xiàn)這些雕塑體的常用材料——預(yù)制混凝土、預(yù)制GRC(GFRC,玻璃纖維增強(qiáng)混凝土)、UHPC(超高性能混凝土)。
混凝土類材料有著這樣那樣的優(yōu)點(diǎn),但由于混凝土沒有金屬、花崗石等材料的致密性,它存在著自潔性差、易污染的致命缺點(diǎn)。這種缺點(diǎn)在僅僅作為墻面材料使用時(shí)還不太容易體現(xiàn)出來,但用在墻屋面一體化的建筑時(shí)常常丑態(tài)畢露。
? Nikolai Vassiliev(CC BY-NC-SA 2.0,攝于2010,8)
我們常見的項(xiàng)目介紹圖片,典型的“白色派”效果(照片已顯示贓斑,但總體看還不太明顯)。
? Manipenca(CC BY-SA 4.0,攝于2017,9)
長(zhǎng)沙梅溪湖國(guó)際文化藝術(shù)中心(2019)
建筑師:Zaha Hadid建筑師事務(wù)所+北京市建筑設(shè)計(jì)研究院
在經(jīng)過短暫的時(shí)間后,白色的GRC已經(jīng)顯示出斑斑點(diǎn)點(diǎn)的污漬,效果大打折扣。
對(duì)于異形面板,實(shí)際上除了混凝土類材料外,玻璃鋼也是一種不錯(cuò)的選擇。
玻璃鋼,我們?nèi)粘I钪薪?jīng)常見到的一種材料,公園游船、樹池格柵大多就是玻璃鋼制成的。
玻璃鋼,國(guó)內(nèi)對(duì)于纖維增強(qiáng)塑料的俗稱,實(shí)際上與玻璃和鋼完全沒有關(guān)系,只是由于其強(qiáng)度高、可以加工成透明、半透明的原因所以以此來命名而已。
纖維增強(qiáng)塑料,英文名Fiber Reinforced Plastics,簡(jiǎn)稱FRP,以玻璃纖維增強(qiáng)的塑料又簡(jiǎn)稱為GFRP、GRP(Glass Fiber Reinforced Plastics)。FRP(玻璃鋼)是以不飽和聚酯、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂等樹脂為基體,以玻璃纖維或其它纖維制品(如碳纖維、芳香聚酰胺 (Aramid)纖維等)作增強(qiáng)材料的一種復(fù)合型材料。
FRP常具有以下優(yōu)點(diǎn)(這些優(yōu)點(diǎn)也常常是PC、PMMA等塑料常具備的):
輕質(zhì)高強(qiáng):FRP重量極輕,強(qiáng)度極高,可以以更少的厚度達(dá)到與GFRC等相似的結(jié)構(gòu)性能,從而整體降低結(jié)構(gòu)成本。
柔韌:FRP比GFRC等常見脆性無(wú)機(jī)材料更有彈性,不容易出現(xiàn)開裂。
易于定制:可根據(jù)需求通過模具制作各種異型形式,這種模具比金屬壓型要簡(jiǎn)單的多(大幅面異形金屬板材較難制作,因而除了批量外極少使用)。其面板厚度、加強(qiáng)筋等均可按性能要求設(shè)計(jì)定制。
耐久、耐腐蝕:合理制造的FRP具有良好的抗化學(xué)腐蝕能力,不會(huì)腐爛生銹,較常規(guī)材料耐久時(shí)間更長(zhǎng)(一般能夠使用幾十年以上,許多FRP船使用時(shí)間已經(jīng)超過40年。)。
自潔性好:FRP的吸水率幾乎可以忽略不計(jì),污漬也更難滲入內(nèi)部,表面清理也較為簡(jiǎn)單。異型建筑中常用的GFRC則易臟、難于清潔維護(hù),與FRP形成強(qiáng)烈的反差。
同等條件下價(jià)格相對(duì)低廉。
正因?yàn)槿绱耍現(xiàn)RP常用來制作交通工具(如游艇、機(jī)車)的外殼、戶外及室內(nèi)家具、雕塑、工業(yè)格柵、各種工業(yè)管材、化學(xué)貯罐等。
FRP可以通過模具等手段加工成標(biāo)準(zhǔn)化的平板、盒式快板、定制化板材,其表面也可加工成各種啞光、光滑、沙粒、紋理狀等各種質(zhì)感,可以加工成透明或半透明、不透明形式,可以預(yù)先或后涂覆各種色彩。
荷蘭格羅寧根大學(xué)Linnaeusborg生命科學(xué)中心()
建筑師:Rudy Uytenhaak建筑事務(wù)所
綠色FRP平板(樹脂、纖維種類不詳),表面白色的、自由彎曲的纖維讓人聯(lián)想到樹葉的葉脈還是其它?
FRP平板立面采用了類似于HPL板的明釘(拉鉚釘)構(gòu)造。根據(jù)FRP的加工原理,平板可以直接加工成企口形式,更加利于雨水的排除。
?褚智勇
法國(guó)巴黎香奈兒移動(dòng)藝術(shù)館(2008—2011)
建筑師:扎哈.哈迪德
建筑外立面采用通過模具成型的玻璃纖維增強(qiáng)塑料,光面,現(xiàn)場(chǎng)看自潔性非常好。
?Fred Romero(CC BY 2.0,已編輯)
?Myxi(CC BY-NC-ND 2.0)
英國(guó)倫敦Walbrook辦公樓 (2010)
建筑師:Foster建筑師事務(wù)所
以銀灰色光滑F(xiàn)RP制成的遮陽(yáng)板,體現(xiàn)出光潔亮麗的高雅效果。
?Fred Romero(CC BY 2.0)
? Ad Bercht(CC BY-NC-ND 2.0)
荷蘭阿姆斯特丹市立博物館擴(kuò)建部分(2012)
建筑師:Benthem Crouwel建筑師事務(wù)所
采用白色芳香聚酰胺 (Aramid)纖維增強(qiáng)復(fù)合塑料的光滑體量為其贏得了“浴缸”的外號(hào),這種特殊的纖維增強(qiáng)塑料克服了常見塑料的漲縮變形大的缺點(diǎn),其線性膨脹系數(shù)非常之小,這使其大面積無(wú)縫成為可能。與大面積不設(shè)縫的抹灰涂料外墻相比,其自潔性完勝。
FRP墻板構(gòu)造示意圖 ?2016 ACMA
FRP墻板構(gòu)造示意圖 ?2016 ACMA
美國(guó)舊金山現(xiàn)代藝術(shù)博物館(SFMOMA)擴(kuò)建部分(2016)
建筑師:Sn?hetta建筑師事務(wù)所
在建筑師及業(yè)主對(duì)比了解后,以GFRP替換了早先設(shè)計(jì)意圖采用的GFRC材料,據(jù)稱節(jié)約了大量的成本。
定制化的波浪起伏的FRP面板形成了立面的特殊肌理,讓人聯(lián)想到海面。FRP中加入了石英砂并經(jīng)過表面噴砂處理,進(jìn)而形成了一種霧狀的啞光效果,當(dāng)然噴砂面也可能帶來自潔性變差的負(fù)面影響。FRP面板厚約4.8mm,最大單元達(dá)約1.5*9m,它與鋁合金框架及背后的封板在工廠組裝成幕墻單元,運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)安裝。
對(duì)于批量制造的定制面板,F(xiàn)RP也是完全勝任,相比于金屬、GRC等,除了耐腐蝕、不易臟等固有特性外,其優(yōu)勢(shì)更在于“輕”、“便宜”。
?jpmm(CC BY-NC-ND 2.0)
荷蘭阿姆斯特丹Ravel學(xué)生公寓(2015)
建筑師:OZ建筑師事務(wù)所
采用預(yù)制化的FRP單元作為外墻飾面材料。
直接以工業(yè)化的FRP成品(如玻璃鋼格柵)作為建筑表皮材料則更為簡(jiǎn)單高效。
北京木棉花酒店(改造,2006)
建筑師:朱锫建筑設(shè)計(jì)事務(wù)所
當(dāng)然,FRP在建筑應(yīng)用中當(dāng)然也有一些劣勢(shì):
“建材U選”是一個(gè)由建筑設(shè)計(jì)院及地產(chǎn)公司的職業(yè)建筑師、研究建筑設(shè)計(jì)與建筑材料及構(gòu)造的大學(xué)教授、建材研發(fā)生產(chǎn)專家、建材經(jīng)銷商等專業(yè)人士等共同發(fā)起建立的一個(gè)鏈接建筑師——材料商——地產(chǎn)商的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、一個(gè)精準(zhǔn)營(yíng)銷推廣的平臺(tái)、一個(gè)通過多方互聯(lián)互通促進(jìn)建筑設(shè)計(jì)、建材產(chǎn)品設(shè)計(jì)、施工技術(shù)的平臺(tái)。
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