杏彩官方网址:蛇形画廊的超薄屋面-板桁架系统

　　进入21世纪以来，随着科学技术的不断发展，各个行业的生产力都有极大的革新，人们对美学的追求也在不断提升。建筑行业作为人类历史最古老的行业之一，人们对建筑美学的标准也随着时代的发展逐步更新。轻薄化设计作为目前最流行的建筑美学趋势，最能代表科学技术高度发展的今天，人们对富有创造力的建筑形象的需求。本篇会介绍轻薄化建筑设计的两个代表作：妹岛和世蛇形画廊作品和苹果史蒂夫剧院。

　　妹岛和世在2009年为英国伦敦蛇形画廊展览设计的长廊，采用了15mm实心铝合金板作为屋面，通过密柱将屋面的轻薄感做到了极致。由于是一座临时建筑，其对荷载的要求也较低。然而铝合金屋面由于焊接工艺复杂、造价高、刚度低、没有配套的防火方案等问题，难以被大规模复制。

　　史蒂夫剧院（Steve Theater）则采用了高科技材料 - 碳纤维来实现屋顶的轻薄。碳纤维不但抗拉强度高达3000MPa，是常规Q355钢材强度的8倍，而且其质量也也不到钢材的1/4，因此碳纤维是一种实现轻薄的理想材料。然而，其高昂的造价，可能也只有苹果公司能够用得起。

　　如此出彩的作品因为材料原因无法量产，这就是板桁架系统研发的意义所在。板桁架系统在常规钢结构的基础之上，通过对结构受力体系的优化，并定制焊接组装工艺，实现了超薄屋面的装配式产品。板桁架系统只需要碳纤维材料十分之一的价格，且继承了钢结构完善的建筑安全性能，与此同时，作为一款装配式产品，板桁架系统也能满足当下降本减碳的产业需求。

　　首先，板桁架系统最大的优势是超薄的完成厚度，常规方案外置铝板的完成厚度至少要400mm，在面对大跨度或大悬挑的情况下，钢构件的尺寸会大幅增加。板桁架系统实现了建筑结构二合一，只需要100mm板厚，在大跨度或大悬挑的建筑设计中，就可以营造极具震撼的视觉效果。

　　其次，常规铝板方案中，屋面会留有铝板拼接的胶缝。板桁架系统采用大板设计，且板块之间的连接节点经过特殊设计，使得焊缝不凸出表面，在经过精细打磨和涂装之后，可以实现屋面完全无缝的效果。

　　最后，板桁架体系在减少碳排放方面具有更大优势，就材料而言，铝的碳排放因子是钢的13倍，且板桁架是装配式产品，现场施工工序少，造成更少的碳排放。

　　板桁架是通过钢材的有效利用，结合先进的精细化自动制造，形成一种具备超强面内与面外刚度的超薄板式结构单元。这是一种基于产品化思维，通过极致设计和标准化的方式打造的一种用于轻薄屋面的技术方案。

　　作为一种桁架体系，板桁架在横断面的传力形式如下图所示。在另一个方向上，板桁架的断面可以视作腹板倾斜的工字钢，传力形式可以参照实腹梁。所以板桁架是双向传力体系，大大增强了整体刚度。与此同时，相比于分散布置的梁式结构而言，板式结构的面层钢板具备强大的刚度。得益于这样的设计，板桁架可以实现用超薄的钢板材料，组合成为大跨度有优异表现的结构体系。板桁架的建筑完成厚度可以做到50mm~100mm，边缘厚度甚至可以做到10mm，比常规结构动辄300mm以上的建筑完成厚度要轻薄许多。100mm的板桁架甚至具备8m的悬挑能力。作为一种双向受力的构件，板桁架系统在竖向构件的布置上也显得更加灵活，只需要控制一定的柱间距范围，柱位可以根据建筑效果的实际需要，去探索更多的展示效果。

　　作为一种新型产品，我们自然要去讨论产品与主体结构的连接做法，板桁架系统以常规钢材为基础，可以很便捷的融入各类结构体系中。下面我们将围绕一个项目案例，展开介绍板桁架系统的结构体特性。

　　星光美术馆是浙江武义的一个城市微更新项目，原址是当地的口袋公园，因年代久远，地区决定对整个单体进行重新设计，希望继承原本的建筑功能，且具备一定的开放空间。本单体地处市区的中心界面，希望更新后建筑效果可以更加现代化。建筑师在了解到我们的产品和过往案例后，认为板桁架系统和项目十分契合，能够很大程度的提升建筑效果，且板桁架的装配式属性，也能够解决本项目工期较紧的问题。

　　在设计上，本项目由一个二层钢结构框架结构和板桁架结构组合而成，为了更好的呈现建筑效果，我们将整体结构指标进行拆分，由主体框架结构承担整体的刚度，位移角和抗侧要求，板桁架区域仅考虑由钢柱承担竖向力，这样的设计可以将板桁架区域的钢柱尺寸控制在83mm，实现超薄屋面和超细立柱的整体效果。巨大的人流量在城市中心界面流动时，可以被整体的建筑效果所吸引。

　　除了结构设计的巧思之外，在板桁架工艺上我们也进行了创新。开放空间的玻璃幕墙与灯光照明，我们通过生产工艺的调整，将这两部分的交界面全部隐藏在板桁架厚度中，在观感上实现最大程度的简洁通透，加强了整个单体的科技感与现代感。

　　建筑的本真美，是材料通过技术手段与重力的抗衡方式之美。纵观人类历史，建筑形制的改革，背后的力量是材料的发展和技术手段的进步。越来越轻薄的结构，事实上反应的是越来越高强度的建筑材料和越来越集成的技术手法。板桁架，是一种技术，更是建筑师回归建筑本质的一条必然之路。它所能释放的力学自由，是一种时代性的设计手法升级，我们希望运用这种技术和更多的建筑师一起探寻建筑理性的本质和感性的可能。