UHPC曲面結(jié)構(gòu)房屋設(shè)計與建造
由東南大學(xué)、蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院和三明學(xué)院組成聯(lián)合賽隊(duì)的參賽作品Solar Ark 3.0陽光方舟之家，以UHPC作為結(jié)構(gòu)裝飾一體化的綠色低碳建筑，在2022第三屆中國國際太陽能十項(xiàng)全能競賽獲得總分第二的優(yōu)異成績，這是一項(xiàng)多領(lǐng)域跨界協(xié)作的目標(biāo)任務(wù)，通過設(shè)計、建造以及新材料技術(shù)來共同探索和實(shí)踐面向未來的建筑目標(biāo)，在行業(yè)內(nèi)引起了良好的反響。
新的升級目標(biāo)繼續(xù)在Solar Ark 3.0的基礎(chǔ)上使用UHPC材料助力，Solar Ark 4.0團(tuán)隊(duì)從2023年7月10日至2023年9年26月在內(nèi)蒙古自治區(qū)呼和浩特市內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)完成了一棟預(yù)制裝配UHPC曲面結(jié)構(gòu)高性能房屋的設(shè)計與建造，主體工程歷時6天半完成，通過運(yùn)用BIM全流程設(shè)計技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了建筑的工業(yè)化生產(chǎn)與預(yù)制裝配建造。
項(xiàng)目通過對內(nèi)蒙古地區(qū)傳統(tǒng)住居形式——蒙古包的形態(tài)、空間、文化及建造方面的系統(tǒng)研究，使用UHPC技術(shù)進(jìn)行現(xiàn)代化轉(zhuǎn)譯。該建筑結(jié)構(gòu)覆蓋室內(nèi)面積280m2，空間尺度符合居住功能并可多功能拓展。拱殼的四個方向使得此建筑單元可以根據(jù)使用需求進(jìn)行擴(kuò)展連接，例如線性擴(kuò)展、T型擴(kuò)展或十字形擴(kuò)展。所有構(gòu)件均采用工業(yè)化預(yù)制裝配可逆拆裝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了低環(huán)境影響建造，回應(yīng)了傳統(tǒng)蒙古包對環(huán)境影響最小的核心特質(zhì)。
本項(xiàng)目運(yùn)用產(chǎn)品化建筑設(shè)計方法，通過BIM全流程設(shè)計技術(shù)，實(shí)現(xiàn)建筑數(shù)據(jù)化生成與管理，以及建筑性能的模擬測試與方案設(shè)計優(yōu)化。BIM將所有專業(yè)整合到共享的建筑信息模型中，可直觀顯示各構(gòu)件間的沖突，便于設(shè)計師發(fā)現(xiàn)問題及時調(diào)整以及后期建筑運(yùn)行維護(hù)。建筑構(gòu)件以拱的形式呈現(xiàn)，周邊的拱構(gòu)件在中心相交形成十字拱的形式，相交處設(shè)置天窗引入天光。拱的形式既完美發(fā)揮了UHPC的抗壓特性，又將傳統(tǒng)蒙古包最關(guān)鍵的中心精神空間保留了下來。
BIM模型SolarArk4.0的拱殼以20塊弧形UHPC板拼接而成，每一塊板材由5cmUHPC、15cm巖棉板、2cmUHPC面層構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)圍護(hù)、結(jié)構(gòu)、保溫一體化。殼體板材在工廠內(nèi)加工，統(tǒng)一轉(zhuǎn)運(yùn)到項(xiàng)目現(xiàn)場。SolarArk 4.0在3.0的基礎(chǔ)上將防水也轉(zhuǎn)移到工廠完成，提高建筑構(gòu)件質(zhì)量的同時，更重要的是極大的減少了高空作業(yè)，增加了安全保障。
——SolarArk4.0的UHPC構(gòu)件預(yù)制生產(chǎn)
本項(xiàng)目主要有主體圍護(hù)-結(jié)構(gòu)-保溫-體板、地板及外立面裝飾薄板。其中一體板采用噴射UHPC，其他純平板采用自流平澆筑成型。模具制作、構(gòu)件生產(chǎn)、養(yǎng)護(hù)、振搗脫模、堆場、裝車等工序均在工廠預(yù)制完成。
——SolarArk4.0吊裝施工
建造過程示意圖
Solar Ark 4.0的建造使用了無架施工的技術(shù)，在主體建造中完全沒有搭建腳手架，利用兩臺吊車完成建造。結(jié)合BIM技術(shù)的應(yīng)用，無架施工大大加快了施工速度，同時有效應(yīng)對了復(fù)雜的現(xiàn)場施工環(huán)境。
該項(xiàng)目是在實(shí)現(xiàn)未來建筑目標(biāo)基礎(chǔ)上而開拓的一種全新且持續(xù)跨界合作的創(chuàng)新模式，未來的建造模式必然需要結(jié)合多種技術(shù)來實(shí)現(xiàn)更加復(fù)雜的建造任務(wù)，在這一前提下，Solar Ark 3.0結(jié)構(gòu)裝飾一體化邁向4.0才得以實(shí)現(xiàn)，并引入了UHPC復(fù)合板的保溫、防水等功能，展示了UHPC材料在多種施工工藝中的靈活性和其綠色低碳建筑中的應(yīng)用潛力。
建筑實(shí)景（白天）
2023年9月28日，建筑內(nèi)部舉行《2023綠色建筑與低碳技術(shù)國際學(xué)術(shù)會議》。
