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膜结构景观亭-BUGA纤维展亭

浏览次数: 206 次 发布时间:2020年06月23日

BUGA纤维展亭坐落在德国海尔布隆Bundesgartenschau园艺博览会的一处起伏的场地上,为游客带来令人惊叹的建筑体验和对未来建造的一瞥。该展亭是基于斯图加特大学计算设计与建造研究院(ICD)和斯图加特大学建筑结构与结构设计研究院(ITKE)在仿生方面的长期研究建造而成。展亭将尖端计算机技术与自然界中发现的建造原理相结合,构建出一个具有革新性的、真正的数字建筑系统。展亭的承重结构完全由先进的纤维复合材料以机械化的方式生产。这一在全球独一无二的结构不仅极为轻盈,同时还具备极高的性能,展示出独特而真实的建筑性表达以及非凡的空间体验。

▼展亭概览

以自然为灵感的新型复合建筑系统

在生物学中,大多数的承重结构都属于纤维复合体,它们由纤维素、几丁质或胶原质加上用以支撑和维持稳定性的基质材料构成。生物结构的惊人性能和优越的资源效率均来源于这些纤维系统。它们的组织构造、方向和密度经过了精确的调整和局部改变,以确保材料仅出现在必要的位置。BUGA纤维展亭旨在将这种生物学原理以及高度差异化的纤维复合材料系统转化为一种建筑结构。该项目所运用到的人造玻璃纤维和碳纤维增强塑料均十分有利于设计目标的实现,因为它们有着与天然复合材料相同的基本特征。

▼纤维展亭以人造玻璃纤维和碳纤维增强塑料构成

▼展亭外部以透明的ETFE膜材料包覆

该项目是基于斯图加特大学计算设计与建造研究院(ICD)和斯图加特大学建筑结构与结构设计研究院(ITKE)多年的仿生研究建造而成,它阐释了如何利用生物学原理的跨学科探索以及先进的计算机技术来构建革新性的数字化纤维复合建筑系统。

▼模型

计算设计与机械化制造的结合

展亭由总长度超过15万米的玻璃纤维和碳纤维连接建造而成:这两种纤维均需要被单独地设计和放置,因此很难通过传统的线性工作流程和既有的生产技术来实现。对此,项目团队采用了革新性的协同设计方法,借助不间断的计算机反馈将建筑设计、结构工程设计以及机械化制造结合起来。通过这种方式,每个建筑构件的纤维排布方式、密度以及位置均可以得到单独的校准,从而实现结构和建筑上的调整和铰接,并保证可以直接进行生产。

▼设计示意图

建筑构件通过机械化无芯纤维缠绕成型,这是由斯图加特大学创造并发展起来的一种新型增材制造方法。纤维丝通过机械被自由地放置在两个旋转的绕线支架之间。在此过程中,建筑构件的预设形状仅通过纤维线的相互作用而塑造,因此无需任何模具或芯体,这使得每个构件都能够拥有独特的造型和独立的粘合方式,并且不会产生多余的边角料,因此在成本上也具有优势。制造过程中会产生一个玻璃纤维网格,随后黑色的碳纤维会根据结构的需要被放置在网格上的适当位置。最终的建筑构件将同时具备强大的荷载能力以及独特的外观。

▼建筑构件细部

▼机械化无芯纤维缠绕成型

▼建筑构件生成示意

▼制造过程

该项目的生产由项目合作方FibR GmbH负责。每个建筑构件平均需要使用1000米的玻璃纤维和1600米的碳纤维,并花费4-6小时才能制作完成。

▼生产现场

独特而轻盈的结构和富有表现力的建筑空间

展亭占地约400平方米,自由跨度超过23米。整个结构完全由机械预加应力的透明ETFE膜材料包覆。基础承重结构由60个定制的纤维复合材料构建组成。每平方米的结构重量仅有7.6公斤,比传统的钢结构轻约5倍。经完善而精确的测试表明,每个纤维构件最多可承受250千牛顿的压力,相当于可以承载25吨或超过15辆汽车的重量。展亭的数字纤维复合建造系统完全复合德国建筑法规的严格要求,同时还具备了轻盈、高效和富有表现力的特性。

▼展亭的自由跨度超过23米

▼每平方米的结构重量仅有7.6公斤,比传统的钢结构轻约5倍

BUGA纤维展亭坐落在Bundesgartenschau园艺博览会的一处起伏的场地上,将技术领域的创新转化为独特的建筑体验。黑色的碳纤维束像肌肉般缠绕在半透明的玻璃纤维网格上,与完全透明的表皮形成鲜明的对比。碳纤维束的分布从亭子的顶端到与地面接触的位置逐渐变得密集,使建筑的观感更具张力。虽然大多数参观者可能并未见过类似的结构,但其富有表现力的外观足以清晰地展示出设计的基本原理。这种数字化的建造方式不再是一种未来主义的命题,它已经成为了无比真切的现实。

▼黑色的碳纤维束像肌肉般缠绕在半透明的玻璃纤维网格上

▼装配过程

BUGA纤维展亭位于博览园夏季岛的中心位置,将从2019年4月17日起举办名为“Zukunftskarusell”的展览。关于纤维复合建筑系统和结构的研究将继续由斯图加特大学的“综合计算设计和建造”团队进行推进。

▼夜间灯光效果

▼远景

▼场地平面图

▼平面图

▼剖面图

汉杰伊膜结构工程有限公司成立于2007年10月09日专注膜结构技术的研发、设计、制造、生产、安装,在体育场馆、充气膜建筑、遮阳设施、交通设施、有害物密闭覆盖、生态环保、工业仓储、园林景观领域广泛应用。至今已成功安装膜结构工程数千项,客户遍布全国多个省、市及世界各地,项目涉及建筑膜结构、张拉膜、膜结构停车棚、收费站膜结构等。并具有国外安装经验,公司秉承“顾客至上,安全生产,质量第一”的理念安全施工,获得了广大客户的良好口碑!拥有上百项项目案例,欢迎广大客户来厂实地考察。
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