(1)PC建筑适用的建筑类型
1)就建筑功能而言,PC建筑适用的建筑范围很广,包括住宅、学校、酒店、写字楼、商业建筑、医院和大型公共建筑等,还包括车库、多层仓库、标准厂房,有特殊要求和工艺的厂房,如果规模较大,也适宜做装配式。
2)就结构而言,框架结构、框-剪结构、筒体结构和剪力墙结构都适宜做PC建筑。
3)就建筑高度而言,高层建筑和超高层建筑比较适宜做PC建筑。日本最高PC住宅高达208m。低层建筑和多层建筑模具周转次数少,做PC建筑成本较高,只有相同楼型数量较多的情况下,做PC建筑才合算。
4)就建筑造型而言,复杂多变没有规律而又层数不多的普通建筑不适于做PC建筑。之所以强调“普通”这两个字,是因为对于某些特殊建筑,如悉尼歌剧院之类的建筑,装配式反而有无可替代的优势。
(2)PC建筑的实例
1)最适宜装配式的简洁风格。总体上讲,装配式适合造型简单、立面简洁、没有繁杂装饰的建筑。建筑大师密斯“少就是多”的现代主义建筑理念最适合装配式。装配式建筑往往靠别具匠心的运用、恰到好处的比例、横竖线条排列组合变化、虚实对比变化以及表皮质感等构成艺术张力。
图1-44是日本大阪一栋200.3m高的PC建筑,日本第3高住宅,筒中筒结构。这座超高层建筑用外挑楼板形成通长阳台,显得比较轻盈。
图1-45是日本东京芝浦一座159m高的超高层PC建筑住宅,凹入式阳台,砖红色表皮显得厚重。
图1-44 日本大阪200.3m高PC建筑住宅
图1-45 日本东京芝浦超高层PC建筑住宅
图1-46是日本鹿岛公司一座办公楼,PC框架结构,结构梁柱做成清水混凝土,与大玻璃窗构成简洁明快的建筑表皮。
如图1-47所示PC建筑窗户比较小,“实体”墙面积比较大,是沉稳厚重的风格。建筑底部和顶部窗户尺寸有变化,是沙利文高层建筑三段式原则的体现;建筑立面的感觉又有路易斯·康的影子,是一栋精致的装配式建筑。同样是PC建筑,这座建筑的风格与图1-46清爽明快的鹿岛办公楼形成了鲜明的对照。
图1-46 日本鹿岛PC框架结构清水混凝土表皮办公楼
图1-47 沉稳厚重的PC建筑
图1-48是一栋后现代风格PC建筑,窗户用了古罗马拱券符号,简洁而有力量感。
图1-49是PC幕墙与玻璃幕墙形成虚实对比的装配式建筑。PC幕墙表面质感是装饰面砖,用“反打”工艺与混凝土墙板结合成一体。
图1-48 拱券窗洞后现代风格PC建筑
图1-49 PC幕墙与玻璃幕墙建筑(www.xing528.com)
2)装配式实现复杂风格的优势。原则上讲,造型变化大、立面凸凹多、质感复杂的建筑风格,实现装配式有一定难度。但许多情况下,装配式与现浇比较,实现复杂风格却更有优势。
①非线性墙板。世界著名建筑大师伯纳德·屈米设计的辛辛那提大学体育馆中心如图1-50所示,建筑表皮是预制钢筋混凝土镂空曲面板。这样的镂空曲面板如果现浇是非常困难的,很难脱模,造价也会非常高,但采用预制装配式就容易了许多,成本比现浇大大降低,又可缩短工期。一般讲,规则化的曲面板,预制比现浇更有优势。
图1-50 辛辛那提大学体育馆中心
马利纳城高179m,65层,是一座浪漫的曲线建筑,一对圆形的姊妹楼像两个玉米棒,花瓣形阳台形成玉米的效果如图1-51所示,这座建筑因此被称作“玉米大厦”,外探阳台的造型丰富立面正是其高妙之笔。玉米大厦的弧形构件是预制的。
图1-51 芝加哥玉米大厦
罗宾逊楼是普林斯顿大学校园里最有特色的现代建筑,楼四周是柱廊,既简洁又有风韵的现代风格预制柱子是变截面的,柱子与柱头连体,用白色装饰混凝土制作而成,柱上檐口是一圈小柱廊,也是用装饰混凝土制作的,如图1-52所示。
图1-52 普林斯顿大学罗宾逊楼
我们再看看不规则曲面板。图1-53是著名建筑师马岩松设计的哈尔滨大剧院,建筑表皮是非线性铝板,局部采用清水混凝土外挂墙板(见图1-54)。这些外挂墙板有些是曲面的,有些是双曲面的,而且曲率不一样。这些墙板在工厂预制可以准确地实现形状和质感要求。实际制作过程是将参数化设计图输入数控机床,由数控机床在聚苯乙烯板上刻出精确的曲面板模具,再在模具表面抹浆料、刮平磨光,而后放置钢筋,浇筑制作出曲面板。
图1-53 哈尔滨大剧院曲面板
图1-54 曲面清水混凝土墙板
②薄壳结构。约翰·伍重设计的悉尼歌剧院造型优美的帆形屋顶由预制的预应力带肋薄壳板装配而成,预制构件的连接节点采用后浇筑混凝土叠合技术,如图1-55所示。
悉尼歌剧院当时在施工过程中非常困难,很多位置若是靠现浇是很难实现的,那时候没有非线性的三维软件,数控技术也没有进入建筑领域,如何实现不规则大跨度曲面,只能边摸索边试验,许多新技术、新工艺是现场试验出来的。比如,先制作小样,然后再把小样分解成装配式,安装后采用预制构件装配式和预制-现浇叠合技术。悉尼歌剧院的建造工期用了18年,最后造价是预算的15倍,达1亿澳元。当然,悉尼歌剧院的巨大成功所带来的长久经济效益和城市收益,早已远远超过了1亿澳元。
③复杂质感墙板。美国著名建筑组合墨菲西斯设计的达拉斯佩罗自然科学博物馆如图1-56所示,建筑表皮是渐变的地质纹理,由PC墙板组合而成。这种复杂质感如果在现场浇筑,会比工厂预制困难得多。
图1-55 悉尼歌剧院预制薄壳构件连接节点
图1-56 达拉斯佩罗自然科学博物馆
制作渐变的地质纹理,模具周转次数很少,甚至可能一块一模。但现浇也同样是模具周转次数少或一块一模。采用预制方式,模具是平躺着的,可以用聚苯乙烯、石膏等便宜的一次性材料制作模具;而现场浇筑模具是立着的,必须用强度高诸如玻璃钢一类的材料制作模具,还要通过模型环节翻制模具,成本很高。如此看来,复杂质感装配式反倒有优势,装配式尽管也贵,但要比现浇造价低很多。
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