超高性能混凝土（UHPC）在建筑設(shè)計(jì)中的運(yùn)用
——從材料質(zhì)感到建筑肌理

饒承東，饒洪濤

（中國(guó)建筑技術(shù)集團(tuán)有限公司；北京市既有建筑改造工程技術(shù)研究中心，北京 100013）

“我們稱之為一種觸覺(jué)的視覺(jué)，因?yàn)橐曈X(jué)本身在自己身上發(fā)現(xiàn)一種它所具有的觸覺(jué)功能，而且這一功能與它的視覺(jué)功能分開(kāi)，只屬于它自己。于是我們可以說(shuō)，畫家用他的眼睛繪畫，但那是因?yàn)樗苡醚劬τ|摸[1]?！?/p>

——吉爾·德勒茲

物體表面的物質(zhì)肌理通過(guò)這種“觸覺(jué)般的視覺(jué)”為眼睛所感知，從而使不同材料表觀上獲得了差異化的“質(zhì)感”，并成為一種建筑藝術(shù)表達(dá)方式的重要因素。傳統(tǒng)意義上，建筑“表皮”所采用的磚、石、玻璃、金屬、混凝土等材料的質(zhì)感，使建筑表觀增強(qiáng)了觸手可及般的物質(zhì)感，建筑也因由這種關(guān)聯(lián)映射的感知而超越了純粹影像與概念，從而強(qiáng)化了參與現(xiàn)實(shí)世界的存在感?！安牧?，作為日常環(huán)境的一部分，以其令人熟悉的特征把現(xiàn)在與過(guò)去統(tǒng)一起來(lái)[2]。”

然而，隨著功能需求與建造技術(shù)的發(fā)展，今天很多建筑的體量規(guī)模都遠(yuǎn)超以往，因而在相對(duì)微觀尺度的建筑材料與宏觀尺度的巨型建筑量體之間，映射關(guān)聯(lián)性的感受因尺度反差過(guò)大而被弱化。因而，很多建筑師開(kāi)始探索以圖案化的鏤空“表皮”包裹建筑量體的立面設(shè)計(jì)方式，以求在材料與建筑之間建構(gòu)一種中間尺度的關(guān)聯(lián)，從而超越材料質(zhì)感而創(chuàng)造出與建筑尺度匹配的“具有觸覺(jué)感的新視覺(jué)肌理”。

這種建筑圖案化“表皮肌理”的創(chuàng)造，以往主要是通過(guò)立面懸掛金屬穿孔板或密集組合的金屬構(gòu)件等方式加以實(shí)現(xiàn)，但出于構(gòu)造技術(shù)、材料性能與經(jīng)濟(jì)性的制約，圖案鏤空的尺度與圖案設(shè)計(jì)的自由度相對(duì)受限。近年來(lái)，隨著超高性能混凝土（UHPC）裝飾板材在建筑幕墻設(shè)計(jì)中的運(yùn)用，使建筑肌理的塑造有了更多的材料選擇。

1 UHPC材料特性及其設(shè)計(jì)運(yùn)用

超高性能混凝土，簡(jiǎn)稱UHPC（Ultra-High Performance Concrete），也被稱作活性粉末混凝土（RPC，Reactive Powder Concrete），被譽(yù)為是過(guò)去三十年中最具創(chuàng)新性的水泥基工程材料。

與普通混凝土不同，UHPC超高性能混凝土以硅灰和纖維（鋼纖維或復(fù)合有機(jī)纖維）作為添加材料。這種以天然原材料為主的建筑材料，質(zhì)感細(xì)膩、色彩可定制、色差小并且持久穩(wěn)定。相較于石材或普通混凝土預(yù)制板，UHPC板材更加輕薄，因而應(yīng)用于建筑幕墻可以減輕構(gòu)件自重，從而減少與主體的連接點(diǎn)數(shù)量、節(jié)約成本。同時(shí)，UHPC板材表面光潔度高、密度大、孔隙率超低，材料表面不易被污染、壞損，降低了建筑長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的清潔、維護(hù)與保養(yǎng)費(fèi)用。更重要的是其鏤空板材可以獲得超高的穿孔率，因而在建筑立面設(shè)計(jì)中幾乎可以自由創(chuàng)造各種形式的圖案，這是采用傳統(tǒng)建筑材料所難以實(shí)現(xiàn)的。

2 UHPC在建筑設(shè)計(jì)中的運(yùn)用：北京房山海悅城二期既有建筑改造設(shè)計(jì)

海悅城項(xiàng)目位于北京市房山區(qū)，規(guī)劃用地面積4.9萬(wàn)m2，總建筑面積約15萬(wàn)m2，既有建筑群已完成主體結(jié)構(gòu)施工。針對(duì)項(xiàng)目所處區(qū)域環(huán)境、已形成的總體空間格局與土建現(xiàn)狀等現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)，規(guī)劃設(shè)計(jì)試圖以重新定義建筑功能、重塑建筑立面與重構(gòu)公共空間網(wǎng)絡(luò)的方式，將項(xiàng)目整體打造為集住宿、工作、社交、休閑于一體的小鎮(zhèn)型商務(wù)綜合體。改造設(shè)計(jì)通過(guò)打通首層商業(yè)動(dòng)線、塑造小鎮(zhèn)中心、加建空中連廊、改建局部空間等方式，將首層商業(yè)街、上層長(zhǎng)租公寓、酒店、辦公區(qū)等多業(yè)態(tài)立體復(fù)合，以提升服務(wù)資源的共享品質(zhì)，構(gòu)建更具溫度與體驗(yàn)感的城市社區(qū)。

在整體規(guī)劃格局中，位于西南側(cè)、由四棟現(xiàn)狀建筑組成的辦公樓組群緊臨城市主要道路及高架輕軌，是項(xiàng)目最為重要的城市展示面。因而在保持既有建筑主體結(jié)構(gòu)與建筑形體不變的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)以白色UHPC鏤空板覆蓋建筑立面、并與局部木紋鋁板、玻璃幕形成強(qiáng)烈虛實(shí)對(duì)比的方式，創(chuàng)造了獨(dú)具個(gè)性化特征的標(biāo)志性建筑形象，如圖1所示。

圖1 北京房山海悅城二期街景

建筑外立面所采用的白色UHPC鏤空板預(yù)制構(gòu)件，不僅以一種面紗板的圖案肌理為建筑創(chuàng)造出獨(dú)特的朦朧視效，其細(xì)膩的質(zhì)感與較高的耐久性也是用作外遮陽(yáng)的優(yōu)選材料。UHPC鏤空板超高的穿孔率，在不影響辦公空間自然采光通風(fēng)與視線通透的前提下，避免了陽(yáng)光直射室內(nèi)，較好地實(shí)現(xiàn)了降低運(yùn)營(yíng)能耗的綠色建筑目標(biāo)。

與綠色生態(tài)的建筑理念相呼應(yīng)，鏤空板表面圖案以“藤蔓光陰”為母題由建筑師精心設(shè)計(jì)。自由生長(zhǎng)、叢林般交錯(cuò)的白色線條與背后落于玻璃上的深灰色陰影形成黑白強(qiáng)烈的對(duì)比，樹(shù)影婆娑，輕盈靈動(dòng)，為直線幾何形體的既有建筑群創(chuàng)造出“輕盈與厚重共存”的獨(dú)特美學(xué)效果。將這種兼遮陽(yáng)功能與裝飾效果于一體的設(shè)計(jì)方式應(yīng)用于室內(nèi)，彌漫朦朧光影的空間藝術(shù)在材料技術(shù)基礎(chǔ)上獲得了充分的表達(dá)，如圖2所示。

圖2 北京房山海悅城二期大堂室內(nèi)空間

項(xiàng)目采用的UHPC預(yù)制掛板構(gòu)造做法：

參照框架式幕墻體系，UHPC預(yù)制構(gòu)件采用預(yù)埋背栓方式，結(jié)合掛件將UHPC預(yù)制構(gòu)件固定于龍骨之上。水平龍骨與豎向主龍骨利用連接件吊掛于混凝土樓層板邊緣。UHPC預(yù)制板構(gòu)件采用尺寸為邊長(zhǎng)1.5m的正方型鏤空板，板厚25mm。主龍骨采用120mm×60mm×4mm矩形鋼，橫梁采用50mm×50mm×4mm方鋼，外露鋼型材表面氟碳噴涂，如圖3、圖4所示。

圖3 UHPC幕墻縱剖節(jié)點(diǎn)

圖4 UHPC實(shí)物樣板墻

3 結(jié)語(yǔ)

“物質(zhì)性是指當(dāng)具體的物質(zhì)被人的行動(dòng)（發(fā)現(xiàn)）介入以后，所體現(xiàn)的、超出該物質(zhì)實(shí)體特性之外的本質(zhì)屬性[3]”。UHPC超高強(qiáng)度混凝土在建筑中的應(yīng)用，有效提升了建筑師在材料本身質(zhì)感的基礎(chǔ)上對(duì)建筑“表皮肌理”進(jìn)行創(chuàng)造性設(shè)計(jì)探索的自由度。展望未來(lái)，材料技術(shù)的不斷發(fā)展，必將為建筑藝術(shù)的表達(dá)與設(shè)計(jì)創(chuàng)新提供更為廣闊的發(fā)展空間。