舞動的“飛碟”

Northwood

在人們的印象中，教學(xué)樓應(yīng)該是一座學(xué)術(shù)要塞，外形方正，穩(wěn)重踏實(shí)。但你可曾想過，教學(xué)樓能有模擬骨骼的架構(gòu)、可開閉的屋頂和神似飛碟的外形？在美國佛羅里達(dá)工藝大學(xué)（Florida University of Technology）的校園內(nèi)，就有這樣一座“奇葩”建筑物——一艘擁有天使之翼的“飛碟”。

復(fù)雜的環(huán)保系統(tǒng)

美國佛羅里達(dá)工藝大學(xué)成立于2012年，是一所涵蓋科學(xué)、技術(shù)、工程學(xué)和數(shù)學(xué)等學(xué)科的公立大學(xué)。雖然與佛州的其他著名大學(xué)相比，工藝大學(xué)的知名度并不高，但該校的一幢教學(xué)樓卻名聲在外——科技創(chuàng)新中心，熟悉它的人更愿意稱其為“舞動的飛碟”。

這座橢圓形的建筑物是工藝大學(xué)的地標(biāo)性建筑，總造價(jià)高達(dá)6000萬美元。它位于校園中央湖泊的西北面，采用對稱格局，人們可以通過4座人行天橋進(jìn)入其內(nèi)部。

該建筑內(nèi)有1.5萬平方米的區(qū)域依靠鋼筋混凝土主結(jié)構(gòu)支撐，其中包括實(shí)驗(yàn)室、教室、辦公室和教學(xué)科研輔助區(qū)，以及一座梯形報(bào)告廳。而在主結(jié)構(gòu)的外部則環(huán)繞著84副網(wǎng)架，它們一起組成了整個(gè)露臺上方的透光遮陽傘。

百葉窗遮蔽著建筑中央長達(dá)76.2米的大型透光玻璃天窗。這些百葉窗翼板共同構(gòu)成了“太陽軌跡追蹤遮陽系統(tǒng)”，而該系統(tǒng)控制著建筑內(nèi)部的熱增益和采光。在液壓系統(tǒng)的幫助下，每副18.9米長的鋁制窗翼，都能獨(dú)立地自動追蹤太陽的運(yùn)動軌跡并隨陽光照射角度和強(qiáng)烈程度的變化進(jìn)行方位調(diào)整，根據(jù)室內(nèi)采光的具體需要，實(shí)現(xiàn)不同數(shù)量百葉窗的開閉。同時(shí)，該系統(tǒng)還能精準(zhǔn)地測量日光的光通量和輻射量，并配合智能控制，實(shí)現(xiàn)對室內(nèi)溫度的調(diào)節(jié)。

在建造之初，來自西班牙的總設(shè)計(jì)師卡拉特拉瓦還在百葉窗的翼板上預(yù)留了安裝太陽能光伏板的空間，讓科技創(chuàng)新中心可以輕松地實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電。

最大的挑戰(zhàn)

“舞動的飛碟”始建于2011年11月。當(dāng)時(shí)，如何保證該建筑的空間幾何特征，體現(xiàn)其必要的運(yùn)動元素，如何解決一定會面臨的諸多未知施工難題等，給整個(gè)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)提出了一系列的挑戰(zhàn)。為此，卡拉特拉瓦很早就對該建筑實(shí)施了數(shù)字化建模。事實(shí)證明，這對工程的可視化、誤差控制和協(xié)同工作，都起到了決定性的作用。

在設(shè)計(jì)和建造的一系列技術(shù)挑戰(zhàn)中，“遮陽系統(tǒng)”的百葉窗翼板顯然是最大的挑戰(zhàn)。作為該項(xiàng)目最引人關(guān)注的建筑元素，設(shè)計(jì)方案卻在工程建設(shè)之初尚未完全成型，這導(dǎo)致相關(guān)的后續(xù)工作困難重重。從基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)建造到外立面施工，翼板影響著工程的每一個(gè)階段。

最初，百葉窗翼板的表現(xiàn)效果只是一段概念性的文字描述，這樣虛無縹緲的設(shè)計(jì)方案，無疑會讓項(xiàng)目施工方非常頭疼。然而，經(jīng)過2年的修改與完善，以及一系列的專家研討會，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)最終使其完美呈現(xiàn)。

艱難的誕生之路

其實(shí)，在建筑師的設(shè)計(jì)理念中，翼板起初是采用47組對稱的鋼結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的。每對翼板由尾端的液壓裝置驅(qū)動，并作為一個(gè)單元同步運(yùn)動?？上У氖?，經(jīng)過試驗(yàn)，這項(xiàng)方案被證明是無法實(shí)施的——該體系會對整體結(jié)構(gòu)施加過重的荷載。

在結(jié)構(gòu)工程師的建議下，翼板最終使用鋁制材料，以減輕自重和對下部結(jié)構(gòu)的壓力，并實(shí)現(xiàn)成本最低化。此外，原本每對翼板同步擺動的概念也被否定，改為單體液壓氣缸驅(qū)動的單片翼板獨(dú)立運(yùn)動的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。在后來的施工和驗(yàn)收過程中，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)通過了嚴(yán)格測試，證明了它的穩(wěn)定性和可靠性。

“舞動的飛碟”最終得到了國際建筑界的認(rèn)可，入選了2013-2014年度全美最佳設(shè)計(jì)和建造項(xiàng)目。

我們對于一座建筑物的基本考量，應(yīng)當(dāng)是以質(zhì)量合格為出發(fā)點(diǎn)的，而新穎奇特、綠色環(huán)保顯然是更高的要求。巋然不動的建筑看似冰冷無比，卻飽含著眾人的智慧，體現(xiàn)著人性的溫度。

除了科技創(chuàng)新中心外，該校還有一個(gè)特別的建筑——無書圖書館。在這個(gè)圖書館內(nèi)，既沒有書架，也沒有任何紙質(zhì)圖書。不過，讀者可以在此閱讀到13.5萬種電子書。一旦某本電子書在圖書館系統(tǒng)中被閱讀超過兩次，系統(tǒng)就會自動購買該書。據(jù)悉，佛羅里達(dá)工藝大學(xué)為學(xué)生購買電子書的預(yù)算總額為6萬美元。