宗德林：预制混凝土应用与实践(91)- 佩罗自然与科学博物馆

作者简介

宗德林，美国PCI资深会员。在美国、中国长期从事预制预应力混凝土结构的研发与工程咨询工作。

佩罗自然与科学博物馆表达出独特的建筑，即使在访客进入建筑物之前也能吸引并激发他们的想象力。 建筑师利用预制混凝土的美学多功能性创建了自由流动的外部，该外部表面反映了地球的分层表面。

这个世界一流的设施通过沉浸式和交互式环境来激发参观者的积极性，激发人们对科学和技术的认识。 通过整合建筑，自然，工程和技术，该建筑展示了科学原理并激发了我们对自然环境的好奇心。

预制立面通过系统化的标准面板最大程度地减少了材料的使用，该预制墙板最大化了模块化，可互换性以及复杂，动态立面的外观。预制墙板具有半径，倾斜，角度，突出以及其他详细形式和形状的组合。

立面选择了不含颜料或白水泥的轻质灰色混凝土混合物，因为知道每个预制墙板都有自然的斑点。

预制混凝土的美学多功能性使佩罗博物馆得以满足其严格的美学要求。

佩罗自然与科学博物馆

预制混凝土创造过程

在佩罗自然与科学博物馆的示意图设计中，设计团队向预制公司提出挑战，要求他们跳出框框思考，并探索预制预制混凝土的创新方法和非常规方法。为过去没有使用建筑预制混凝土的建筑师，创建了一系列具有不同图案和形状的样品，以展示混凝土固有的可塑性。在此过程中，发展了今天存在的概念。

(图1) 建筑师的草图预制挂

预制公司作为设计协助合作伙伴，并且第一个模型的草图出现在设计团队中，以了解有关产品的更多信息。预制用更传统的方式制作了第一个模型(图2)。一旦概念模型得到设计团队的批准，就需要开发一种生产方法，使外墙达到预算目标。

外部的概念是围绕沉积地质形式的思想建立的。这些在外部运动的想法与德州景观相关。底座，立方体和中庭的造型应最终将颜色和纹理的焦点置于形式之下。这和该项目之前近50年制造使用建筑预制混凝土历史中开发的正常工艺不符合。

(图2) 传统的方式制作第一个模型

对形状的专注促使预制团队开发了与传统的主模具工艺配对的新模块系统(图3)。对于立方体而言，该系统通过提供可互换的组件，从而在高度系统化的过程中最大程度地提高了可变性，从而最大程度地减少了日常浇筑计划的中断。但是，对于基座和中庭，很少使用已建造的形式超过四次，而很多仅使用一次。

(图3) 模块系统

一旦开发了流程，最终使想法变为现实，便提供了一个大型模型(图4)，以使建筑师，承包商和业主对所取得的成就有所了解。

业主绝对希望看到有形的东西，他们可以看一下然后说，“就是这个!太神奇了!”

(图4) 大型模型

一旦制造意识形态得到发展，重点便转向了文件编制。当时，BIM在建筑和制造领域还相对较新，但对设计的成功至关重要。

建筑师构思并拟定了他们想要的东西，以及如何构建每个预制挂板的流程。他们在外观和内部轮廓的开始和停止位置，深度有多高，轮廓有多高以及轮廓在水平运行时所覆盖的距离方面的设计都极富创造力。BIM在将面板放置在结构上最有帮助，从本质上确定了将预制挂板连接到该结构所需的位置。没有BIM，这将是一项艰巨的任务。该项目分为三个BIM模型(图5,6)，以帮助加快制造流程。这些模型分别是立方体，中庭和基座的设计区域。

(图5) BIM

(图6) BIM

多维数据集为该项目提供了大量的平方英尺，并提供了最大的铸造效率，这在很大程度上归功于开创性的模块工艺。从BIM和制造的角度来看，中庭和基座区域更为复杂，这主要是由于各个零件的角度不一致和多个半径点。在中庭内，有100个复杂的10乘10英寸面板，其中90％具有半径，许多具有多个点。

有一个过渡预制挂板(图7)，在几何形状上提供了最大的挑战，上半部分与下半部分的方向相反。这导致看起来像是扭曲的---板。但是，顶部和底部保持水平。”

(图7)

由于设计的水平性质和自由流动的方面，在所有领域都需要一种将面板连接到结构的新方法。地板之间的间距最大为35英尺，从而增加了对解决方案的需求。

面临的挑战是要找到一种能够有效支撑预制面板网格的立柱布局，同时考虑非典型窗口尺寸，窗口位置以及面板在风荷载下的性能。结果，基本上是每个垂直面板排列都可以选择两个HSS列(图8)。

(图8)

最终，佩罗博物馆（Perot Museum）成为了预制行业最关键的项目之一。

以下分享工厂施工，成品，施工，完工后.预制墙体细节,外效果图

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