超高性能混凝土的实践应用：路易威登基金会艺术中心设计

路易威登基金会艺术中心是应路易威登集团总裁伯纳德·阿诺特（Bernard Arnault）的邀请，由解构主义建筑大师弗兰克·盖里（Frank Gehry）设计的一座奇妙而迷人的建筑。艺术中心位于巴黎布洛涅公园的中心，于2014年10月开业。弗兰克·盖里于1989年荣获普利兹克建筑奖，这位加拿大裔美国建筑师在这幢建筑中使用了多块精确至毫米的大型帆形玻璃板，组成12块帆形棚罩，以及由19000块Ductal^®超高性能混凝土面板缔造出晶莹如雪的“冰峰”。加上前所未有的设计工艺，营造工程的每一步都在重塑既有建筑规则，以创造出这幢独特的建筑。

路易威登基金会艺术中心的屋顶由巨大的帆形玻璃板组成，不透明的外墙如同一座座亮白色的“冰山”，与其高度复杂的几何形状珠联璧合，同时也达到了客户对于整幢建筑所提出的超高耐用性要求。这种外墙以Ductal^®超高性能混凝土为材料，使用一种曾获得法国混凝土工业联合会奖的特殊制造工艺制造而成。

16000种形状各异的Ductal^®超高性能混凝土面板

路易威登基金会艺术中心共9000多平方米幕墙，19072块Ductal^®超高性能混凝土面板，不规则的几何外墙形状给项目带来技术挑战，由16000种形状各异的面板实现。要完成弗兰克·盖里先生想像的建筑，同时达到业主的期待，超过120位建筑师和工程师联合组成团队，对于玻璃间簇拥下升起的“冰峰”部分花了6年时间做工程研究，才决定采用“白色，像瓷器般的混凝土质感材料”的解决方案。 后经阿法建筑设计咨询事务所（RFR）与T.E.S.S建筑工程顾问事务所一起寻找材料，经历多次反复打样与测试，Ductal^®超高性能混凝土出色的耐用性、表面质量、面板薄度、铸造工艺及延展性均符合该项目期望的材料要求，最终脱颖而出并被采用。Ductal^®有一个非常重要的特点：其有机纤维配方令本项目可以采用厚度只有25毫米的超薄面板，同时具有天然矿物材料的特性，从而最大程度地减轻了外墙面板的总重量。

选择Ductal超高性能混凝土作为“冰峰”的皮肤并不是建筑师原来的想法。最初的草图想法是采用上漆的钛板，弗兰克·盖里先生表示想要一种表面没有抛光、白色混凝土质感的材料，让人可以联想到他设计的花瓶作品（“Rock Vases"）。考虑到“冰峰”没有任何结构功能，材料的选择非常多样，多种解决方案都曾被列为考虑范围，比如上漆或珐琅的铝板、喷射混凝土甚至喷涂的石膏等，最终由于技术上的问题或者与期待的品质要求不符而一一被否定。直到2016年，建筑师在巴黎工艺美术博物馆的“ 混凝土，迎接惊喜”的展览中发现了Ductal超高性能混凝土的展出，其呈现出所有的潜力，似乎都回应着建筑师和业主的期待。因此开始了针对Ductal超高性能混凝土作为“冰峰”的皮肤的一系列测试。

建筑工程顾问事务所最初的想法是每一块板用形状可以变化的硅胶模具浇筑，为它设置正确的几何形状，这样的方式也可以适应大面积相同尺寸的板片进行表面效果处理，最后，这个想法被证明完全适用路易威登基金会艺术中心项目。

阿法建筑设计咨询事务所（RFR）负责人菲力普先生曾回顾（Philippe Bompas），他们还有一个挑战，就是需要寻找能够满足100年建筑寿命的材料解决方案！由于设计形状复杂，对幕墙板面的几何形状以及精度要求极为严格，加上要求非常高的白度，防水、耐磨抗刮能力以及隐藏式的安装要求，既要达到视觉效果，同时满足预算的考量。如果只注重考虑视觉最暴露的板片的尺寸，或者受最高应力的部分，而没有考虑到使用3D 或BIM， 成本将会大大超出预算。 所有团队最终齐心协力完成了工业化制作安装的每个细节，包括了盖里科技（Gehry Technologies）, 原型制作的Cogitech, Patrick Mazzzacane预制件厂,拉法基豪瑞集团的Ductal 团队，阿法建筑设计咨询事务所（RFR）与T.E.S.S建筑工程顾问事务所。

团队在项目互动过程中，开发了一系列解决方案，包括拉法基豪瑞集团发明的一种新的真空成形的制作工艺（MSV，由拉法基豪瑞集团于2008年注册专利），板片的测试体系，安装体系，以及该类板片的品质管理流程等等。 

拉法基团队在2008年为该项目开发了一种拉法基专有的真空模压成型（VM）工艺。该工艺使用一种独特的灵活模具，可以根据任何曲面进行调整。由计算机数控聚苯乙烯柔性模板提供目标几何形状。具有弹性的硅胶模具可以提供非常平滑、柔软的表面，使每块面板呈现独特的曲线，同时也帮助合作的预制厂减少了模具的开发数量，降低了制造成本。使用数字模型软件“Digital Project”根据这一规则开发表面的模型设计，并且用建筑信息模型BIM流程输入附加信息，比如维护成本或保护类型等。

数字模型为每块面板标注一个代码，包含了该面板的所有专有数据。然后使用该代码追踪面板从制造到组装的全过程。由盖里科技团队从模型中提取这一数据和几何形状，然后由Bonna Sabla进行制造。

制造和装配容差要求非常严格：面板间的平行接缝为10毫米，而垂直接缝仅为7毫米。这些限制使预制厂必需建立严格的几何形状控制流程。专业的制造知识加上RFR与TESS外墙设计事务所提出的固定系统实现了无缝的拼接。

完美的表面工艺实现经久耐用的迷人外观

由Ductal^®面板组成的9000平方米外墙是弗兰克·盖里项目的基本组成部分，是这幢建筑的视觉亮点。在外立面的应用意味着面板将暴露于各种天气环境下，需要防水、防火、抗污染、抗紫外线老化等等挑战，以及灰尘与污垢等。为了保证表面的耐用性、防水性和防污性，拉法基与其合作伙伴Guard Industrie提出了一项保护方案，而且这项方案已在其实验室中接受了多种测试，比如紫外光降解，甚至还测试了假设整个林子都是鸟的情况下，鸟粪对外墙的影响！公众所能接触到的区域均涂上了一种抗涂鸦涂层。这种保护层与表面处理对于路易威登基金会艺术中心Ductal^®外墙面板外观的长期保护至关重要。

如果您想了解更多项目与这款革命建筑材料的技术细节，请登陆中文网站： www.ductal.cn

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建筑学报

本期微信编辑：曹楠