折叠板屋顶回归,现在大量使用木材

Perkins&Will和StructureCraft重新创造了上世纪中叶的经典概念。

图书馆在华盛顿

詹姆斯Steinkamp摄影

折叠板结构发明于20世纪20年代,在世界各地的中世纪建筑中风靡一时。它们可以跨越很长的距离,有自己美妙的美学,但它们可能很繁琐,很难设计和建造。

在他1964年的文章中折叠板的美学,莱斯大学的Clovis B. Heimsath写道:

“当一个好的折叠板设计产生时,谁真正负责?是建筑师还是工程师?”双方都应该受到赞扬。建筑师在技术上并不熟悉折叠板,尽管他试图正确地使用它们。建筑师在向工程师寻求指导时,不仅要在结构的计算方面,还要在结构的意义方面。一座优秀的建筑是对所有为之工作的人的敬意,工程师和建筑师之间真正的团队合作很少能实现,但这是一个非常令人期待的结果。当整体设计和结构结合在一起时,总是值得投入额外的思考。”

以位于华盛顿特区的新西南图书馆为例,它那令人惊叹的折叠板屋顶由销钉层压木材(DLT)制成。正如海姆萨斯所描述的,这是建筑师卡尔·克努森(Carl Knutson)的见证帕金斯,和工程师卢卡斯·艾普StructureCraft在不列颠哥伦比亚省的阿伯茨福德事实上,Epp告诉Treehugger,他和Knutson“在整个项目中合作非常紧密,从概念到建造。”StructureCraft是该项目的记录工程师,并做了该结构的工程师建造。

Epp告诉Treehugger,有许多技术挑战和复杂性。

“‘褶皱’折叠板屋顶在如何详细制作、安装和竖立方面提出了工程挑战。连接细节、预制、装配夹具和安装计划是其安装速度和成功安装的关键。大跨度折叠板屋顶的独特形状为结构工程和这些复杂元素的建造带来了特殊的挑战。在折叠板结构中使用销钉层压木材是世界上第一次。
阿伯茨福德商店的镶板
不列颠哥伦比亚省阿伯茨福德商店的镶板。

StructureCraft

这些面板是在位于阿伯茨福德的StructureCraft工厂组装的“环保主义者”来这里参观一下),在这个过程中,木材在一个巨大的定制的钻机上组装,钻孔,然后把干燥的硬木销钉推进。当硬木从周围的软木中吸收水分时,它会稍微膨胀并将其锁在一起。在这种情况下,面板“被胶合板包裹,以创造必要的隔膜刚度。在StructureCraft工作室,胶合板被固定并粘在折叠板的脊和槽处。”

大会在华盛顿
在华盛顿特区集会。

StructureCraft

Epp继续说:

“为了运输,这些和弦被分成了两半。一旦在现场,拉杆连接四个槽角,每个山墙的两半组装成自我支撑的折叠板“桁架”,每个超过15000磅。这些长70英尺、宽20英尺的山墙随后被吊到合适的位置。从最初的形式和设计到工程、预制和安装,整个团队围绕着这个复杂的挑战,成功地完成了独特的建筑形式。”
屋顶结构及柱体悬垂
屋顶结构和柱子。

詹姆斯Steinkamp摄影

在1964年的一篇文章中,海姆萨斯写道:“对板屋顶的支持可能是有效的,也可能是灾难性的。”在有效的建筑中,它是诚实和清晰的。屋顶本身应该“读”,所以支撑它的结构应该被知道。在这里,支撑当然是诚实和清晰的,特别是外面那些暴露的木倾斜的柱子。

另一个角度的屋顶

詹姆斯Steinkamp摄影

外部悬挑是引人注目的,但也提供了一个重要的遮阳功能。Heimsath指出,

“有趣的是,在许多设计良好的折叠板屋顶的应用中,屋顶是悬臂式的,远远超出了前后围墙。这在视觉上完成了两件事:它让观众知道正在发生什么,并让他为内部空间做好准备。悬挑的屋顶投射出阴影在围墙上,使它们更少的视觉障碍。如果围墙是玻璃做的,最好是有一个悬臂,因为玻璃在白天反射阳光,看起来比大理石更难以穿透。夜晚,当室内灯亮着的时候,屋顶似乎会漂浮起来,导致玻璃消失,但在白天,当玻璃被解读为一堵墙时,它似乎是一个不祥的阻碍。”
室内的图书馆

詹姆斯Steinkamp摄影

这正是Knutson和Perkins&Will在这里所做的——将屋顶延伸到前面的墙之外,因为它看起来很可爱,但同时也让玻璃从内到外都消失了。

海姆萨斯甚至对照明有一些看法,他指出:

“在许多建筑中,室内形式的简单性被照明系统破坏了,无论是像小疣一样贴在形式本身,还是在不考虑整体效果的情况下随机挂起,一个精心选择的照明装置可以使屋顶更加突出,投资在固定装置上的几美元,可能就是混乱和值得注意的空间的区别。”
照明在图书馆

詹姆斯Steinkamp摄影

照明无疑是建筑设计的一个领域,自1964年以来有了显著的发展,在这里它有两项工作——照亮图书馆的工作表面,同时也突出了上面的木质天花板。

屋顶内置天窗

Clovis Heimsath通过互联网档案馆

早在20世纪中期,玻璃经常被整合到折叠板屋顶的设计中。来自天窗的光线很难控制,但屋顶上有角度的太阳能板在21世纪的版本中得到了很好的利用。有100年历史的屋顶概念很好地配合了现代技术。

屋顶与太阳能电池板的观点
屋顶上有太阳能板。

杰夫•艾伦

有很多理由对这座建筑感到兴奋。折叠板结构在材料使用上很有效,可以覆盖很长的跨度,基本上是倾斜的非常深的梁,靠在其他非常深的梁上。它们的设计和建造都很复杂,但StructureCraft运用了他们的现代工具,通过“复杂的非线性有限元分析,可以预测折叠板的应力和结构行为。”他们使用了BIM(建筑信息模型)和“设计师和施工人员都使用的具有高细节水平的3D制造模型——现场团队广泛使用它。”

Epp告诉抱树狂(译者按:

“此外,BIM允许在所有行业中进行主动的碰撞检测和渗透协调,这在预制高度暴露的木结构中尤为重要。BIM模型驱动了所有胶合木、DLT和钢材的CNC制造过程,并为每个元素制作了详细的零件车间图纸。”
直流库侧

StructureCraft

Perkins&Will和StructureCraft公司在一栋可爱的建筑上设计了一顶华丽的帽子,这是对克洛维·海姆萨斯(Clovis Heimsath)在1964年所写原则的证明,即当才华横溢的建筑师和工程师作为一个团队一起工作时,会发生什么。他和我们的结论是:

“折叠的盘子本身是如此漂亮,所以我们应该尽一切努力不破坏它们的完整性,这是一项需要最好的专业人员提供的工作。”