Texoversum纺织学校的编织碳纤维和玻璃纤维外立面

2023-11-09 09:01 来源: UniDesignLab

发布于：江苏省

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Texoversum纺织学校的设计主题通过其独特的编织外立面以及内部各种功能的交织来表现。对于参与建筑设计和施工的公司来说，建筑理念基于对纺织建筑主题的多方面探讨。此外，Texoversum“象征着创新基于纤维的材料和纺织技术的未来潜力。”这个真正独特的碳纤维和玻璃纤维外立面是通过机器绕线工艺制造的。每个独立的砖块都是定制的，可以根据其功能需求进行调整。砖块是基于五种模板设计的，它们的布局遵循太阳的路径。错落有致的布局旨在最大程度地提供美景。

阿希姆·孟格斯教授是孟格斯舍夫勒建筑事务所的主管，也是斯图加特大学计算设计与建筑研究所的创始主任。孟格斯是在计算设计方法、机器人制造和施工、以及先进材料和建筑系统交汇处开发综合设计的专家。作为Texoversum编织外立面设计的专家，孟格斯解释了创造碳纤维和玻璃纤维砖块的过程：

这些建筑组件是通过机器人无芯纤维缠绕（RCFW）制造的，这是一种在斯图加特大学首创和发展的新型增材制造方法。纤维丝被机器人自由地放置在两个旋转的缠绕支架之间。在这个过程中，建筑组件的预定形状是通过纤维之间的相互作用而形成的，不需要任何模具或内核（RCFW是一种消除模板的技术）。这使得每个组件都能够根据其需要进行定制形状和个体纤维叠放，而不会带来经济上的不利。

自顶向下：机器人包覆过程（次结构、玻璃纤维、碳纤维）；外立面元素；角元素；屋顶元素。

RCFW是一种独特的过程，因为它不需要任何模具，也不会产生任何废料，每一寸纤维材料都得到了充分利用。外立面元素由FibR GmbH公司制造，该公司是在斯图加特大学的研究成果基础上成立的。

这座外立面在美观上采用了象征纺织工业的设计。简单的黑白色组合既经典又引人注目。在制造过程中，生成了一个白色玻璃纤维的网格，然后在结构上需要的地方放置了黑色碳纤维。这导致了高度负载适应的构件，具有特别醒目的建筑外观。

在他的建筑实践中，孟格斯采用了跨学科的方法，包括与结构工程、计算机科学、材料科学和社会科学的合作。外立面是建筑表达的重要组成部分，代表着这座纺织研究和创新中心的建筑性质，以及项目的环境工程和相关的室内舒适策略。它构成了建筑的外部遮阳装置，必须符合德国建筑法规中严格的遮阳要求。此外，这个自支撑的外立面还围绕着周围的景观营造了视野。

解释外立面砖块的自支撑性质，纤维元素在绕线过程后变硬，形成了连接在建筑的混凝土板上的结构复合建筑构件。这些自支撑的纤维元素提供了阳台的结构栏杆。就施工而言，外立面是逐个元素安装的，使用了像升降机一样的简单施工设备。由于每个元素的重量很轻，不到30公斤（66磅），并且精度很高，所以安装非常容易。

外立面开口

外立面砖块基于五种预定模板，它们的集体组合形成了结构的独特外观 - 具有近乎透明的特质，这些砖块提供了朝外的无阻挡视野。中央的开口在机器人绕线过程中形成 - 通过考虑坐着和站着的人的视线高度，它们经过精心调整，以提供无障碍而有框架的视野。

与此同时，开口的分布以及纤维网的密度都是根据全面的模拟设计，以满足遮阳需求。例如，对遮阳需求的响应在建筑物的角落处的小开口和高纤维密度中可见，因为角落的房间暴露在更大的太阳负荷下。碳纤维的密度和方向是根据本地和全局结构需求来设计的。计算设计方法使我们能够协商这些建筑、结构和环境性能标准，使它们在五种纤维元素类型中融合在一起。

一项巨大的挑战

在这座独一无二的建筑中，孟格斯及其团队必须确保它达到了预期的用途，因此面临着一项巨大的挑战。从斯图加特大学的学术研究转向实际应用，当然是一项巨大的挑战，在Texoversum之前，已经成功地建造了几个研究模型，但对于Texoversum这座永久性建筑，我们首次不得不满足德国建筑部门的所有要求。为此，必须进行大量测试，以证明长期的蠕变行为、耐候性、耐火性等等。

独特的外立面设计是建筑表达意图、独特材料过程的痕迹以及纤维的特殊材质深度融合和精心协商的结果。所有这些共同塑造了外立面复杂的纺织特性，与之相关的光影变化，以及所需的结构和建筑物理性能。由于设计、工程和制造过程完全是数字化的，我们能够从一开始就与项目的咨询工程师进行密切合作。我们逐渐与他们分享越来越详细的设计和模拟模型，通过在项目的进展中反复整合结构工程、建筑物理和机器人制造来引导我们的设计意图。

渗透性和连通性的主题在Texoversum的内部继续延伸。拥有4,112平方米（44,261平方英尺）的总建筑面积，Texoversum的内部设计和施工采用了开放、透明的分层布局。楼层呈半层间隔错落排列，并在中庭中“视觉上编织在一起”。建筑还拥有宽敞的屋顶露台。