超高性能混凝土（UHPC）在建筑設計中的運用
——從材料質感到建筑肌理

饒承東，饒洪濤

（中國建筑技術集團有限公司；北京市既有建筑改造工程技術研究中心，北京 100013）

“我們稱之為一種觸覺的視覺，因為視覺本身在自己身上發現一種它所具有的觸覺功能，而且這一功能與它的視覺功能分開，只屬于它自己。于是我們可以說，畫家用他的眼睛繪畫，但那是因為他能用眼睛觸摸[1]。”

——吉爾·德勒茲

物體表面的物質肌理通過這種“觸覺般的視覺”為眼睛所感知，從而使不同材料表觀上獲得了差異化的“質感”，并成為一種建筑藝術表達方式的重要因素。傳統意義上，建筑“表皮”所采用的磚、石、玻璃、金屬、混凝土等材料的質感，使建筑表觀增強了觸手可及般的物質感，建筑也因由這種關聯映射的感知而超越了純粹影像與概念，從而強化了參與現實世界的存在感。“材料，作為日常環境的一部分，以其令人熟悉的特征把現在與過去統一起來[2]。”

然而，隨著功能需求與建造技術的發展，今天很多建筑的體量規模都遠超以往，因而在相對微觀尺度的建筑材料與宏觀尺度的巨型建筑量體之間，映射關聯性的感受因尺度反差過大而被弱化。因而，很多建筑師開始探索以圖案化的鏤空“表皮”包裹建筑量體的立面設計方式，以求在材料與建筑之間建構一種中間尺度的關聯，從而超越材料質感而創造出與建筑尺度匹配的“具有觸覺感的新視覺肌理”。

這種建筑圖案化“表皮肌理”的創造，以往主要是通過立面懸掛金屬穿孔板或密集組合的金屬構件等方式加以實現，但出于構造技術、材料性能與經濟性的制約，圖案鏤空的尺度與圖案設計的自由度相對受限。近年來，隨著超高性能混凝土（UHPC）裝飾板材在建筑幕墻設計中的運用，使建筑肌理的塑造有了更多的材料選擇。

1 UHPC材料特性及其設計運用

超高性能混凝土，簡稱UHPC（Ultra-High Performance Concrete），也被稱作活性粉末混凝土（RPC，Reactive Powder Concrete），被譽為是過去三十年中最具創新性的水泥基工程材料。

與普通混凝土不同，UHPC超高性能混凝土以硅灰和纖維（鋼纖維或復合有機纖維）作為添加材料。這種以天然原材料為主的建筑材料，質感細膩、色彩可定制、色差小并且持久穩定。相較于石材或普通混凝土預制板，UHPC板材更加輕薄，因而應用于建筑幕墻可以減輕構件自重，從而減少與主體的連接點數量、節約成本。同時，UHPC板材表面光潔度高、密度大、孔隙率超低，材料表面不易被污染、壞損，降低了建筑長期運營過程中的清潔、維護與保養費用。更重要的是其鏤空板材可以獲得超高的穿孔率，因而在建筑立面設計中幾乎可以自由創造各種形式的圖案，這是采用傳統建筑材料所難以實現的。

2 UHPC在建筑設計中的運用：北京房山海悅城二期既有建筑改造設計

海悅城項目位于北京市房山區，規劃用地面積4.9萬m2，總建筑面積約15萬m2，既有建筑群已完成主體結構施工。針對項目所處區域環境、已形成的總體空間格局與土建現狀等現實挑戰，規劃設計試圖以重新定義建筑功能、重塑建筑立面與重構公共空間網絡的方式，將項目整體打造為集住宿、工作、社交、休閑于一體的小鎮型商務綜合體。改造設計通過打通首層商業動線、塑造小鎮中心、加建空中連廊、改建局部空間等方式，將首層商業街、上層長租公寓、酒店、辦公區等多業態立體復合，以提升服務資源的共享品質，構建更具溫度與體驗感的城市社區。

在整體規劃格局中，位于西南側、由四棟現狀建筑組成的辦公樓組群緊臨城市主要道路及高架輕軌，是項目最為重要的城市展示面。因而在保持既有建筑主體結構與建筑形體不變的基礎上，設計以白色UHPC鏤空板覆蓋建筑立面、并與局部木紋鋁板、玻璃幕形成強烈虛實對比的方式，創造了獨具個性化特征的標志性建筑形象，如圖1所示。

圖1 北京房山海悅城二期街景

建筑外立面所采用的白色UHPC鏤空板預制構件，不僅以一種面紗板的圖案肌理為建筑創造出獨特的朦朧視效，其細膩的質感與較高的耐久性也是用作外遮陽的優選材料。UHPC鏤空板超高的穿孔率，在不影響辦公空間自然采光通風與視線通透的前提下，避免了陽光直射室內，較好地實現了降低運營能耗的綠色建筑目標。

與綠色生態的建筑理念相呼應，鏤空板表面圖案以“藤蔓光陰”為母題由建筑師精心設計。自由生長、叢林般交錯的白色線條與背后落于玻璃上的深灰色陰影形成黑白強烈的對比，樹影婆娑，輕盈靈動，為直線幾何形體的既有建筑群創造出“輕盈與厚重共存”的獨特美學效果。將這種兼遮陽功能與裝飾效果于一體的設計方式應用于室內，彌漫朦朧光影的空間藝術在材料技術基礎上獲得了充分的表達，如圖2所示。

圖2 北京房山海悅城二期大堂室內空間

項目采用的UHPC預制掛板構造做法：

參照框架式幕墻體系，UHPC預制構件采用預埋背栓方式，結合掛件將UHPC預制構件固定于龍骨之上。水平龍骨與豎向主龍骨利用連接件吊掛于混凝土樓層板邊緣。UHPC預制板構件采用尺寸為邊長1.5m的正方型鏤空板，板厚25mm。主龍骨采用120mm×60mm×4mm矩形鋼，橫梁采用50mm×50mm×4mm方鋼，外露鋼型材表面氟碳噴涂，如圖3、圖4所示。

圖3 UHPC幕墻縱剖節點

圖4 UHPC實物樣板墻

3 結語

“物質性是指當具體的物質被人的行動（發現）介入以后，所體現的、超出該物質實體特性之外的本質屬性[3]”。UHPC超高強度混凝土在建筑中的應用，有效提升了建筑師在材料本身質感的基礎上對建筑“表皮肌理”進行創造性設計探索的自由度。展望未來，材料技術的不斷發展，必將為建筑藝術的表達與設計創新提供更為廣闊的發展空間。