• 走進最新工程及設計奇景:光教之館

    27 January 2023

    從質樸但富現代感的外牆,到錯綜複雜的設計立面,Galleria in Gwanggyo 是位於南韓光教新城區的地標性建築。Galleria 成立於1970年代,是韓國第一家,也是最大的精品百貨公司連鎖店,一直處於奢侈品零售市場的尖端。座落於光教這個年輕城市的發展中心區域,新店在高層住宅大廈包圍之下,外型尤如一顆巨型透光寶石,自然為當地居民帶來全新焦點。

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    建築物位於水原市的光教湖公園(Suwon Gwanggyo Lake Park)的一旁,當中高樓大廈林立,正正是位處大自然與城市景觀的匯聚點。大樓呈現出强烈粗獷及龐然巨大的外觀感,並以如像素化的玻璃立面,橫向地將大廈分割,一方面可作為建築物突出的公共走廊,同時亦軟化了它的沉重風格。商店外牆採用帶紋理的馬賽克石材立面,加强與鄰近公園的自然境觀聯繫,看起來像是從地下突破出來的一個雕塑,為該區豎立起視覺地標。

    大廈外牆設計為不規則形,建造而成有賴於 WITHWORKS 團隊的廣泛研究,以及團隊對物理學及現代結構工程複雜細節的認知。團隊理解現有方法不能勝任設計所帶來的挑戰。幕牆由三個不同形狀的平板玻璃,以不同角度穿插連接而成。就這方面,例如頂點偏斜的現象,特別為團隊帶來挑戰。為勝任種種挑戰,團隊特別為The Galleria 研發Smart Node(智能節點)系統。此外,團隊亦於生產方面利用增材製造(AM)技術,用以展現不規則立面構造的複雜方法。

    Smart Note 系統的施工準繩度達到99.4%,工程所需的 1,652 塊玻璃板中只有10塊需要重造或修正,系統成為團隊成功其中之一的關鍵。

    立體打印應用建築:應用智能節點系統打印不規則大廈外牆

    在項目中,根據每個樣本大小鑄造30-50個智能節點,每樣本附有一份物料報告。所鑄造的15個樣本當中各拉伸試驗結果如上圖 所示。平均屈服強度為 439.6MPa,與表現良好的標準值(355 MPa)相比的123.8%。

    獨為項目而設的智能節點及玻璃設計

    為應對挑戰,一個不規則的空殼節點需與玻璃一同呈現。上圖 顯現出空心節點的原理圖設計,稱為「智能節點」。「智能節點」提供一個切合點,並簡化玻璃系統。結構構件及玻璃部件之間所需的垂直跨度,必須從150-220mm縮短到100-130mm,以減低頂點偏斜的現象。

    立體打印智能節點

    生產智能節點的主要挑戰,在於要為647個節點找出生產辦法,同時符合時間及成本限制。測試立體砂打印證實能帶來幾個好處。首先,立體打印將砂直接用粘合劑層壓,亦無需預先製作蠟模,減少了製作砂模所需的時間。然後,透過熱分析程序添加熱模擬,可將現有測試生產過程從兩週縮短到幾天。除了3DP方法的成型準繩度外,還可以使用集成熱模擬方法,減少每個環節所需的時間。此外,「智能節點」生產系統在立體打印的同時能模擬下一個樣本的模。

    生產方法讓每周期能夠無間斷地同時進行。由於採用空心結構,模由下模、芯模、上模三部分組成,智能節點從設計、仿真到完成的生產過程。下模支撐整個模,芯模將智能節點內部鏤空,上模進行澆口、冒口等澆注方式。開始前,三個部分需先預先透過如 Magma 等模擬軟件先作分析,而模的設計減少因溫度變化而出現的收縮、變形或氣泡的形狀。模擬完成後,零件由粘合劑噴射機立體打印。每個智能節點都按照項目計劃的要求生產,三部分組裝起來製作模,鑄造合金鋼。4.2.系統檢查和性能測試。

    模空心內部的智能節點由3DP製造,重量約為15公斤。與現有節點系統相比,正如本文考證,智能節點系統在考慮到生產週期、重量、施工誤差、節點臂數、玻璃角度條件,以及內部物料的美學功能都更先進。此外,智能節點系統透過利用增材製造技術,在製造不規則形狀方面有可取之處。優點之一,是從此經驗發現透過採用新穎技術而確保成本效益。在有關的Galleria 項目中,團隊一再改良設計,以減少所需的節點數量,使項目能夠實在有效地實施。但與傳統方法相比,新辦法具有局限性,例如資源限制及從業者對新辦法缺乏理解。在項目製造過程中,只用上三台砂粘合劑噴射立體打印機來生產節點。

    總體而言,建築師 OMA 與 WITHWORKS 攜手創造了引人注目的建築作品,覆蓋建築物的多面玻璃同時是公共走廊。穿過玻璃,市民可看到在內的零售及文化活動,而室內的訪客也可以在不同位置之上,享受及欣賞光教景色之美。除此之外,公共走路還可以成為展覽場地,以及作表演空間之用。

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