阳光方舟 | Solar Ark 3.0团队参与2021中国国际太阳能十项全能竞赛作品封顶完成



国际太阳能十项全能竞赛(Solar Decathlon,简称“SD”)是一项享有太阳能“奥林匹克”和绿色住宅“世博会”双重美誉的全球顶级大学生科技创新赛事。中国国际太阳能十项全能竞赛(简称SDC),由中国产业海外发展协会主办,竞赛积极服务于国家绿色生态发展战略和可再生能源利用推广,推动城市高质量发展与产业转型。自2011年落地中国,得到了包括中国国家能源局、住房与城乡建设部、共青团中央、外交部、财政部、发改委等国家部委单位的支持。

东南大学参与了2013年山西大同第一届SDC竞赛和2018年山东德州第二届SDC竞赛。今年,东南大学建筑学院联合土木学院、能环学院、电气学院和艺术学院,与苏黎世联邦理工学院、福建三明学院组成Solar Ark 3.0团队,共同参与第三届SDC竞赛。本次大赛主办城市为河北省张家口市,竞赛场地位于张家口市张北县德胜村。来自全球十个国家三十所高校的十五支赛队将围绕“可持续发展、智慧互联、人居健康”三大命题,用20天时间建造一栋以清洁能源为能源供给的高性能全尺寸房屋,并投入使用。

SolarArk3.0@太阳能十项全能竞赛 @弓长555 @SolarArk3.0 #SDC视频号

2021中国国际太阳能十项全能竞赛场地

Solar Ark 3.0团队在东南大学九龙湖校区举办SDC路演合照

Solar Ark 3.0团队在本次竞赛中将打造一个风光互补高性能房屋,同时也是一座小型能源共享站,综合运用构件法建筑设计技术、多能互补能源技术、UHPCUlitra high performance concrete)构件预制装配技术、可变空间和家具设计技术、平滑双曲抛物面构件组合技术、全生命周期BIM管理雨碳排放优化技术、小型分布式生物质中水雨雨水回收处理净化技术和人工自然环境多元健康智能控制技术,打造全生命周期零碳建筑,助力双碳目标。

SolarArk3.0#SOLARARK@SolarArk3.0视频号

Solar Ark 3.0方案模型

Solar Ark 3.0的建造周期为20天,从824日开始建造,计划于912日建成并开放。截至2021828日,经过5天的努力,Solar Ark 3.0集结构与造型、技术与艺术为一身的UHPC双曲面壳体结构已完成装配,实现封顶!


Solar Ark 3.0UHPC双曲面壳体结构完工图


part 1 双曲面选型与制作

 Solar Ark 3.0的屋顶形式源于一种光滑复合双曲面(smooth poly-hyper surface),它不仅在形式上拟合了最优受力模型,减少了材料用量,而且可以通过直线生成复杂的造型,这对于曲面壳体的精准找形、快速生产以及后续的安装定位都有所助力。


 Solar Ark 3.0UHPC材料及构件技术由江苏苏博特新材料股份有限公司赞助,壳体构件的生产在砼羽(江苏)建筑科技有限公司工厂完成,壳体构件预组装在江苏金砼预制装配建筑发展有限公司完成。屋顶造型由光滑复合双曲面生成,所有的模板肋板均为直线进行定位找形,因此加工组装速度快。


屋顶由三种标准双曲面壳体构件组成,减少了模板种类及数量。工人们首先生产的是3-5m标高的双曲面壳体构件模板,然后将其翻模形成1-3m标高的双曲面壳体构件模板。这样既可进一步加快速度,也能保证构件安装的准确性。

3-5m标高双曲面壳体构件的模板通过直线肋板找形

涂抹上原子灰的双曲面壳体构件模板

翻模形成的1-3m标高的双曲面壳体构件

双曲面壳体构件生产完成

指导生产与吊装的模型


part 2 双曲面壳体装配

双曲面壳体建造施工,根据BIM模型及建造计划安排,通过多功能一体架实现壳体构件的定位与支撑。

多功能一体架吊装

多功能一体架

由于设计的特殊性,室内部分的壳体构件需要通过高强螺栓两两拼接成一个完整的吊装件进行吊装,同时保证速度与准确性。

开口向下的壳体是实现整体受力与定位的关键,为第一块安装的壳体构件;

第一块壳体构件吊装

接着,对室外南侧向下和东侧向下的壳体进行吊装,以形成对开口向上壳体的定位与支撑;



南侧向下和东侧向下双曲面壳体构件吊装

最后,壳体构件通过三边的支撑构件以及钢架的限位支撑,实现定位安装。

室内开口向上壳体构件吊装

其他的双曲面壳体构件也按照同样的顺序完成吊装。

part 3 双曲面壳体的拼缝处理

预制双曲面壳体的拼缝是构件准确定位、连接和形成整体受力的关键。构件边缘的加强肋不仅在结构上增加了安全性,在每条肋之间还设计有七个螺栓孔,通过高强螺栓对穿来实现构件连接。

肋边对穿螺栓实现构件连接

part 4 双曲面壳体封顶大吉

下午三点,在Solar Ark 3.0团队及直播平台的见证下,最后一块双曲面壳体构件吊装完毕,Solar Ark 3.0 正式封顶!

Solar Ark 3.0团队成员许瀚文为封顶仪式题字

Solar Ark 3.0团队封顶仪式合影

SolarArk3.0@太阳能十项全能竞赛视频号

Solar Ark 3.0UHPC双曲面壳体吊装

更多精彩,欢迎关注Solar Ark 3.0b站直播平台(直播时间:每天上午8:30-下午6:00)



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特别鸣谢


文字:朱郁松

图片:张军军、王明琦、朱郁松

编辑:朱碧滢

审核:张 宏


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