本文转载自UED城市环境设计
                                                                                             
它似一个遗落在大地上的贝壳，泛着银色的珠光静立在天津滨海新区之上，俨然已经成为地标性建筑，但作为国际上最大的单壳体ETFE气枕膜结构工程，于家堡高铁站的建成背后所需克服的困难也是巨大的。

UED专访天津市康达膜材建筑工程有限公司董事长薛士山先生，解读于家堡高铁站膜结构工程背后的故事。



方案设计：铁道第三勘察设计院集团有限公司监理及咨询公司：奥雅纳全球公司（ARUP）总包：中铁建工集团有限公司结构设计及施工：天津市康达膜材建筑工程有限公司





于家堡交通枢纽唯一露出地面的是一个双螺旋穹顶，建筑创意为“美丽的贝壳”。于家堡交通枢纽项目是国际上最大的单壳体ETFE气枕膜结构工程，长143m，宽80m，共由783个大小不同的ETFE气枕组成，工程设计及施工难度堪称世界之最。



三道脱湿，完美防水

铝合金盖板作为第一道防水，铝合金底座与不锈钢水槽作为第二、三道防水，完美解决防水问题。



60s内熔断，领先国际防火水平

工程设计配备15组共60个熔断气枕，接到火灾或烟雾报警，气枕将在自重作用下，形成开口达到排烟效果，且不产生火焰，实现单批次60秒内成功熔断，该技术处于国际领先水平，已申报国家专利。



气枕将在自重作用下，形成开口达到排烟效果

三层膜材，攻克大跨度空间难题

大跨度空间保温是难以解决的问题，而且本项目对透光率、隔热提出了严格的要求。经过多次试验，最后选择三层ETFE膜材均采用银色镀点印刷，以降低膜材的太阳光透射率。系统在指定区域通过充气管线对气枕充气，根据实时气压、光照等条件使材料保持受力最佳状态。





于家堡高铁站膜结构工程在施工过程中，为实现最终效果，克服了多样的困难，下面就随UED记者的访问，以语言的形式参与高难度的施工进程。

薛士山

天津市康达膜材建筑工程有限公司董事长、天津市钢结构学会副理事长

UED：于家堡高铁站项目采用了国际上最新型的建筑织物——ETFE膜材，新技术、新材料、新工艺的应用无疑给给整个工程项目带来了更大的难度，但也同时让于家堡高铁站呈现了极为震撼的效果，因此在建筑材料的选择上，设计之初时，就已经选定了膜材料还是考虑过使用其他的材料？
薛士山：当时选用的是三个方案，一个是金属屋面，一个是玻璃，还有一个膜结构。
相对于金属与玻璃屋面，采用ETFE膜结构的优势有以下三点：第一，标识性强，且其柔和的材质也符合建筑美学，与周边环境和谐相融；第二，材料节能环保；第三，安全性强，防水、地震荷载，而且运用金属屋面和玻璃难以实现螺旋式的结构设计。因此无论从美观还是技术的角度，ETFE膜都是最好的选择。
UED：运用合适的材料、技术将建筑设计落地，只是最基本的要求，对于如此大跨度的建筑来说，人们通常也倾向于关注生态、环保、节能等方面的问题，对于家堡高铁站项目而言，最关注的也是这些问题吗？还是有更多方面的考量以实现更高的建设要求？
薛士山：因为于家堡高铁站使用的新技术新材料，将大跨度空间的生态、环保、节能的问题都解决了。所以，于家堡高铁站项目最为注重的是功能性、先进性与安全性三个方面。
其功能性不仅要满足现在，还要满足未来的发展。除了满足现阶段基础的铁路系统配套设施与滨海新区金融中心的需要，更要满足未来五条交通枢纽的规划要求，将北京、天津与滨海新区紧密地联系在一起。作为世界首个“单层网壳钢结构体系”，跨度达140多米，再配以透光性ETFE膜结构外墙，其先进性不言而喻。安全性方面，则是不但解决了国内大跨度空间常见的漏水问题，并且保证了消防的需求。



大跨度空间 UED：于家堡高铁站运用新材料新技术解决了很多大跨度空间的常见问题，在功能、安全性等方面也实现了重大的突破，在整个项目建设中，一定有很高的技术性要求，可以解释一下吗？

薛士山：第一是K值，K值就是它的保温性，要达到指定的K值，对它的设计有一定要求。最后通过三层气枕的设计达到了这个要求；第二是要满足本项目各种荷载组合；第三是大跨度空间的遮阳问题，对于大跨度空间而言，除了保温性，遮阳问题是非常值得关注的。设计要求的遮阳系数是0.20到0.32，这也成为项目中最难、耗时最长的部分，先后共做了6次实验，找到最适合的印刷覆盖率值，达到要求的三层膜的印刷覆盖率的数值分别是63、46、透明，中间一层为透明。如果不在膜上印刷，膜为透明状态，目前这样的印刷技术只有日本的一家公司可以做到，更突显了整个项目的先进性。



UED：除了上述严格的技术性指标要求之外，在整个建筑中还设置了很多先进的系统，以实现安全性等要求，可以讲解一下吗？

薛士山：首先就要提到这个工程的另一个难度点——排水系统，经过三道脱湿以实现最终效果。另外一个就是充气系统，项目中，气枕的总容积达到了三千立方，设计的标准气压数值是三百帕，除了满足荷载、张力等需求外，也考虑到了整体设计的需求，避免气囊过高影响美观。此外，充气系统中还包含除湿，干燥，过滤空气的系统。该充气系统为自动化系统，根据实际情况，自动补充气体。
此外还有熔断系统，熔断系统的主要作用是防火灾和排烟，甲方经论证要求熔断系统的面积应大于5%。考虑建筑学需求，共设计60个熔断系统，分15组平均布置。



UED：除了上述之外，您觉得在整个项目建设过程中，还有哪些需要克服的难点吗？
薛士山：这个项目还有一个难点是二次结构，负责主体结构和膜之间的连接。二次结构大部分用铝型材，项目中二次结构的测量任务相当大，共测量了三次，才最终达到现在的效果。膜结构的突出点是一次性张拉成型，对工程标准要求高、难度系数大，经过精密、复杂的测量才能实现膜与其他装置、结构的匹配统一，否则膜会出现褶皱，只能重新再来。
这个项目的难度是公认的，远超鸟巢和水立方，项目论证时间就花费四年多，施工图设计用了一年半时间，施工用了一年时间，整个项目对工程技术要求极高，挑战了建筑学中相当难的部分，从功能要求、先进性、安全性等方面在国内均处于领先地位。



UED：突破重重工程技术上的难关，于家堡高铁站建成通车，您对这次项目的最终建设效果满意吗？还是有更多的期待？
薛士山：整个项目的创新性是不言而喻的，突破了人们对传统建筑学的理解，呈现出刚与柔，力与美相融合的效果，稍微有点遗憾的是夜晚的灯光效果，目前仅是使用了普通的灯光装点建筑，并未使用VR投影技术，本希望通过LED的VR投影技术在建筑上的应用，实现建筑设计的完整性，并将建筑从周围环境中进一步凸显出来，以作为天津滨海新区的地标性建筑展现更多的亮点，但因为种种原因，最终未能实现。
作为施工方不只是完成最终的施工建设，对建筑其实有更多的情怀，所以在建设之中也会尽可能实现更好的效果。建筑不仅仅是满足基本的功能需求，其对社会有良好的推动作用，对区域经济的提升也起到一定的关键性作用，所以也是希望通过VR技术的运用实现建筑在城市中的最大价值。



于家堡高铁站夜景 UED：虽然在您看来于家堡高铁站在灯光上的最终呈现效果稍有欠缺，但无疑于家堡高铁站已经成为了天津滨海新区的地标性建筑，以一个先行者的姿态带动区域的发展。但目前通车量仍较少，而且天津滨海新区的总体建设进程也较慢，您又是怎样看待这样一种情况呢？
薛士山：首先，天津滨海新区的整体建设是一个大项目，如此大体量的项目的最终建设落成是需要一个庞大的时间周期的。其次，滨海新区的发展有其特有亮点，依托港口优势及国家扶持，发展金融业，大力引进人才，随着城市价值的提升，会有更多好的机遇，同时京津城市一体化对天津也具有极大的积极意义及推动作用，带动两个城市之间的发展。因此，作为施工方从建筑的角度也为发展献一份力。





于家堡膜主体建筑工程项目荣获国家鲁班奖，设计获国家科技进步奖，成功的背后是许许多多工作人员共同努力的结果，国际上最大的单壳体ETFE气枕膜结构工程的顺利实施，也展现了天津市康达膜材建筑工程有限公司在膜技术领域的高超技艺及领先水平。
于家堡高铁站已经闪耀在天津滨海新区的大地之上，而未来康达膜材也将继续加大科研设计投入，积极拓展国内、外市场，结合互联网思维、平台战略、资本运营，开创康达膜结构“开放、合作、共赢”的新时代。