加拿大出生的加州建筑师弗兰克·盖里为路易威登基金会设计的项目展现出了前所未有的美学创新和技术高精尖。屋顶壮观的玻璃船帆看起来如此轻盈透明，很大程度上得益于精致的高强度含钼双相不锈钢支撑结构。
随着2014年10月路易威登基金会博物馆的落成，巴黎迎来了许多人眼中最新的建筑杰作。这个博物馆位于首都的两个“绿肺”之一、巴黎最高档住宅区边缘的布洛涅森林。这座建筑构思于2001年，当时法国的奢侈品大亨、香水、香槟和高级定制奢侈品牌所有者伯纳德·阿诺特，遇到了美国著名建筑师、建筑最高奖普利兹克奖得主弗兰克·盖里。盖里的作品包括著名的西班牙毕尔巴鄂古根海姆博物馆、洛杉矶市中心的华特迪士尼音乐厅和瑞士巴塞尔的维特拉设计博物馆。如果说弗兰克·盖里的风格可以用一个特点来定义，那无疑是他对直线的鄙视！他的大多数作品喜欢采用流线状、曲线和反向曲线外形，通过玻璃幕墙来增强或在起伏的外立面上包覆扭曲的金属板。阿诺特对盖里设计的毕尔巴鄂古根海姆博物馆很敬畏，他渴望为巴黎这座光之城奉献一座声望卓著的博物馆，展出他自己的当代收藏品以及委托作品、客座艺术家作品和临时展览。盖里为阿诺特最初手绘的草图是一条几乎不间断的线，想象为一艘鼓着透明风帆的帆船。他承认19世纪巴黎标志性的玻璃花园凉亭对他的设计产生了影响。草图一旦绘出，剩下的就是将概念转化为一个可行的项目。
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弗兰克·盖里的手绘博物馆初步草图 @Gehry Partners, LLP and Frank O. Gehry
盖里从最初的草图中创作了几个比例模型，并从最高级的模型中制作了一个全面的数字模型。数字模型可以对超复杂结构的组件进行定义、详细描述并计算其尺寸。其结果是一座壮观的帆船样建筑，十二个巨大的玻璃船帆伸向天空，钢柱、木梁、支架、横梁和拉杆不可思议地交织在一起支撑起船帆。所有这些组件都相互连接，并由一个硬壳结构支撑，该结构包含博物馆的封闭空间。外壳结构由白色板材组成，被称为“冰山”。![]()
“为了反映这个不断变化的世界，我们想建造一座能随着时间和光线而演变的建筑，给人一种瞬息多变的印象。” 弗兰克·盖里©Fondation Louis Vuitton/Todd Eberle
一开始，项目团队面临的挑战，如设计如此复杂的体量和形状、解决稳定性问题、制造和连接建筑构件、制定详细的实施计划、为这个巨大的谜一般建筑中的每个构件制定吊装和组装时间表，被认为是不可能克服的。但建筑师已经解决了这些问题。盖里科技公司为毕尔巴鄂古根海姆博物馆创建了一个名为“数字项目”的软件包。基于达索系统公司用于设计复杂航空航天零件的CATIA软件，他们将其扩展为一个集成的协作平台。要求所有项目合作伙伴将该工具与通用3D模型一起使用，以便在项目的研发、原型设计、制造和构建阶段之间进行密切合作。这种严格控制的方法产生了卓越的项目实施效果，从连接部件的安装到现场结构组件的精准配合等各个步骤，避免了相互不一致或延迟。从2008年到2014年项目进行期间，合作伙伴创建并共享了超过19万个数字文件。
屋顶支撑结构由木材、钢材和双相不锈钢构件组成©Eiffage
这座建筑由三个主要部分构成。主要的内部核心结构（冰山）包含了博物馆富有魅力的公共空间和交通空间、画廊空间和服务区。冰山的堆叠盒子上覆盖着大约19000块由超高性能纤维增强混凝土制成的白色Ductal®面板，其独特的曲率要求它们被单独浇筑。当游客在“冰山” 各处漫步穿梭时，可以进入几个户外露台，欣赏巴黎华美壮丽的景色。他们可以在这些露台上欣赏标志性的 “老妇人”（埃菲尔铁塔）和拥有狭窄摩天大楼天际线的拉德芳斯商业区。
第二部分是支撑结构，它们固定在建筑上，伸向四面八方，支撑起这些在巴黎天空中鼓起的令人惊叹的玻璃风帆。它们包括钢柱和木梁“三脚架”，支撑着一个由大跨度层压落叶松木梁和碳钢桁架组成的巨大网架。这些构件长度3米至35米，角度各异，在帆的下面轻轻地旋转。木梁安装了540个双相不锈钢插接构件以确保连接牢固。连接所有这些构件需要430个几何形状复杂的独特节点，这些节点由100毫米厚的碳钢/双相不锈钢复合板制成。节点将木材和金属构件连接在一起，确保结构的稳定性，并允许每个构件在这个大型复杂的组件中正常移动，正如一位工程师所言，“这样，一切都有可能移动，其结果是什么都没动！”
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木制和钢制 “三脚架” 固定在建筑的内部核心 “冰山” 上，支撑着玻璃帆的等静压悬架©Effitext
第三部分独立式结构包括十二个围绕在 “冰山” 周围和上方的曲面玻璃帆，以及支撑它们的令人赞叹的双锈不锈钢格栅。三个船帆仿佛这座建筑的三把大伞，而其他九个船帆则环绕着它，创造出一艘在布洛涅森林树梢上航行的 “幽灵船” 的外观。每个船帆重200至350吨，跨度可达30米，单个表面积从500平方米到3500平方米不等，总计13500平方米。船帆包含3584块不同厚度的玻璃曲面板，根据它们在船帆上的位置，将每块1.5米x3米的板热成型为不同的曲率。这项最初由汽车行业所开发的创新技术，避免了对每块板进行成本昂贵的定制铸造。![]()
玻璃面板由轻质双相不锈钢格栅支撑。双相不锈钢是一种柔性建筑材料，可以根据设计师的需要进行成型，不需要任何保护漆 ©Fondation Louis Vuitton/Todd Eberle
满足这件不同寻常的建筑艺术作品及其悬架所要求的一系列复杂的限制条件绝非易事。材料方面即非传统的解决方案，选用的是2205双相不锈钢（钼含量为2.5%–3.5%），而不是更常见的316L不锈钢。后者应当具有足够的耐腐蚀性来承受巴黎的大气条件。双相不锈钢耐腐蚀能力更强，主要用于腐蚀性更恶劣的环境如化工或海上石油钻井。而之所以选择双相不锈钢，是因为其最小屈服强度是316L不锈钢的两倍多。这种屈服强度上的优势转化为结构重量减少了30%。对于跨度高达30米的悬臂桁架和梁，别无选择：必须采用双相不锈钢才能胜任。其更高的强度和耐腐蚀性能实际上促使建筑师从316L不锈钢普遍转向2205双相不锈钢，尤其对于享有声誉和位于较强腐蚀性环境中的建筑结构。维护成本和美观性也是材料选择的重要因素。易于清洗的构件可由涂漆碳钢制造，但位置难以接近获得清洗的轻质悬吊格栅采用双相不锈钢建造。
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双相不锈钢插接构件连接木梁和钢柱©Eiffage
玻璃船帆需要大约25000个不同的部件。连接主悬架和双相不锈钢格栅的节点，是120毫米厚的双相不锈钢板组件，9000个双相不锈钢固定 “耳” 焊接到该组件上。直径220毫米、厚度20毫米的双相不锈钢排水沟有助于加固支撑格栅，收集屋顶周边的雨水，并将其排入“冰山” 正面或内部的落水管。它们被焊接到双面不锈钢固定板上，固定板上装有固定“耳” 和其他悬挂和固定装置。支撑格栅包括直径为90和80毫米、厚度为8毫米的双相不锈钢管状横框，最长可达12米，并与支撑玻璃板的双相不锈钢竖框相连。除了这些构件外，还有支架、拉杆和数千个螺栓，都采用双相不锈钢制造。此外，双相不锈钢还用于悬挂式清洁吊架的导轨，以及分布在三脚架和钢格栅上的数百个加固紧固件（系紧环、尾钩）。![]()
直或弯曲的双相不锈钢排水沟装配有固定“耳”和固定板©Gérard Tordjman不锈钢管实现可靠和可持续的雨水管理
充当雨水管的屋顶排水沟，从13500平方米的玻璃表面收集雨水，并将其排入建筑物底部的水池。雨水经过过滤和净化去除污染物或微生物（可能沉积在玻璃上）之后，可用于清洁外立面。每年在悬吊架上使用机械刷子，对所有的玻璃船帆手动清洁两次。雨水也进入博物馆的非饮用水供水系统。室内管道材料选择的一个重要标准是对艺术作品的保护。在可能发生渗漏损坏展品的房间里，管道采用316L不锈钢焊管，并用玻璃棉套管隔音。选择这种方式是因为传统的PVC管道和溶剂粘接接头被认为不太可靠。对于一些室内供水管，采用法兰连接不锈钢管和铝管。大型船帆的主要承包商Eiffage公司与双相不锈钢加工部件的供应商蒂森克虏伯材料法国公司（TKMF）进行了密切合作。各种部件的制造需要注意细节和精度。为了避免因受热而变形，并遵守严格的平面度公差，TKMF购买了专门的高压水射流设备来切割部件。切割过程非常缓慢，需要在新机器上连续两年的昼夜轮班才能准备好所有构件。由于尺寸和曲率的巨大差异，屋顶构件必须在五轴机床上进行铣削。构件的种类是如此之多，以至于工程师们考虑将两个相同的零件组成一个系列！最后，所有双相不锈钢都经过220目有方向性的抛光处理，以增加建筑的整体光亮度，满足盖里的美学要求。为了避免腐蚀风险，工程师们对所有构件的显微组织进行了金相检验。由于第二部分和第三部分结构中99%的连接都是螺栓连接，因此几乎不需要现场焊接。由于项目所有各方配合默契，建造过程中结构的装配完美一致。![]()
这座有着玻璃帆和水景的新博物馆，就像一艘在布洛涅森林上空航行的帆船©Fondation Louis Vuitton/Todd Eberle
从数字看建筑——令人赞叹的成功
• 整个建筑结构使用了15000吨钢材，是埃菲尔铁塔的两倍
• 第二部分结构的悬挂框架使用了2000吨碳钢
• 1500吨高强度双相不锈钢支撑着宏伟的玻璃帆
• 3430块厚度不同、曲率不同、单独热成型的玻璃板，覆盖了12个船帆13500平方米的表面积
• 430个独特的、几何形状复杂的节点将所有木制和金属构件连接起来
• 540个双相不锈钢插接件连接木梁和碳钢柱
• 制造并焊接了10公里的双相不锈钢曲面竖框
• 5公里长的不锈钢横框可进行毫米精度的调整
• 2公里的不锈钢排水沟帮助加固支撑格栅
在这个建筑不再是简单的方形盒子，建筑师不断突破物理可行性极限的时代，不锈钢不仅使外形的大胆创新成为可能，而且使建筑结构变得富有魅力。（TP）
国际钼协会 （IMOA） 是一个以科学为宗旨的非赢利性行业协会，成立于1989年。目前，其会员代表着全球90%以上的钼矿山产量和几乎全部的冶炼能力。国际钼协会具有前瞻性的市场开发项目，旨在提高人们对钼的认知，促进钼及含钼材料的应用。通过举办专题讲座和培训，提供技术咨询、出版技术手册、案例研究、行业简报和统计数据以及网站和微信公众号等途径，向制造商、工程师、设计师、材料决策者和广大公众介绍含钼材料的特性及适用性，宣传钼对于可持续发展的积极作用。我们资助科研项目，发现和开发新的应用领域或扩大现有的终端应用。我们还协调业内各方应对法规并利用严谨的科学依据促进法规的合理化。
