建筑博士生研发可拆装曲面建筑新系统

奥克兰理工大学（Auckland University of Technology, AUT）未来环境学院（School of Future Environments）建筑学博士生Surendar Jayachandran研发出一套曲面建筑的新建造系统，让原本造价高昂、结构复杂的曲面建筑变得可平铺收纳、可重复搭建。

Jayachandran曾在Sky City担任荷官，他常问邮轮游客最喜欢奥克兰哪栋建筑。游客大多说不出名字，却总说是“海边那栋白色的曲面建筑”——那是为2011年橄榄球世界杯而建的The Cloud，原本只是临时建筑，如今已成为奥克兰的地标。

他说，正是弯曲流畅的造型让这栋建筑与众不同、引人注目，而普通建筑走廊、窗户一律呈直线排列，显得单调。伦敦的千禧穹顶（Millennium Dome）本质上只是一顶华丽的马戏团帐篷，却很快成为伦敦天际线上的经典地标。

Jayachandran最喜欢的建筑是Frank Gehry设计的毕尔巴鄂古根海姆博物馆（Guggenheim Museum）。他开始学建筑时，最想设计的正是这类双曲面结构（单一曲率是拱形，双曲率则有多个弯曲方向）。

问题在于，这类建筑因结构复杂、造价高昂而并不常见。普通方盒子建筑可以直接采购标准化的玻璃窗和墙板，而曲面建筑的每一处弯曲都需要专门设计、单独制造。

Jayachandran曾在印度金奈参与Kosmo One项目，该建筑由已故英国建筑师Zaha Hadid设计，全部1万块玻璃板均为独一无二的定制件——建造过程极为繁复，但建筑效果令人惊叹。

双曲面壳体结构因其强度、美感与效率在建筑界备受推崇，但施工难度大、制造成本高，建成后往往难以重复利用。传统建造方式依赖定制构件和固定几何形态，灵活性有限、人工需求大，因此需要兼具结构效率与适应性的新系统。

Jayachandran说，导师们曾告诉他，他的设计本身没有问题，只是很难建造，于是他着手研发一种新的建造工艺，让双曲面结构可以平板包装、可拆卸搭建、经久耐用且可持续利用——这将对灾后救援和偏远地区建筑等场景带来重大帮助。

研究方法

Jayachandran的博士论文题为《基于拉胀行为的可展开互反壳体机械连接件研究》（Mechanical Joineries for Deployable Reciprocal Shells Through Auxetic Behaviour，简称DR STAB）。据他所知，全球同时在研究这一方向的仅有三人：他本人，以及分别来自瑞典Chalmers University of Technology和美国MIT的研究者。

他将穹顶结构拆解为最小单元——三角形，由此开发出一套三维骨架系统。骨架材料可以是木材、铝材或钢材，他主要采用钢材，因其强度更高。

这套建造系统结合了互反框架（reciprocal frames）的几何逻辑、拉胀材料（auxetic pattern，一种受拉时反而膨胀的材料）的伸展特性，以及可展开结构的形变能力。这些结构每次展开都能呈现独特的曲面形态，之后又可重新收平，为下一次搭建出完全不同的曲面形态做好准备。

Jayachandran形容这是一套模块化、形态可变的可持续系统，所需的前期规划和组装工作更少，就像“曲面建筑版的乐高”。他举例说，仓库里可以预先备好能容纳50人的模块，如果需要再容纳50人，直接加装模块即可。

这套多尺度系统回应了当代建筑的一个核心难题：如何在保持结构完整性的同时，设计出轻量化、可重新配置、能适应复杂几何形态的建造系统。系统的核心是一整套定制设计的机械连接件，将抽象的几何逻辑转化为实际的机械性能。

Jayachandran表示，目前框架部分已经可行，几何逻辑也具备稳定性和可扩展性，下一步是在框架上方加装张力结构，并由连接件驱动结构的运动与稳定。机械实现部分仍需进一步完善，他希望后续能有机械或结构工程师接手这一研究方向。