UHPC曲面結構房屋設計與建造
由東南大學、蘇黎世聯邦理工學院和三明學院組成聯合賽隊的參賽作品Solar Ark 3.0陽光方舟之家，以UHPC作為結構裝飾一體化的綠色低碳建筑，在2022第三屆中國國際太陽能十項全能競賽獲得總分第二的優異成績，這是一項多領域跨界協作的目標任務，通過設計、建造以及新材料技術來共同探索和實踐面向未來的建筑目標，在行業內引起了良好的反響。
新的升級目標繼續在Solar Ark 3.0的基礎上使用UHPC材料助力，Solar Ark 4.0團隊從2023年7月10日至2023年9年26月在內蒙古自治區呼和浩特市內蒙古工業大學完成了一棟預制裝配UHPC曲面結構高性能房屋的設計與建造，主體工程歷時6天半完成，通過運用BIM全流程設計技術，實現了建筑的工業化生產與預制裝配建造。
項目通過對內蒙古地區傳統住居形式——蒙古包的形態、空間、文化及建造方面的系統研究，使用UHPC技術進行現代化轉譯。該建筑結構覆蓋室內面積280m2，空間尺度符合居住功能并可多功能拓展。拱殼的四個方向使得此建筑單元可以根據使用需求進行擴展連接，例如線性擴展、T型擴展或十字形擴展。所有構件均采用工業化預制裝配可逆拆裝技術，實現了低環境影響建造，回應了傳統蒙古包對環境影響最小的核心特質。
本項目運用產品化建筑設計方法，通過BIM全流程設計技術，實現建筑數據化生成與管理，以及建筑性能的模擬測試與方案設計優化。BIM將所有專業整合到共享的建筑信息模型中，可直觀顯示各構件間的沖突，便于設計師發現問題及時調整以及后期建筑運行維護。建筑構件以拱的形式呈現，周邊的拱構件在中心相交形成十字拱的形式，相交處設置天窗引入天光。拱的形式既完美發揮了UHPC的抗壓特性，又將傳統蒙古包最關鍵的中心精神空間保留了下來。
BIM模型SolarArk4.0的拱殼以20塊弧形UHPC板拼接而成，每一塊板材由5cmUHPC、15cm巖棉板、2cmUHPC面層構成，實現圍護、結構、保溫一體化。殼體板材在工廠內加工，統一轉運到項目現場。SolarArk 4.0在3.0的基礎上將防水也轉移到工廠完成，提高建筑構件質量的同時，更重要的是極大的減少了高空作業，增加了安全保障。
——SolarArk4.0的UHPC構件預制生產
本項目主要有主體圍護-結構-保溫-體板、地板及外立面裝飾薄板。其中一體板采用噴射UHPC，其他純平板采用自流平澆筑成型。模具制作、構件生產、養護、振搗脫模、堆場、裝車等工序均在工廠預制完成。
——SolarArk4.0吊裝施工
建造過程示意圖
Solar Ark 4.0的建造使用了無架施工的技術，在主體建造中完全沒有搭建腳手架，利用兩臺吊車完成建造。結合BIM技術的應用，無架施工大大加快了施工速度，同時有效應對了復雜的現場施工環境。
該項目是在實現未來建筑目標基礎上而開拓的一種全新且持續跨界合作的創新模式，未來的建造模式必然需要結合多種技術來實現更加復雜的建造任務，在這一前提下，Solar Ark 3.0結構裝飾一體化邁向4.0才得以實現，并引入了UHPC復合板的保溫、防水等功能，展示了UHPC材料在多種施工工藝中的靈活性和其綠色低碳建筑中的應用潛力。
建筑實景（白天）
2023年9月28日，建筑內部舉行《2023綠色建筑與低碳技術國際學術會議》。
