建筑师：
Klaus Lother, Wolfgang Rudolph 
截面由雷诺兹美国艺术与画像中心（DonaldW. Reynolds Center for American Art andPortraiture）提供，比例尺 1:1250
史密斯学院的美国艺术博物馆和国家肖像美术馆坐落于华盛顿一家文物保护单位—前美国专利局大楼内。由于气候原因，满是古典建筑群的庭院一度只能在春秋两季使用。如今，庭院的空地上架起了一座由 Foster & Partners 建筑事务所设计的全新格栅玻璃屋顶。三个连续而平滑穹顶映照着下方分成三部分的大楼，大楼的中心是古老的门廊。晴天，穹顶将自己的倩影投向墙壁与地面，倒映在平静的水面上。很快，这由 Kathryn Gustafson 设计的庭院风光不仅吸引了不少博物馆参观者，还成为了受人欢迎的相聚之处。 自从博物馆 2007 年秋天重新开放后，有了屋顶的庭院全年都可以举办音乐会等各种活动，这就对声学与空调系统有了特殊的要求。由于大楼其他部分的材料都是无法吸收声波的石头，屋顶就必须起到消音的作用，因此连钢材都被塑造成了可消音的形状。而防紫外线玻璃以及屋顶边缘的循环通风口则可以减少夏日炎炎带来的热量。39×84 米的屋顶安装在依庭院边缘而建的 8
个金属支架上，保护着古老的建筑不受风雨侵蚀。屋顶的外延超出了建筑，站在院内望不见屋顶的边缘。重达 800 吨的屋顶由 Josef Gartner GmbH 公司绘图并建造，其复杂的形状与极精确的公差标准对于公司来说都是不小的挑战。
格栅结构
屋顶由钢支架焊接而成的格栅组成，中心高度为 5.55 米，钢架的连接零件距离支撑点的接口约有一米，由此构成了屋顶平面。量身定制的带有铝框的玻璃组成了一个特殊的系统，使得四边形玻璃片能够完全覆盖双曲的格栅结构，从下方望去这些玻璃片则更接近三角形。在庭院里我们无法看出其中的区别，从上方却能看见鳞片似的、有趣的景象（图 3）。大约 120 个单独生产的金属框架在现场被焊接，构成了屋顶的基础结构—格栅。各部分的零件（图 9，11，12）都在德国贡德芬根（Gundelfingen）生产并且标号，以确保安装时的位置。为便于运输，每个零件大约只有 4.5×12 米，重约 8 吨。 格栅的边缘是从庭院中无法看见的、伸出建筑的箱梁。循环通风口会根据气温的变化产生变形，横向可移动 3 米，纵向可移动 2 米。
支架
整套格栅由 1700 块各不相同的钢支架构成，每个支架都为不同的位置定制。支架以一块扁钢为顶、两片钢板为腹板及一个圆管为底（图 8）。在支柱附近，也就是受到应力最大的位置，高度要与力矩相适应：当支架的高度升高到 1 米，底面的圆管则变得比腹板更宽。回收牛仔裤被加工成消音纤维板作为消音装置，纤维板为每一个支架量身定做，然后套入一个与支架颜色相同的纺织袋中，再使用连接钢板安装在腹板上，外层则是镶板状的由薄铝管制成的隔音罩。
平面玻璃覆盖
屋顶基础支架的顶部扁钢上装有垫片，垫片上装有铝槽。这种 U 型铝槽作为框架，安装有 860 片不尽相同的四边形玻璃片。约 2×2米，重 200 千克的框架单元都是为不同位置精确预制的（图 10），这样就可以在逐渐上升的框架中，调节平面玻璃与弯曲的铝槽之间几何形状的差异。从框架底部延伸到铝槽内的铝条位于庭院内看不见的区域，允许有一定的公差。铝槽能够收集在框架垂直铁皮上形成的冷凝水，同时也是屋顶的第二层排水层：若是第一层硅胶密封层没起作用，那么铝槽将会收集渗入的水分，并将其导入支架的排水管道。所有的隔热玻璃都是超白玻璃，可以减少因日晒而产生的退色，而最外层的玻璃上印有格点，能够使光线变得柔和，减少热量。分隔外侧夹层玻璃与内侧钢化玻璃的是不锈钢垫片，其导热性能比普通铝制垫片差，可以减少冷凝水的产生。
参见《罗伯特与阿里内 · 考高德庭院》：双弯曲的屋顶结构超出了建筑，从内部看不见边缘附近的支架与通风槽。所有的重量都由八根支柱承受。
八根支柱的支撑结构
屋顶必须悬空建造，位于格栅最低点的八根支柱承受了屋顶的所有重量，并将其转加给桩基。而双曲格栅结构将所有的压力直接引向支柱顶端。沿着三个“穹顶”底部边缘的支架都由拉杆连接，以减少支架承受的横向压力，因此支架不再需要其他的加固措施。镀铝钢管支架直径 850 毫米，壁厚 50 毫米，整个屋顶由多个 4.5 吨重的特殊铸造的支撑头连接在支架上，通过支架内的管道进行排水。
从 3D 模型到制造
Foster & Partners 事务所的建筑师借助 3D软件绘制了屋顶的几何形状， 并与 BuroHappold 公司确立了支撑方式，园艺工程师在 3D 模型上设计了近乎苛求的屋顶结构，部分细节方案甚至精确到毫米。每个零件都完全按照 3D 模型在贡德芬根进行生产加工。
生产、运输及装配
每根支撑轴都与屋顶所在的平面完全垂直，而支撑格栅与自由曲面也同样垂直—因为每根支架都借助特殊设备沿支撑轴旋转了
8 度。支架的各个部分首先通过点焊连接，然后被旋转到所希望的角度，最后再完成焊接。空心的钢管可以保持扭曲的状态继续被加工。每根支架都会使用模具进行加工，以达到预想的形状。完成的支架被存放在两片直立的铁皮模具中，当一个框架所需的所有支架都完成之后（图 11），会在模具中进行焊接。由于焊接中的热量会造成钢件变形，这项工序对焊工的技巧与经验都有着很高的要求。为了保证框架几何形状的精确，需要在焊接中尽可能地保持各面成形一致，然后进行调整。如果有必要，焊接后还要打磨支架的接缝处。最后，对框架进行喷砂和涂层。
由于体积的限制，一辆卡车最多只能运输两个框架零件（图 12），每次的运输体积约为12 米长、4.5 米宽。框架被捆绑在车上运往不莱梅港或汉堡港，然后装载上船。运达目的地后，零件首先被存放在华盛顿市郊，然后“适时”运往建筑工地。
安装时，建筑周围搭建起的脚手架可作为工作台，同时也可以存放零件。一台塔式起重机按照 3D 坐标图精确地将零件固定在各个支撑点，然后与邻近的框架零件焊接。玻璃的装配紧接在钢支架的安装完成之后。首先会安装铝槽，铝槽的连接处使用硅胶模具套件连接。随后玻璃安装在 U 形槽内，用螺栓固定，最后进行密封。
脚手架上的 500 多个支撑点须按照顺序一步步拆除，每个脚手架都要按照规定措施拆除，以确保拆除过程中屋顶结构与脚手架不会承受过大的压力。直到园艺工程师完成庭院内部风景，该建筑才会安装框架组件。此前，这块空缺就像一个天窗，起重机可从这里将建材运进运出。整个项目要求极高，仅仅给脚手架上螺丝就耗费了四个月，因为支撑屋顶零件的脚手架必须十分精确地校准。建设期间还要定期检查各个零件是否处于正确的位置，以确保整个屋顶结构均无任何位移。（杨成｜译） |
