專利名稱:用于建筑設(shè)計的板材的制作方法
優(yōu)先權(quán)本申請要求于2001年8月31日申請的美國臨時申請60/316,355的優(yōu)先權(quán),其題目為“用于建筑設(shè)計的板材”。美國臨時申請60/316,355包括附錄的全部內(nèi)容,在此結(jié)合作為參考。
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背景技術(shù):
本發(fā)明涉及用于建筑設(shè)計中的板材,諸如用于外部的建筑板材,用于內(nèi)部分隔的板材,或者用于限定隔離空間以及墻壁或天花板建筑板材。更具體地說,本發(fā)明涉及用于建筑設(shè)計中的板材,該板材包括在其內(nèi)部具有分布空隙的結(jié)構(gòu)孔板或者基板。
在建筑設(shè)計中存在有各種各樣的板材設(shè)計。例如,用于單元(modular)和高層建筑物的外部建筑板材就有代表性地結(jié)合了在固體表面原材料中的設(shè)計因素,所述固體表面原材料諸如混凝土、金屬、玻璃、石材或者石膏。在諸如窗戶或者門的建筑板材的各種制品中,可以包含例如洞(hole)的穿孔(perforation),所述穿孔、洞也可以包括在調(diào)節(jié)機(jī)械或者電氣系統(tǒng)中。然而,為了使完成后的結(jié)構(gòu)的總體功能表現(xiàn)得以最佳化,例如,能耐受風(fēng)、雨,以及為了提高強(qiáng)度,一般認(rèn)為有必要減少穿孔的數(shù)量,或者減少使穿孔外露的設(shè)計元素。諸如作為內(nèi)部分隔件或者空間分隔件的內(nèi)部板材,為了減少輪廓空間之間的聲音和光的傳播,其具有穿孔的數(shù)量是受限制的。
在一些應(yīng)用中,在用于聲音的吸收和漫射的板材中,或者用于裝飾的板材中,有目的地結(jié)合以穿孔或者或使穿孔外露的設(shè)計元素。這種建筑板材的例子可在美國專利2,280,631,4,207,964,4,122,915,6,004,652,和6,319,572中得到,這些文件在此結(jié)合作為參考。然而,在這些專利中出現(xiàn)的穿孔的建筑板材,其通常包括的穿孔或者設(shè)計單元以諸如柵格板形式的明顯非隨機(jī)的方式均勻地排列,因此很難使板材具有如自然地生成一般的理想效果。
發(fā)明概述本發(fā)明提出了用于建筑設(shè)計中的板材的結(jié)構(gòu)孔板(structural web)或基板(matrix),其具有以非均勻分布的、且優(yōu)選是由明顯為不規(guī)則的構(gòu)圖所構(gòu)成的多個空隙,一些空隙通向、或者開口朝向板材的至少一個外表面,這一些空隙也可以在它們自身之間互相連通,從而使板材具有被穿孔的外觀。本發(fā)明還提出了該孔板或基板的制造方法。明顯為不規(guī)則的構(gòu)圖一般是指這樣一種空隙的布置,其中對于觀察者來說,不容易看見如在其它設(shè)計中出現(xiàn)的網(wǎng)格狀圖樣的設(shè)計要素的重復(fù)。明顯為不規(guī)則的構(gòu)圖可以包括這樣一種布置,其中空隙實際上是隨機(jī)分布的,以及這樣一種布置,其中空隙的不規(guī)則分布是依照例如數(shù)學(xué)運算法則構(gòu)造的非均勻分布??蛇x擇地,空隙之間也可以互相連通,從而產(chǎn)生出極其復(fù)雜的構(gòu)圖。
結(jié)合有依照本發(fā)明的結(jié)構(gòu)孔板的板材可以包含以各種各樣的方式,各種各樣的形狀構(gòu)造的空隙,該空隙諸如可以具有大體呈球形的形狀,或者其它連續(xù)的彎曲形狀,例如橢圓形,或者空隙具有基本上平的表面,諸如矩形,立方形,以及其它的多面體形狀,或者彎曲的和基本上是平的表面的組合,諸如圓錐形,圓柱形以及拋物線形狀。空隙可以是恒定的和/或不同的尺寸,可以或者貫穿內(nèi)部和板材的表面,或者在板材的局部分布。和板材的一個外表面連通的空隙可以不必直接或者間接地與相反的板材表面連通、其中該間接的連通亦即和另一個也和相反的板材表面連通的空隙連通,從而使光和聲音的傳播最小化??蛇x擇地,或者附加地,空隙可以布置為或者直接地、或者間接地與相反的表面連通。空隙可以具有各種不同的尺寸,以使得諸如光和聲音的傳播或者氣流具有所需的程度。
依照本發(fā)明的結(jié)構(gòu)孔板和板材可以不用依靠支承物或者依附建筑板材或者分隔件,如遮蓋所有東西的墻壁或者天花板,或者墻壁或者天花板的局部,或者在建筑板材中使用其它的方式。板材也可以被結(jié)合到可重置或可移動的隔離物系統(tǒng)中,例如在系統(tǒng)的隔離物中通過安裝天花板軌跡懸掛結(jié)構(gòu)孔板和板材,從而提供彈性的、功能性的、以及美觀的隔離物或者間隔物系統(tǒng)。依照本發(fā)明的板材另外也可以作為建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件來使用,諸如墻壁,天花板,橫梁或者柱子,也能對板材進(jìn)行堆?;蛘咂渌鼧?gòu)造以用作擱架,閣樓,桌子等等。這樣的板材可以具有足夠的剛性,無需其它的支承,作為建筑元件使用,或者它們可以與諸如框架、鋼梁、或者其它類型的支承結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的建筑元件進(jìn)行組合。依照本發(fā)明的板材可以用作對諸如掛在衣架上的服裝等的懸掛物件進(jìn)行支承,也可以用作對其它用于展示的物品的支承。
依照本發(fā)明的板材的外部形狀可以改變,以適應(yīng)所需的應(yīng)用。設(shè)計者在選擇所有的形狀時可以被提供很寬的范圍。例如板材可以是矩形、橢圓形,或者其它的形狀,或者源于他們的意圖、或者源于設(shè)計者的創(chuàng)造力所規(guī)定或者建議的形狀。當(dāng)設(shè)計者對揭示的本發(fā)明熟悉后,依照本發(fā)明的板材的合適的外形將不會是具有本領(lǐng)域常識的設(shè)計者的障礙。
由于它們極其新穎的構(gòu)造,依照本發(fā)明的板材提供了許多獨特的優(yōu)點。當(dāng)支承或者懸掛板材時,使至少一個穿孔表面在垂直方向上充分定向時,它們就可以被用來支承懸掛物或者裝配物體,使得諸如衣架上的衣服,照明燈,圖片等等,在那里進(jìn)行合適的系附。當(dāng)它們由合適的有色的、反射的、或者半透明的原材料制成時,它們可被用來提供獨特和高美感的聲音和光的變化。板材的形狀和結(jié)構(gòu),以及用于制造時的原材料選擇,都可以被用于調(diào)整和校正聲音的反射,例如,通過利用板材的消聲性質(zhì)來減少或者消除聲音的反射。
可以利用任何合適的制造方法以制造結(jié)合有依照本發(fā)明的結(jié)構(gòu)孔板的板材??梢詮墓腆w板材或者片狀材料中對板材進(jìn)行切割,研磨,鑄造,挖空,或者其它的加工。例如使用多軸的研磨機(jī)械,可以用手工或者用機(jī)械加工研磨的(mill)、鑄造的、挖空的板材。也可以通過放置小球或者氣球狀物到模子中對板材進(jìn)行澆鑄,所述模子具有矩形或者其它所需的所有板材的形狀,并且放置合適的原材料,所述原材料例如樹脂能夠設(shè)定或者固化成合適的剛性結(jié)構(gòu),模子內(nèi)部包括球或者氣球狀物。合適的剛性結(jié)構(gòu)通常是指用于特定使用的合適的硬度。例如,可以通過使用諸如混凝土的材料,而獲得具有合適的剛性、能作為建筑結(jié)構(gòu)部件使用的所需的板材結(jié)構(gòu)??蛇x擇地,或者附加地,通過在板材內(nèi)部結(jié)合各種各樣的建筑結(jié)構(gòu)部件或者部分,例如在里面澆鑄或者放置金屬線或者絲網(wǎng),框架,支架等等,可以改變或者增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的硬度和相應(yīng)的強(qiáng)度。在放進(jìn)模具的原材設(shè)定或者固化后,在澆鑄步驟中使用的氣球狀物或球被或者破壞性地、或者非破壞性地取出。
在一些實例中,可以提供具有空隙的板材,該空隙分布在預(yù)先設(shè)定的位置或構(gòu)圖處,并且在例如板材亦即孔板的邊緣具有互補(bǔ)的形狀,從而在板材的邊緣部分存在的空隙可以沒有明顯接縫地接合??障兑圆痪鶆虻男问交蛘呙黠@隨機(jī)的布置方式設(shè)置時,也可以保持無接縫的外觀。這有利于使鄰接的板材得到單個的、無明顯接縫的板材或者孔板外觀?!班徑印蓖ǔJ侵附M裝板材,從而使一個板材的外表面接觸另一個板材的外表面。“鄰接”因此包括堆?;蛘哐b配板材而得到一體板材的外觀。這可以通過例如使用標(biāo)準(zhǔn)的模制或者自動的原材料鑄形機(jī)器,諸如計算機(jī)程序控制的研磨機(jī)器,而得以實現(xiàn)。
依照本發(fā)明的板材可以用具有合適性能的任何原材料按照要求進(jìn)行制造,所述原材料的特性非限定性地包括強(qiáng)度,耐久性,抗腐蝕性,以及在一些應(yīng)用中的透明度和聲音的反射或吸收能力。內(nèi)部系統(tǒng)的設(shè)計者一旦熟悉了本發(fā)明揭示的內(nèi)容,這些很容易理解。例如,利用聚合體或者塑膠,諸如聚酯樹脂,聚亞安酯(PU)、包括PU樹脂(PUR)(F18)、PUR樹脂,硅橡膠等等,可以制造有彈性的和高耐用的板材。由于這些原材料對顏色、透明度、聲音和光的反射、或者吸收特性方面提供了寬的選擇范圍,同時還具有作為內(nèi)部或者外部部分或者板材的足夠的剛性和強(qiáng)度,應(yīng)用這些原材料是很有利的。類似地,可以通過選擇合適的原材料和覆蓋層來調(diào)節(jié)防火性能。板材也可以由諸如金屬、木材和石膏的非聚合體制成。通過使用合適的添加劑、色度、以及油漆,可以制造或者強(qiáng)化具有任何所需的色彩以及表面紋理的透明和/或半透明的板材。對于不透明板材的著色而言,模制、浸漬、或噴涂都將十分有效。
通過控制總體形狀,亦即單獨板材的長度、寬度和高度,以及控制其中的空隙的特性,諸如空隙的尺寸,以及被空隙占據(jù)的板材的體積與標(biāo)稱體積的百分比,可以使板材的強(qiáng)度和穩(wěn)定性及其聲或光反射特性適于特定的應(yīng)用。標(biāo)稱體積通常是指板材的總體積,包括空隙的體積。類似地,可以通過將板材合并在一起以獲得網(wǎng)效應(yīng)(net effect),或者通過選擇具有合適的強(qiáng)度和彈性特性的原材料,以獲得理想的特性,諸如強(qiáng)度。原材料強(qiáng)度、或者聲/光反射或者吸收的特性的選擇是容易理解的,并且依照本發(fā)明的板材比較適合使用這些原材料。
附圖的詳細(xì)描述
圖1示出依照本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案的立體圖。
圖2a示出依照本發(fā)明的可選擇的實施方案板材的部分橫截面示意圖,該板材包含有多個結(jié)構(gòu)孔板。
圖2b示出依照本發(fā)明的可選擇的實施方案板材的立體圖,該板材包含有多個結(jié)構(gòu)孔板。
圖3示出依照本發(fā)明的另一個實施方案的板材的立體圖,該板材具有集中在板材局部區(qū)域的空隙。
圖4a示出依照本發(fā)明的另一個實施方案板材的部分橫截面示意圖,其中的空隙不與相反的外表面相連通。
圖4b示出依照本發(fā)明的另一個實施方案板材的部分橫截面的示意圖,其中空隙與相反的外表面相連通。
圖5示出本發(fā)明優(yōu)選實施方案的大體呈球形的空隙的斜向視圖。
優(yōu)選實施方案的詳細(xì)描述參照圖1,依照本發(fā)明在建筑設(shè)計中使用的板材100包括結(jié)構(gòu)孔板101,該結(jié)構(gòu)孔板具有多個空隙102??障?02可以和至少板材的一個外表面103連通,而且該空隙可以具有各種各樣的尺寸和形狀,例如所描述的大致的球形。在優(yōu)選施實例中,可以不均勻地布置空隙,或者空隙可以以明顯不規(guī)則的構(gòu)圖在孔板101中布置,從而得到與海綿類似的穿孔表面。或者,空隙102也可以互相連通,例如在104處那樣。依照本發(fā)明的板材和結(jié)構(gòu)孔板可以包括不限定數(shù)量的空隙結(jié)構(gòu)以獲得理想的設(shè)計效果。例如可以布置在板材的一個或者多個局部部位中,或者它們也可以這樣布置空隙和單個的表面連通,而不與相反的表面連通。類似地,空隙也可以這樣布置空隙或者直接地、或者間接地和相反的表面連通。例如當(dāng)空隙直接和相反的表面連通時,空隙的尺寸超出板材的厚度,而當(dāng)間接連通時,單個空隙和一個表面連通,同時也和與相對表面連通著的孔相連通。
固體的含量,亦即,構(gòu)成孔板101的材料的體積與板材的標(biāo)稱體積的比率百分?jǐn)?shù),可以例如從將近100%到任意低的數(shù)值之間的很寬范圍內(nèi)變化,其中該標(biāo)稱體積也就是包括構(gòu)成孔板的材料的體積以及空隙的體積的本發(fā)明的板材的體積?;蛘撸景l(fā)明的板材可以通過空隙的體積與標(biāo)稱的板材的體積的比值來描述。例如,相對開放的板材可以具有大約25%的固體含量,或者可選擇地以具有的空隙描述出該板材,該空隙大約占有全部標(biāo)稱板材體積的75%。
固體含量的低限通常取決于板材中所用的材料,以及該板材被支承和使用的方式,諸如用作建筑構(gòu)造中的結(jié)構(gòu)元件,或用于支承物體的重量,該類物體諸如掛在衣架上且從空隙向下懸垂的衣物,或者放在由本發(fā)明的板材制成的架子或者桌子上的物體。對于一些使用的結(jié)構(gòu),使用的固體體積為25%甚至更低。低限并不是固定的;它可以根據(jù)生產(chǎn)板材的原材料的改變而改變。例如在特定的使用中,用于鋁的結(jié)構(gòu)板材的固體體積的低限比由硅橡膠制成的結(jié)構(gòu)板材的低限要小。
在優(yōu)選實施方案中,依照本發(fā)明板材的空隙的尺寸包括各種尺寸的大體呈球形的空隙,該尺寸至少具有下列尺寸中的一個大約0.25英寸到大約4.5英寸的平均直徑,并且具有大約50cc到大約650cc的體積。單個的大體球形或者橢圓形的空隙的平均直徑可以視為在三維參照系統(tǒng)中表達(dá)的空隙的若干特定直徑的算術(shù)平均值。具有這種構(gòu)型的板材具有容易被看見的空隙,并且用于裝飾以及分隔空間。該結(jié)構(gòu)也用于支承貨品,例如在服裝零售場所懸掛衣服。該結(jié)構(gòu)有利于板材的使用,所述板材用于懸掛貨物商品,例如衣架上的衣服,從而可以降低用戶的手指、衣服以及其它物件被空隙絆住的可能性。另外,施加到與板材表面連通的空隙邊緣的倒角或者其它鈍角進(jìn)一步地防止磨損和割傷物體,例如衣服和手指。在優(yōu)選實施方案中,在服裝零售設(shè)施的板材中可使用大于1/32英寸的半徑的倒角。
參照圖2a,板材具有與一個或者多個板材的表面相連通的空隙,并且大于空隙的直徑的一半的深度可以被制成多個結(jié)構(gòu)孔板,該結(jié)構(gòu)孔板互相相鄰布置,亦即多層結(jié)構(gòu),可以生產(chǎn)出單個的整壓板材。這種制造板材的方法有利于使用模制,從而不必進(jìn)行底切操作。
在多層結(jié)構(gòu)的優(yōu)選實施方案中,依照本發(fā)明的板材200包括多層結(jié)構(gòu)孔板201,202和203,還包括具有直徑205和深度206的空隙102??障?04的深度可以表示為厚度207和厚度208以及空隙部分210深度209之和??梢詫W(wǎng)201,202和203進(jìn)行研磨、模制或者其它的加工,不使例如底切成為必需的操作,并且對網(wǎng)在外表面211進(jìn)行互相之間的粘附或者其它的固定,從而制成表面無縫的板材200,而不會在層間的接縫出現(xiàn)明顯的間斷面,該板材具有其深度206超過它的直徑205的一半的空隙204。空隙102進(jìn)一步包括在外部暴露的邊緣部分上的傾斜面,以防止接觸到邊緣的用戶或者物件被絆住或割傷。
參照圖2b,可以用末端相鄰的多個孔板構(gòu)成大的板材,從而形成單個的無明顯接縫的板材,在接縫處沒有明顯的間斷。這便于載運板材以及移動板材通過門,進(jìn)入電梯,上下樓梯等等。在多層結(jié)構(gòu)的可選擇實施方案中,板材250包括在外表面或者邊緣216相鄰的結(jié)構(gòu)孔板213和214,以形成單個的無明顯接縫的板材。
參照圖3,依照本發(fā)明可選擇的實施方案的板材300包括結(jié)構(gòu)孔板101,所述結(jié)構(gòu)孔板具有多個設(shè)置于板材300的局部或者集中部分的空隙102。
可以將空隙布置在各種變化的構(gòu)造中。例如可以這樣布置空隙,使空隙與一個外表面連通在一起,而不與相反的表面連通。參照圖4a,板材具有結(jié)構(gòu)孔板101,該結(jié)構(gòu)孔板布置有空隙401,空隙401與單個外表面402相連通,而不與相反的外表面連通。類似地,空隙的布置也可以使空隙或者直接或者間接地與相反的表面相連通。參照圖4b,空隙404直接與外表面402和外表面403相連通,外表面403與外表面402朝向相反??障犊梢蚤g接地和相反的表面連通,例如,空隙405和外表面403連通,也與和外表面402相連通的空隙406相連通,另外,空隙408和409分別與外表面402和403相連通,而且均與空隙407相連通。
參照圖5,通過對在三維參照系統(tǒng)的各維度上的特定直徑進(jìn)行平均,可以得到大體呈球形或者橢圓形的空隙的平均直徑。例如,空隙501的平均直徑501是直徑502,503,504的算術(shù)平均值。
以上描述的實施方案僅為示例,并非用以限制本發(fā)明。那些對于本領(lǐng)域熟練的技術(shù)人員而言可以很容易地認(rèn)識到的對本發(fā)明進(jìn)行的各種修改和變化,均不脫離本發(fā)明的實質(zhì)和范圍。因而,本發(fā)明不受所附權(quán)利要求之外的任何限制。
權(quán)利要求
1.用于建筑設(shè)計的板材,包括具有多個空隙的結(jié)構(gòu)孔板,各空隙以不均勻的構(gòu)圖布置,多個空隙中的至少一些與板材的至少一個外表面相連通,從而使該至少一個外表面具有被穿孔的外觀。
2.用于建筑設(shè)計的板材,包括具有多個空隙的結(jié)構(gòu)孔板,各空隙以一種明顯為不規(guī)則的構(gòu)圖布置,多個空隙中的至少一些與板材的至少一個外表面相連通,從而使該至少一個外表面具有被穿孔的外觀。
3.權(quán)利要求2的板材,其特征在于,表面明顯為不規(guī)則的構(gòu)圖是隨機(jī)的。
4.權(quán)利要求2的板材,其特征在于,多個空隙中的至少一些與一個外表面相連通,而不與相反的另一個表面相連通。
5.權(quán)利要求2的板材,其特征在于,多個空隙中的至少一些互相連通。
6.權(quán)利要求2的板材,其特征在于,限定空隙的板材的內(nèi)表面是連續(xù)彎曲的。
7.權(quán)利要求6的板材,其特征在于,空隙的的平均直徑在大約0.25英寸到大約4.5英寸之間。
8.權(quán)利要求6的板材,其特征在于,連續(xù)彎曲的內(nèi)表面大體呈球形。
9.權(quán)利要求2的板材,其特征在于,空隙占據(jù)少于或者等于板材的總標(biāo)稱體積的大約75%。
10.權(quán)利要求2的板材,其特征在于,孔板的固體容量大于或者等于板材的總標(biāo)稱體積的大約25%。
11.權(quán)利要求2的板材,其特征在于,至少一些空隙設(shè)置在設(shè)定位置,從而允許多個板材互相鄰接,而在接縫處沒有明顯的間斷。
12.權(quán)利要求2的板材,其特征在于,與板材的外表面相連通的空隙具有至少大約為1/32英寸的倒角半徑。
13.權(quán)利要求2的板材,其特征在于,形成結(jié)構(gòu)孔板的材料能夠被固化成適當(dāng)?shù)膭傂越Y(jié)構(gòu)。
14.權(quán)利要求2的板材,其特征在于,空隙集中在板材的至少一個局部。
15.權(quán)利要求2的板材,其特征在于,空隙體積在大約50cc到大約650cc之間。
16.用于建筑設(shè)計的板材,包括多個結(jié)構(gòu)孔板,每個結(jié)構(gòu)孔板具有以明顯為不規(guī)則的構(gòu)圖來布置的多個空隙,多個空隙中的至少一些與板材的一個外表面相連通,從而使該外表面具有被穿孔的外觀,各結(jié)構(gòu)孔板互相鄰接,形成單個的無明顯接縫的結(jié)構(gòu)孔板。
17.用于建筑設(shè)計的板材,包括具有多個空隙的結(jié)構(gòu)孔板,限定空隙的結(jié)構(gòu)孔板內(nèi)部表面大體呈球形,空隙以明顯為不規(guī)則的構(gòu)圖來布置,多個空隙中的至少一些與板材的至少一個外表面相連通,從而使該至少一個外表面具有被穿孔的外觀。
18.用于建筑設(shè)計的板材,包括結(jié)構(gòu)孔板,該結(jié)構(gòu)孔板具有多個大體呈球形的空隙,空隙以明顯為不規(guī)則的構(gòu)圖來布置,多個空隙中的至少一些與板材的至少一個外表面相連通,從而使該至少一個外表面具有被穿孔的外觀,所述空隙具有下列尺寸中的至少一個在大約0.25英寸到大約4.5英寸尺寸范圍內(nèi)的平均直徑,以及大約50cc到大約650cc之間的體積。
19.用于建筑設(shè)計的板材,該板材的局部被以非均勻構(gòu)圖的空隙形成空心,空隙朝板材的外表面開口,從而使該外表面具有被穿孔的外觀。
20.制造用于建筑設(shè)計的板材的方法,包括將多個工件置于模具內(nèi),所述工件具有,對于多個空隙的形狀和尺寸而言,適當(dāng)?shù)男螤詈统叽?;將工件和可固化的原材料放入模具;以及在模具中的可固化的原材料被固化后,從模具中取出工件?br>
21.權(quán)利要求20的方法,其特征在于,物體包括下列中的至少一個多個氣球狀物;以及多個球。
22.權(quán)利要求20的方法,其特征在于,從模具中破壞性地取出工件。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于建筑設(shè)計的板材的結(jié)構(gòu)孔板或者基板,該板材諸如用于外部的建筑板材,用于內(nèi)部或者空間分隔的板材,墻壁或者天花板建筑結(jié)構(gòu)板材,桌子,架子等等。更具體地說,本發(fā)明是一種用于建筑設(shè)計中的孔板,其包括具有多個空隙的結(jié)構(gòu)孔板或基板,這些空隙設(shè)于明顯不規(guī)則的結(jié)構(gòu)中,其中的一些空隙和板材的外表面連通,并且一些空隙也在它們之間互相連通,從而使板材具有與海綿類似的被穿孔的外觀。本發(fā)明還提供一種上述孔板的制造方法。
文檔編號B28B11/12GK1549760SQ02817033
公開日2004年11月24日 申請日期2002年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月31日
發(fā)明者R·庫哈斯, R 庫哈斯 申請人:R·庫哈斯, R 庫哈斯