3D打印混凝土橋來了“打印”的房子還會遠(yuǎn)嗎?
1月12日,目前世界最大規(guī)模的混凝土3D打印步行橋在上海寶山智慧灣落成。這座橋由清華大學(xué)(建筑學(xué)院)-中南置地數(shù)字建筑研究中心徐衛(wèi)國教授團(tuán)隊設(shè)計研發(fā)。
該橋全長26.3米,寬度3.6米,橋梁結(jié)構(gòu)借取了中國古代趙州橋的結(jié)構(gòu)方式,采用單拱結(jié)構(gòu)承受荷載,拱腳間距14.4米,其規(guī)模遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于此前荷蘭、西班牙落成的兩座混凝土3D打印橋。
這座步行橋采用了三維實體建模,橋欄板呈飄帶式造形,與橋拱一起構(gòu)筑出輕盈優(yōu)雅的體態(tài)。同時,該橋的橋面板采用了腦紋珊瑚的形態(tài),珊瑚紋之間的空隙填充細(xì)石子,形成園林化的路面。
在進(jìn)入實際打印施工之前,該橋進(jìn)行了1:4縮尺實材橋梁破壞試驗,其強度可滿足站滿行人的荷載要求。
構(gòu)件的打印材料則為聚乙烯纖維混凝土添加多種外加劑組成的復(fù)合材料,經(jīng)過多次配比試驗及打印實驗,目前已具有可控的流變性滿足打印需求。新型混凝土材料的抗壓強度達(dá)到65mpa,抗折強度達(dá)到15mpa。
據(jù)介紹,當(dāng)前在3D混凝土打印建造方面,國內(nèi)外有相當(dāng)多的科研機構(gòu)及建造公司一直致力于這方面的技術(shù)攻關(guān),但尚未真正將這一技術(shù)用于實際工程。這座步行橋的落成,標(biāo)志著這一技術(shù)從研發(fā)到實際工程應(yīng)用邁出了可喜的一步,也標(biāo)志著我國3D混凝土打印建造技術(shù)進(jìn)入世界先進(jìn)水平。
值得一提的是,整體橋梁工程的打印用了兩臺機器臂3D打印系統(tǒng),共用450小時打印完成全部混凝土構(gòu)件,與同等規(guī)模的橋梁相比,它的造價只有普通橋梁造價的三分之二,同時該橋梁主體的打印及施工未用模板,未用鋼筋,大大節(jié)省了工程花費。
創(chuàng)新為源突破3D打印技術(shù)瓶頸
中南置地與清華大學(xué)的共同研發(fā)合作計劃始于2017年。
中南置地方面介紹,此前在制定健康住宅標(biāo)準(zhǔn)之時,中南置地就意識到數(shù)字技術(shù)對建筑未來發(fā)展的重要影響,基于共同的認(rèn)識以及對行業(yè)發(fā)展的使命感,中南置地與清華大學(xué)建筑學(xué)院聯(lián)合成立了“數(shù)字建筑聯(lián)合研究中心”,以期為產(chǎn)業(yè)升級迭代和應(yīng)對社會勞動力變化提供一定的科研支持。
據(jù)介紹,在一年多的時間里,研究中心的研究項目囊括了混凝土打印、數(shù)字設(shè)計、智能建造、機械臂、BIM逆向建模、虛擬現(xiàn)實技術(shù)、時空行為大數(shù)據(jù)、互動建筑等與社區(qū)建設(shè)息息相關(guān)的課題,并自主研發(fā)了新材料、新設(shè)備,實現(xiàn)了數(shù)項成果。這座3D打印步行橋就是其中的重要成果之一。
在機械臂相關(guān)課題上,研究中心已經(jīng)成功實現(xiàn)機械臂協(xié)同打印,創(chuàng)造了空間曲面形體,打破了鋼筋混泥土?xí)r代里橫平豎直的結(jié)構(gòu)限制。
“清華大學(xué)(建筑學(xué)院)-中南置地數(shù)字建筑研究中心”還創(chuàng)新發(fā)明了“機器臂自動砌筑系統(tǒng)”,與國際國內(nèi)現(xiàn)有砌磚系統(tǒng)不同,首次把機器臂自動砌磚與3D打印砂漿結(jié)合在一起,形成全自動一體化智能建造系統(tǒng);并在世界上率先把該系統(tǒng)運用于實際施工現(xiàn)場,建成一座“磚藝迷宮花園”。
中南置地方面表示,當(dāng)前已經(jīng)有3D打印而成的座椅,在中南置地西安項目的園林中投入使用。這些座椅造型美觀,品質(zhì)優(yōu)良,且施工速度極快。未來,這些科研成果成熟后,也會陸續(xù)運用到中南置地項目施工中,提升建筑營造的智能化與科技化水平。未來的預(yù)期是能夠3D打印帶自由結(jié)構(gòu)的混凝土房子。
著力研發(fā)開啟智能建造新時代
隨著我國人口紅利的消失,建設(shè)工程對于勞動力的需求將越來越供不應(yīng)求,智能建造將是解決這一問題的重要渠道,它將推動我國建筑工業(yè)的轉(zhuǎn)型升級,3D打印作為智能建造的重要方式,在工程建設(shè)的智能化發(fā)展中將發(fā)揮重要作用。
中南置地方面表示,這正是其投入3D打印技術(shù)研發(fā)的初心。未來,中南置地將憑借其多年行業(yè)積累的經(jīng)驗,與清華大學(xué)(建筑學(xué)院)-中南置地數(shù)字建筑研究中心一起,利用技術(shù)再一次為中國房地產(chǎn)行業(yè)樹立標(biāo)桿,并為傳統(tǒng)的房地產(chǎn)行業(yè)開啟智能建造新時代。
上海易居房地產(chǎn)研究院總監(jiān)嚴(yán)躍進(jìn)指出,在當(dāng)前“房住不炒”的模式下,這種技術(shù)創(chuàng)新很可貴。這兩年,傳統(tǒng)的房地產(chǎn)經(jīng)常是單純地將房價漲跌作為衡量標(biāo)準(zhǔn)。但隨著房子越來越回歸到居住的屬性和功能上,這些創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用未來會更加廣泛,尤其是后續(xù)在保障房、公共租賃住房、普通的商品化租賃住房等方面。這樣的技術(shù)應(yīng)用會很廣泛,也是房地產(chǎn)供應(yīng)端很好的導(dǎo)向。
編輯:王琲建
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