建造方式的革新：3D混凝土打印開啟高效結(jié)構(gòu)的復(fù)興

來源：生態(tài)和綠色低碳混凝土

德國(guó)/荷蘭-Herrmann教授和Spaeth教授（呂貝克應(yīng)用技術(shù)大學(xué)）是計(jì)算建模和數(shù)字結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的先驅(qū)，他們與3D混凝土打印專家Vertico和全球建筑材料領(lǐng)導(dǎo)企業(yè)西卡合作，在一項(xiàng)旨在融合尖端技術(shù)與傳統(tǒng)建筑原理的合作中，共同打造了這個(gè)開創(chuàng)性的亭子。這個(gè)創(chuàng)新項(xiàng)目通過將古老的結(jié)構(gòu)原理與尖端的生產(chǎn)技術(shù)相結(jié)合，讓我們重新思考目前所使用材料建造的方式，為古老的結(jié)構(gòu)原理注入了新的活力。

這個(gè)亭子展示了3D混凝土打印的力量，克服了傳統(tǒng)的制造限制。該產(chǎn)品在2023年Nordbau上揭曉，這是北歐最大的緊湊型建筑貿(mào)易交易會(huì)，位于石勒蘇益格-荷爾斯泰因州諾伊姆斯特。

△3D混凝土打印擠出機(jī) 來源: Vertico

結(jié)構(gòu)的整體形狀是從基于結(jié)構(gòu)模擬的計(jì)算找形過程產(chǎn)生的，該過程生成了一個(gè)僅壓縮的殼體結(jié)構(gòu)。外殼幾何形狀被鑲嵌成平面六邊形瓷磚，以便在平面印刷床上進(jìn)行高效打印。鑲嵌方法也簡(jiǎn)化了單個(gè)石塊之間的連接接縫。雖然傳統(tǒng)的砌磚通過均勻磚塊之間的錐形砂漿接縫產(chǎn)生曲率，但六邊形的曲率是由每個(gè)六邊形石塊的單獨(dú)傾斜的周長(zhǎng)產(chǎn)生的，這使得每塊石塊的整體形狀都有曲率，從而導(dǎo)致石塊之間的平行間隙。

△3D混凝土打印亭子，展示石頭。 來源: Vertico

由此形成的亭子由102塊互鎖石頭組成的圓頂組成，直徑跨度約4.5m。亭子的所有102塊不同的石頭均由 Vertico 通過3D打印在創(chuàng)紀(jì)錄的 2 天打印時(shí)間內(nèi)而成。從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的全數(shù)字化過程及靈活的3D打印可以為石塊生成各種不同的幾何形狀，以及無需額外的努力即可獲得隨后的整體形狀。

亭子的主要亮點(diǎn)
結(jié)構(gòu)效率：亭子是結(jié)構(gòu)獨(dú)創(chuàng)性的證明。它遵循優(yōu)先考慮形式和功能的舊建筑原則。通過利用3D混凝土打印技術(shù)，有效結(jié)構(gòu)的形狀變得具有成本效益。當(dāng)我們走向一個(gè)潛在資源稀缺和建筑結(jié)構(gòu)排放的時(shí)代時(shí)，材料的有效利用尤為重要。亭子旨在復(fù)興結(jié)構(gòu)高效設(shè)計(jì)。

可拆卸設(shè)計(jì)：打破傳統(tǒng)的“建造和拆除”方法，這個(gè)亭子的設(shè)計(jì)著眼于未來。在2023年北歐Nordbau 展出后，該結(jié)構(gòu)將被拆卸，然后在一個(gè)尚未公布的地點(diǎn)重新組裝。這種對(duì)“可拆卸設(shè)計(jì)”的承諾不僅減少了浪費(fèi)，而且展示了可持續(xù)的施工方法。由于石塊之間的接縫僅受到壓縮力的作用，因此砂漿僅用于補(bǔ)償公差。因此，石塊的接觸表面涂有非粘合劑以消除張力的潛在傳遞，并更容易地拆卸。

△展品支撐結(jié)構(gòu) 來源: Vertico

最佳材料使用：認(rèn)識(shí)到材料性能的重要性，亭子在最有效的地方使用材料，在設(shè)計(jì)中消除彎矩，使用混凝土進(jìn)行壓縮，使用鋼材進(jìn)行拉伸。這是為了在未來進(jìn)行戰(zhàn)略性材料選擇，最大限度地減少所用材料，提高結(jié)構(gòu)的壽命和強(qiáng)度。

教育和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)：這座非凡亭子的建造和設(shè)計(jì)不僅是一項(xiàng)工程壯舉，也是一個(gè)獨(dú)特的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)。作為大學(xué)課程的一部分，建筑和工程課程的碩士生同樣積極參與其創(chuàng)建。這種實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)為未來的建筑提供了寶貴的見解，培養(yǎng)下一代建筑師、工程師和建設(shè)者的成長(zhǎng)。

呂貝克應(yīng)用技術(shù)大學(xué)、Vertico和西卡之間的合作展示了技術(shù)如何能夠潛在地復(fù)興永恒的建筑原則，從而產(chǎn)生可持續(xù)、高效和美觀的結(jié)構(gòu)。