扎哈事务所用3D打印造了座混凝土「桥」,一根钢筋都没用!

一起设计 2021-07-22 22:45
Striatus 
3D打印技术应用



不久前,一座造型独特的拱形砖桥出现在今年的威尼斯国际建筑双年展 (Giardini della Marinaressa) 的场地上,引起了路人的好奇与关注。


它名为 「Striatus 」,是一座 16x12 米的人行天桥。由 3D 打印的预制混凝土板组装而成。
流畅的外形依靠其自身张力即可站立,无需依靠任何钢筋或粘合剂加固,是世界上第一座将传统建筑技术与先进的计算机设计、工程和机器人制造技术相结合的建筑作品。


Striatus 是由 Zaha Hadid Architects算法设计研究组(ZHACODE)ETHZ(瑞士苏黎世联邦理工学院)、incremental3D(in3D)共同合作的一个项目,并由 Holmic 付诸实现。


Striatus 的设计展现了传统砖石构造和先进技术的完美结合,同时也提供了一种能让预算减半的建造思路:和传统钢筋混凝土楼板制造工艺相比,运用 Striatus 的设计和制造方法能节约 70% 的混凝土用量,甚至还可以节约 90% 的钢材!


不光如此,易于组装和可重复使用的优点未来也许将真正颠覆建筑业——改变我们设计和建造建筑的根本,究竟如何实现?今天就让我们一窥究竟。





01

设计流程 


设计团队通过 Striatus 的设计,试图建立起一种新的混凝土语言,以几何力学为原则,探索建筑形体的力量与强度。集成设计、工程、制造和施工,Striatus 项目也的确重新定义了传统的跨学科关系。


通过使用开源计算框架 COMPAS 进行复杂计算,得到十分精确的构件参数,共计 53 块混凝土组件,从而形成不需要砂浆或钢筋的“条纹”式压缩结构构件。


机械臂模拟打印时,每块构件都有唯一编号,出浆流量、压力、时间也都会有固定比例。


实际操作时才能做到分毫不差,每个块平均有 500 个打印层


ZHA对作品的解构更多是寻求建筑的有机性,提倡景观建筑的思想,ZHA希望将人们从传统的空间中抽离,内外空间统一且和谐的融合。

这座桥的外形也是朝着这一理念进行设计,同时还要综合考虑力学特性。





02

3D打印施工工艺


Striatus 「条纹」的名称反映了组成预制件的最微小的子结构——混凝土条状体的概念逻辑和制造过程。每一根「条纹」都是一次成型的,中间没有断点和接缝。


这些像面条一样的混凝土条经过精确的堆叠保证了结构的高度压缩状态,强度自然也是加倍的。

一直盯着3D打印的过程看,似乎还有点解压▽


3D 打印不仅避免了大量使用一次性模具造成的浪费和人工成本,而且还可以远距离生产制造,不会对环境造成影响。


打印好的组件直接打包装车,用小船就可直接运往展馆现场。





03

现场装配


整座拱形桥的装配过程可简单概括为:搭、拼、拆。

通过施工模拟可以直观的看出,每一块预制件并不是直接拼装的,而是需要借助事先搭好的模板支架▽


木模组成网格状的桥身,为混凝土构件提供应力支撑,钢拉杆在组装时解决拱的水平推力,这样装配的第一步就完成啦。


接着,把坐着小船运来的混凝土组件拆包,沿着桥的五处基座进行逐个拼合。


同时,为了减少摩擦,桥拱的组块之间还会添加橡胶垫 ▽


自下而上的纯手工拼装混凝土构件 ▽


施工过程安全、干净,完全不像我们印象中脏乱差的工地现场。


几位老师傅正在吊装最后一块拱桥构件 ▽


全部拼装完成,不留一丝泥浆的痕迹。


对桥面结构进行测量验收▽


最后,拆除木制模具和钢支架就行了。


细心的朋友可能发现了,这种方法仿佛和古时候用石头建造桥梁的方式如出一辙。


没错,Striatus 的设计的确是对传统建筑工艺的延续,但却是用科技的力量加以改进。


该桥梁结构在建造时不需要砂浆,因此可以拆除砌块并在场地以外的其他地方组装。此外,展览结束时,还可以分离和回收桥体的组件材料。


Striatus 的设计最大程度上节约了材料,从而减轻对环境的影响。其结构采用无需粘合剂的干式装配,零件可重复利用。


△设计图纸© Zaha Hadid Architects

作为一种现代混凝土的新语言,Striatus 通过结构性、装配式、环境友好的设计,为混凝土的应用开辟了无限可能。

点击观看完整视频介绍 ▽



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