扎哈事務(wù)所用3D打印造了座混凝土「橋」，一根鋼筋都沒用！

來源：一起設(shè)計(jì)網(wǎng)



3D打印技術(shù)應(yīng)用

不久前，一座造型獨(dú)特的拱形磚橋出現(xiàn)在今年的威尼斯國(guó)際建筑雙年展 (Giardini della Marinaressa) 的場(chǎng)地上，引起了路人的好奇與關(guān)注。




它名為 「Striatus 」，是一座 16x12 米的人行天橋。由 3D 打印的預(yù)制混凝土板組裝而成。

流暢的外形依靠其自身張力即可站立，無(wú)需依靠任何鋼筋或粘合劑加固，是一座將傳統(tǒng)建筑技術(shù)與先進(jìn)的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)、工程和機(jī)器人制造技術(shù)相結(jié)合的建筑作品。



Striatus 是由 Zaha Hadid Architects的算法設(shè)計(jì)研究組（ZHACODE）、ETHZ（瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院）、incremental3D（in3D）共同合作的一個(gè)項(xiàng)目，并由 Holmic 付諸實(shí)現(xiàn)。



Striatus 的設(shè)計(jì)展現(xiàn)了傳統(tǒng)磚石構(gòu)造和先進(jìn)技術(shù)的完美結(jié)合，同時(shí)也提供了一種能讓預(yù)算減半的建造思路：和傳統(tǒng)鋼筋混凝土樓板制造工藝相比，運(yùn)用Striatus 的設(shè)計(jì)和制造方法能節(jié)約 70% 的混凝土用量，甚至還可以節(jié)約 90% 的鋼材！


不光如此，易于組裝和可重復(fù)使用的優(yōu)點(diǎn)未來也許將真正顛覆建筑業(yè)——改變我們?cè)O(shè)計(jì)和建造建筑的根本，究竟如何實(shí)現(xiàn)？今天就讓我們一窺究竟。



設(shè)計(jì)流程

設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)通過 Striatus 的設(shè)計(jì)，試圖建立起一種新的混凝土語(yǔ)言，以幾何力學(xué)為原則，探索建筑形體的力量與強(qiáng)度。集成設(shè)計(jì)、工程、制造和施工，Striatus 項(xiàng)目也的確重新定義了傳統(tǒng)的跨學(xué)科關(guān)系。




通過使用開源計(jì)算框架 COMPAS 進(jìn)行復(fù)雜計(jì)算，得到十分精確的構(gòu)件參數(shù)，共計(jì) 53 塊混凝土組件，從而形成不需要砂漿或鋼筋的“條紋”式壓縮結(jié)構(gòu)構(gòu)件。




機(jī)械臂模擬打印時(shí)，每塊構(gòu)件都有唯一編號(hào)，出漿流量、壓力、時(shí)間也都會(huì)有固定比例。



實(shí)際操作時(shí)才能做到分毫不差，每個(gè)塊平均有 500 個(gè)打印層



ZHA對(duì)作品的解構(gòu)更多是尋求建筑的有機(jī)性，提倡景觀建筑的思想，ZHA希望將人們從傳統(tǒng)的空間中抽離，內(nèi)外空間統(tǒng)一且和諧的融合。

這座橋的外形也是朝著這一理念進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)還要綜合考慮力學(xué)特性。



3D打印施工工藝

Striatus 「條紋」的名稱反映了組成預(yù)制件的最微小的子結(jié)構(gòu)——混凝土條狀體的概念邏輯和制造過程。每一根「條紋」都是一次成型的，中間沒有斷點(diǎn)和接縫。




這些像面條一樣的混凝土條經(jīng)過精確的堆疊保證了結(jié)構(gòu)的高度壓縮狀態(tài)，強(qiáng)度自然也是加倍的。

一直盯著3D打印的過程看，似乎還有點(diǎn)解壓




3D 打印不僅避免了大量使用一次性模具造成的浪費(fèi)和人工成本，而且還可以遠(yuǎn)距離生產(chǎn)制造，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成影響。




打印好的組件直接打包裝車，用小船就可直接運(yùn)往展館現(xiàn)場(chǎng)。




現(xiàn)場(chǎng)裝配

整座拱形橋的裝配過程可簡(jiǎn)單概括為：搭、拼、拆。

通過施工模擬可以直觀的看出，每一塊預(yù)制件并不是直接拼裝的，而是需要借助事先搭好的模板支架




木模組成網(wǎng)格狀的橋身，為混凝土構(gòu)件提供應(yīng)力支撐，鋼拉桿在組裝時(shí)解決拱的水平推力，這樣裝配的第一步就完成啦。



接著，把坐著小船運(yùn)來的混凝土組件拆包，沿著橋的五處基座進(jìn)行逐個(gè)拼合。



同時(shí)，為了減少摩擦，橋拱的組塊之間還會(huì)添加橡膠墊




自下而上的純手工拼裝混凝土構(gòu)件



施工過程安全、干凈，完全不像我們印象中臟亂差的工地現(xiàn)場(chǎng)。



幾位老師傅正在吊裝最后一塊拱橋構(gòu)件


全部拼裝完成，不留一絲泥漿的痕跡。



對(duì)橋面結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)量驗(yàn)收



最后，拆除木制模具和鋼支架就行了。

該橋梁結(jié)構(gòu)在建造時(shí)不需要砂漿，因此可以拆除砌塊并在場(chǎng)地以外的其他地方組裝。此外，展覽結(jié)束時(shí)，還可以分離和回收橋體的組件材料。