徐衛國
徐衛國,清華大學(xué)建筑學(xué)院教授、前建筑系系主任,現任清華大學(xué)深圳國際院未來(lái)人居研究院常務(wù)副院長(cháng),DADA聯(lián)合發(fā)起人。
2003年以來(lái)一直從事數字設計及數字建造研究,通過(guò)教學(xué)、科研、工程、策展、出版等多種渠道推動(dòng)了數字建筑在中國的發(fā)展,目前在該領(lǐng)域出版有17本著(zhù)作、發(fā)表140多篇論文,并獲得多項國際國內獎項,如2018年獲得世界機器人建筑協(xié)會(huì )ROB|ARCH“技術(shù)運用獎”;2019年獲得世界建筑新聞獎WAN “最佳技術(shù)運用獎”金獎,2020年世界建筑節WAF2020CHINA 年度優(yōu)秀作品獎,2020年獲中國建筑學(xué)會(huì )建筑教育獎;2021年獲世界建筑節WAFC杰出設計獎;2021年獲第五屆中國出版政府獎-圖書(shū)獎。
本次講座將介紹數字建筑設計及建筑智能建造的概念;闡述作為智能建造重要方式的機器人3D打印建造技術(shù)的發(fā)展前景;介紹演講者本人在機器人3D打印混凝土建造方面的技術(shù)研發(fā)及一系列實(shí)踐作品。
數字建筑設計,顧名思義就是數字技術(shù)與建筑設計的結合。通過(guò)計算生成建筑形態(tài),依靠算法和程序推動(dòng)設計的發(fā)展。數字建筑設計不僅改變了建筑師的設計思考方式,重新定義了設計過(guò)程,還徹底改變了設計、加工、施工的組織方式。在設計的過(guò)程中,建筑師、結構工程師、軟件工程師、材料工程師、加工廠(chǎng)商、施工技術(shù)人員通力合作完成設計。房屋智能建造,即用機器人或智能系統代替人工進(jìn)行房屋的建造,是一個(gè)物質(zhì)建造的過(guò)程。通過(guò)設計輸出的虛擬建造信息為依據,展開(kāi)部件的數控加工與現場(chǎng)的智能施工,同時(shí)延續虛擬建造的數字信息流,繼續優(yōu)化修正已有的數字信息,直至項目建成交付。機器人3D打印混凝土建造技術(shù),是房屋智能建造的一種方式,它基于數字建筑設計及機器人自控系統,將3D打印技術(shù)與特種混凝土材料技術(shù)相結合而產(chǎn)生的創(chuàng )新房屋及環(huán)境建造應用技術(shù)。它具有較高的材料可塑性,在成型過(guò)程中無(wú)需模板支撐,不僅可構筑各種傳統的標準形體,并且可創(chuàng )造優(yōu)美的曲面不規則形體。機器人3D打印混凝土建造,具有明顯的技術(shù)特點(diǎn):從算法生形,到物質(zhì)堆疊的全過(guò)程,需要系統性控制,遵循復雜性科學(xué)理論;從建造對象來(lái)看,又兼具了體系化、安全性及可實(shí)用性;機器人3D打印混凝土房屋是一種新的建筑體系,是將“原位打印”與“預制打印”相結合的,一種現場(chǎng)裝配式體系。
該書(shū)屋的設計起于概念草圖,之后用MAYA軟件根據使用需求實(shí)體建模,并進(jìn)行空間形體及結構合理性推敲確定實(shí)施模型,其后通過(guò)打印路徑規劃及打印程序編寫(xiě)完成數字文件,再以此數字文件驅動(dòng)機器人3D打印設備進(jìn)行混凝土材料的逐層堆疊打印,從而建成這一曲面形體的圖書(shū)小屋。該圖書(shū)小屋總面積約30平方米,可容納15人進(jìn)行各種活動(dòng)。用于該書(shū)屋打印的材料為團隊自主研發(fā)的纖維混凝土,其間不加鋼筋、建造中不用模板;書(shū)屋的打印用了2臺機器臂打印系統,一臺原位打印建筑基礎及主體結構,另一臺現場(chǎng)預制打印弧墻及穹隆頂,每臺打印設備需要2人操作,施工過(guò)程中總共需要4-5位施工人員參加。書(shū)屋的墻體構造采用空心墻體設計,其間填充保溫砂漿形成保溫隔熱墻體;該書(shū)屋的建筑表面有2種肌理,一種為疊層打印所形成的層疊表面,另一種為精心設計的編織圖案肌理,后者位于入口側墻,讓人具有細膩的感覺(jué)。
▲上海書(shū)屋虛擬動(dòng)態(tài)模型?清華大學(xué)建筑學(xué)院徐衛國教授團隊
▲上海書(shū)屋概念草圖和設計模型?清華大學(xué)建筑學(xué)院徐衛國教授團隊
▲上海書(shū)屋原位打印建造過(guò)程?清華大學(xué)建筑學(xué)院徐衛國教授團隊
▲上海書(shū)屋實(shí)景鳥(niǎo)瞰?清華大學(xué)建筑學(xué)院徐衛國教授團隊
此外,徐衛國教授還分享了徐州園博會(huì )中建科技館、美國露營(yíng)地服務(wù)用房、貴州民居、武家莊娟子農宅、肯尼亞低造價(jià)住宅、機器人3D打印花園(2022深圳香港雙城雙年展)、深圳會(huì )展中心3D打印公園以及上海智慧灣步行橋等工程案例。
▲徐州園博會(huì )中建科技企業(yè)館?清華大學(xué)建筑學(xué)院徐衛國教授團隊
▲貴州民居?香港大學(xué)林君翰、清華大學(xué)建筑學(xué)院徐衛國教授團隊
▲深圳會(huì )展中心3D打印公園?荷清數字建筑科技
▲武家莊娟子民居?清華大學(xué)建筑學(xué)院徐衛國教授團隊
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