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專家風(fēng)采
徐衛(wèi)國(guó)
時(shí)間:2023-07-06    來(lái)源:中國(guó)混凝土與水泥制品協(xié)會(huì)    分享:

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專家風(fēng)采


徐衛(wèi)國(guó),清華大學(xué)建筑學(xué)院教授、前建筑系系主任,現(xiàn)任清華大學(xué)深圳國(guó)際院未來(lái)人居研究院常務(wù)副院長(zhǎng),DADA聯(lián)合發(fā)起人。


2003年以來(lái)一直從事數(shù)字設(shè)計(jì)及數(shù)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(shù)字建筑在中國(guó)的發(fā)展,目前在該領(lǐng)域出版有17本著作、發(fā)表140多篇論文,并獲得多項(xiàng)國(guó)際國(guó)內(nèi)獎(jiǎng)項(xiàng),如2018年獲得世界機(jī)器人建筑協(xié)會(huì)ROB|ARCH“技術(shù)運(yùn)用獎(jiǎng)”;2019年獲得世界建筑新聞獎(jiǎng)WAN “最佳技術(shù)運(yùn)用獎(jiǎng)”金獎(jiǎng),2020年世界建筑節(jié)WAF2020CHINA 年度優(yōu)秀作品獎(jiǎng),2020年獲中國(guó)建筑學(xué)會(huì)建筑教育獎(jiǎng);2021年獲世界建筑節(jié)WAFC杰出設(shè)計(jì)獎(jiǎng);2021年獲第五屆中國(guó)出版政府獎(jiǎng)-圖書(shū)獎(jiǎng)。


本次講座將介紹數(shù)字建筑設(shè)計(jì)及建筑智能建造的概念;闡述作為智能建造重要方式的機(jī)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(jī)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。


報(bào)告概要


數(shù)字建筑設(shè)計(jì),顧名思義就是數(shù)字技術(shù)與建筑設(shè)計(jì)的結(jié)合。通過(guò)計(jì)算生成建筑形態(tài),依靠算法和程序推動(dòng)設(shè)計(jì)的發(fā)展。數(shù)字建筑設(shè)計(jì)不僅改變了建筑師的設(shè)計(jì)思考方式,重新定義了設(shè)計(jì)過(guò)程,還徹底改變了設(shè)計(jì)、加工、施工的組織方式。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中,建筑師、結(jié)構(gòu)工程師、軟件工程師、材料工程師、加工廠商、施工技術(shù)人員通力合作完成設(shè)計(jì)。房屋智能建造,即用機(jī)器人或智能系統(tǒng)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(shè)計(jì)輸出的虛擬建造信息為依據(jù),展開(kāi)部件的數(shù)控加工與現(xiàn)場(chǎng)的智能施工,同時(shí)延續(xù)虛擬建造的數(shù)字信息流,繼續(xù)優(yōu)化修正已有的數(shù)字信息,直至項(xiàng)目建成交付。機(jī)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(shù)字建筑設(shè)計(jì)及機(jī)器人自控系統(tǒng),將3D打印技術(shù)與特種混凝土材料技術(shù)相結(jié)合而產(chǎn)生的創(chuàng)新房屋及環(huán)境建造應(yīng)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(gòu)筑各種傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)形體,并且可創(chuàng)造優(yōu)美的曲面不規(guī)則形體。機(jī)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(tǒng)性控制,遵循復(fù)雜性科學(xué)理論;從建造對(duì)象來(lái)看,又兼具了體系化、安全性及可實(shí)用性;機(jī)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(yù)制打印”相結(jié)合的,一種現(xiàn)場(chǎng)裝配式體系。


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重點(diǎn)工程案例
上海書(shū)屋

該書(shū)屋的設(shè)計(jì)起于概念草圖,之后用MAYA軟件根據(jù)使用需求實(shí)體建模,并進(jìn)行空間形體及結(jié)構(gòu)合理性推敲確定實(shí)施模型,其后通過(guò)打印路徑規(guī)劃及打印程序編寫(xiě)完成數(shù)字文件,再以此數(shù)字文件驅(qū)動(dòng)機(jī)器人3D打印設(shè)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(tuán)隊(duì)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(tái)機(jī)器臂打印系統(tǒng),一臺(tái)原位打印建筑基礎(chǔ)及主體結(jié)構(gòu),另一臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制打印弧墻及穹隆頂,每臺(tái)打印設(shè)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(gòu)造采用空心墻體設(shè)計(jì),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(shè)計(jì)的編織圖案肌理,后者位于入口側(cè)墻,讓人具有細(xì)膩的感覺(jué)。

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▲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(wèi)國(guó)教授團(tuán)隊(duì)

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▲上海書(shū)屋概念草圖和設(shè)計(jì)模型?清華大學(xué)建筑學(xué)院徐衛(wèi)國(guó)教授團(tuán)隊(duì)

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▲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(wèi)國(guó)教授團(tuán)隊(duì)

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▲上海書(shū)屋實(shí)景鳥(niǎo)瞰?清華大學(xué)建筑學(xué)院徐衛(wèi)國(guó)教授團(tuán)隊(duì)

此外,徐衛(wèi)國(guó)教授還分享了徐州園博會(huì)中建科技館、美國(guó)露營(yíng)地服務(wù)用房、貴州民居、武家莊娟子農(nóng)宅、肯尼亞低造價(jià)住宅、機(jī)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。

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▲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(wèi)國(guó)教授團(tuán)隊(duì)

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▲貴州民居?香港大學(xué)林君翰、清華大學(xué)建筑學(xué)院徐衛(wèi)國(guó)教授團(tuán)隊(duì)

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▲深圳會(huì)展中心3D打印公園?荷清數(shù)字建筑科技

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▲武家莊娟子民居?清華大學(xué)建筑學(xué)院徐衛(wèi)國(guó)教授團(tuán)隊(duì)

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