建造方式的革新:3D混凝土打印开启高效结构的复兴

德国/荷兰-Herrmann教授和Spaeth教授（吕贝克应用技术大学）是计算建模和数字结构设计领域的先驱，他们与3D混凝土打印专家Vertico和全球建筑材料领导企业西卡合作，在一项旨在融合尖端技术与传统建筑原理的合作中，共同打造了这个开创性的亭子。这个创新项目通过将古老的结构原理与尖端的生产技术相结合，让我们重新思考目前所使用材料建造的方式，为古老的结构原理注入了新的活力。

这个亭子展示了3D混凝土打印的力量，克服了传统的制造限制。该产品在2023年Nordbau上揭晓，这是北欧最大的紧凑型建筑贸易交易会，位于石勒苏益格-荷尔斯泰因州诺伊姆斯特。

结构的整体形状是从基于结构模拟的计算找形过程产生的，该过程生成了一个仅压缩的壳体结构。外壳几何形状被镶嵌成平面六边形瓷砖，以便在平面印刷床上进行高效打印。镶嵌方法也简化了单个石块之间的连接接缝。虽然传统的砌砖通过均匀砖块之间的锥形砂浆接缝产生曲率，但六边形的曲率是由每个六边形石块的单独倾斜的周长产生的，这使得每块石块的整体形状都有曲率，从而导致石块之间的平行间隙。

由此形成的亭子由102块互锁石头组成的圆顶组成，直径跨度约4.5m。亭子的所有102块不同的石头均由 Vertico 通过3D打印在创纪录的 2 天打印时间内而成。从设计到生产的全数字化过程及灵活的3D打印可以为石块生成各种不同的几何形状，以及无需额外的努力即可获得随后的整体形状。

亭子的主要亮点
结构效率：亭子是结构独创性的证明。它遵循优先考虑形式和功能的旧建筑原则。通过利用3D混凝土打印技术，有效结构的形状变得具有成本效益。当我们走向一个潜在资源稀缺和建筑结构排放的时代时，材料的有效利用尤为重要。亭子旨在复兴结构高效设计。

可拆卸设计：打破传统的“建造和拆除”方法，这个亭子的设计着眼于未来。在2023年北欧Nordbau 展出后，该结构将被拆卸，然后在一个尚未公布的地点重新组装。这种对“可拆卸设计”的承诺不仅减少了浪费，而且展示了可持续的施工方法。由于石块之间的接缝仅受到压缩力的作用，因此砂浆仅用于补偿公差。因此，石块的接触表面涂有非粘合剂以消除张力的潜在传递，并更容易地拆卸。

最佳材料使用：认识到材料性能的重要性，亭子在最有效的地方使用材料，在设计中消除弯矩，使用混凝土进行压缩，使用钢材进行拉伸。这是为了在未来进行战略性材料选择，最大限度地减少所用材料，提高结构的寿命和强度。

教育和实践经验：这座非凡亭子的建造和设计不仅是一项工程壮举，也是一个独特的学习机会。作为大学课程的一部分，建筑和工程课程的硕士生同样积极参与其创建。这种实践经验为未来的建筑提供了宝贵的见解，培养下一代建筑师、工程师和建设者的成长。

吕贝克应用技术大学、Vertico和西卡之间的合作展示了技术如何能够潜在地复兴永恒的建筑原则，从而产生可持续、高效和美观的结构。

来源：生态和绿色低碳混凝土