建築是循環經濟的一環,Zaha Hadid Architects和Block Research Group在威尼斯以混凝土3D列印Striatus人行步橋

正如ZHA(Zaha Hadid Architects)所說明的,「Striatus」這個名字反映了它的結構邏輯和製造過程,混凝土被精確地列印成與主要結構力正交的層,以創建一個不需要砂漿或鋼筋的「條紋」純壓力結構系統。

由於這種結構不需要砂漿,這些砌塊可以在不同的地方拆卸和重新組裝。如果不再需要這種建築,材料可以簡單地被分離和回收,3D列印可用於建造承重混凝土結構,所需的材料大大減少,也不需要鋼筋或砂漿。來自ETH 的Block Research Group研究人員、ZHA建築師事務所以及其他來自工業界的合作夥伴合作,在威尼斯的一座人行步橋展示效果。

Striatus目前正在威尼斯建築雙年展的Giardini della Marinaressa花園展出,展期將持續至2021年11月。

威尼斯Striatus人行步橋/Zaha Hadid Architects

數位製造:3D列印混凝土砌塊構成

Striatus是一座拱形的無加固砌體人行橋,由3D列印的混凝土砌塊構成,組裝過程中不採用粘合劑。這座16×12公尺的人行橋結合了大師級建造者的傳統技術,以及電腦參數設計、工程和機器人製造技術。

3D列印的混凝土砌塊構成 威尼斯Striatus人行步橋/Zaha Hadid Architects
3D列印的混凝土砌塊構成
建築型態生成/Zaha Hadid Architects
建築型態生成,威尼斯Striatus人行步橋/Zaha Hadid Architects

新的混凝土建築語彙

Striatus提出了一種新的混凝土建築語彙,結構合理、製造方法明確、對生態負責,並且能夠憑借精確的設計顯著節約成本。Striatus最佳化了砌體結構、3D混凝土列印(3DCP)和當代設計之間相互關聯的特性,提出了一種能夠替代傳統混凝土建築的可行提案。

以幾何形狀獲得強度 威尼斯Striatus人行步橋/Zaha Hadid Architects
以幾何形狀獲得強度

威尼斯Striatus人行步橋/Zaha Hadid Architects 威尼斯Striatus人行步橋/Zaha Hadid Architects

藉由巧妙的幾何形體以取得結構強度

Striatus是一個無加固的混凝土結構,藉由巧妙的幾何形體以取得結構強度,混凝土可被視為一種人工石材,擁有最好的受壓行為,在拱形和拱頂結構中,材料可以被精確地放置,進而使力在純粹的壓縮中傳遞到支撐物上。這種情況下,結構的強度是藉著幾何形狀而產生的,而不是像傳統的混凝土樑柱和水平樓板那樣,以低效率的方式堆積材料,不僅有利於顯著減少營造空間所需的材料數量,同時還能夠鼓勵人們更多地使用低強度、低污染的材料進行建造。

力學分析幾何構成 威尼斯Striatus人行步橋/Zaha Hadid Architects
力學分析幾何構成
幾何形式代表力量的傳遞 威尼斯Striatus人行步橋/Zaha Hadid Architects
幾何形式代表力量的傳遞
橋樑下方可看到清晰的3D混凝土列印痕跡 威尼斯Striatus人行步橋/Zaha Hadid Architects
橋樑下方可看到清晰的3D混凝土列印痕跡

威尼斯Striatus人行步橋/Zaha Hadid Architects

建築也是循環經濟的一環

Striatus採用循環設計,僅在需要的地方放置材料,進而大幅減少了其對環境造成的影響。Striatus採用乾式組裝,不使用鋼筋和粘合劑,可以反復地進行安裝、拆卸、重組或更換用途,充分地展示了永續發展性的3R原則(Reduce, Reuse, Recycle)在混凝土結構中的成功應用。

採用乾式組裝,不使用鋼筋和粘合劑 威尼斯Striatus人行步橋/Zaha Hadid Architects
採用乾式組裝,不使用鋼筋和粘合劑

機器人3D混凝土列印和典型的擠壓式3D列印不同,Striatus採用的是雙組(2K)混凝土墨水以及相配套的列印頭和泵送裝置,能夠採取一個6軸的多方位機械臂精準地列印不均勻層和非平行層。這種新一代3D混凝土列印技術與拱形砌體設計相結合,其生產出的構件可以在無需任何加固或後加拉力的條件下實現承重。

採用的是雙組(2K)混凝土墨水以及相配套的列印頭和泵送裝置,能夠採取一個6軸的多方位機械臂精準地列印不均勻層和非平行層 威尼斯Striatus人行步橋/Zaha Hadid Architects
採用的是雙組(2K)混凝土墨水以及相配套的列印頭和泵送裝置,能夠採取一個6軸的多方位機械臂精準地列印不均勻層和非平行層
採用的是雙組(2K)混凝土墨水以及相配套的列印頭和泵送裝置,能夠採取一個6軸的多方位機械臂精準地列印不均勻層和非平行層 威尼斯Striatus人行步橋/Zaha Hadid Architects
採用的是雙組(2K)混凝土墨水以及相配套的列印頭和泵送裝置,能夠採取一個6軸的多方位機械臂精準地列印不均勻層和非平行層
列印過程 威尼斯Striatus人行步橋/Zaha Hadid Architects
列印過程

顛覆性的未來

預計在未來30年內,全球將竣工3000億平方公尺的新樓層,而樓板本身的重量將佔據大多數高層建築(10層以上)重量的40%以上,Striatus建造方式的引入將真正地顛覆建築行業,改變人們設計和建造環境的方式,進而更好地應對我們所處時代的決定性挑戰。

威尼斯Striatus人行步橋/Zaha Hadid Architects 威尼斯Striatus人行步橋/Zaha Hadid Architects

建築圖

 

剖面圖B 威尼斯Striatus人行步橋/Zaha Hadid Architects
剖面圖B
剖面圖A 威尼斯Striatus人行步橋/Zaha Hadid Architects
剖面圖A
立面圖C 威尼斯Striatus人行步橋/Zaha Hadid Architects
立面圖C
立面圖B 威尼斯Striatus人行步橋/Zaha Hadid Architects
立面圖B
立面圖A 威尼斯Striatus人行步橋/Zaha Hadid Architects
立面圖A
平面圖 威尼斯Striatus人行步橋/Zaha Hadid Architects
平面圖
效果圖 威尼斯Striatus人行步橋/Zaha Hadid Architects
效果圖
概念圖 威尼斯Striatus人行步橋/Zaha Hadid Architects
概念圖

作品資訊

建築師:Block Research Group, Zaha Hadid Architects
總樓地板面積:50 m²
竣工: 2021年
攝影:naaro, in3d, Alessandro Dell’Endice, Tom van Mele
設計團隊:Tom Van Mele, Alessandro Dell’Endice, Philippe Block
結構工程:Tom Van Mele, Alessandro Dell’Endice, Sam Bouten, Philippe Block
結構設計:Vishu Bhooshan, Philip Singer, Tommaso Casucci
3D列印:Johannes Megens, Georg Grasser, Sandro Sanin, Nikolas Janitsch, Janos Mohacsi
混凝土專家:Benito Carrion, Jose Manuel Arnau
施工:Alessandro Dell’Endice, Tom Van Mele
物流:Alessandro Dell’Endice, Tom Van Mele, Michele Alverdi, Ricardo de Pablos, José Luis Romero
模板工程師:Ackermann GmbH
鋼結構:Pletscher
雷射雕刻/藝術作品/廣告牌:ZB Laser
放樣:L2F Architettura
合作廠商:Holcim, incremental3D