上海
“切片舞蹈”Dance of Sections项目是2021年东南大学建筑学院与瑞士苏黎世联邦理工学院(ETH)数字建筑技术研究所联合研究成果。东南大学运算所的华好副教授团队与ETH的Benjamin Dillenburger教授团队共同开展了“性能化3D打印建筑”研究，并与中国先进增材制造企业合作，从建筑学的角度充分挖掘3D打印混凝土工艺与运算化设计的潜力。
本期谷.专栏将分享以上研究的相关成果。
▲Dance of Sections 空间概念图
©东南大学建筑学院
独特建筑结构与空间
营造个性化的空间体验
一百多年来钢筋混凝土工艺促成的多米诺体系（Dom-Ino）塑造了现代主义建筑师的设计思维与手法，而新兴的3D打印混凝土具有极大的平面自由度，并衍生出了现场整体打印、构件预制打印、打印模具等多种施工方式。
该项目根据3D打印工艺设计了独特的建筑结构与空间，营造了个性化的空间体验。此外，打印构件的几何形状进行了性能优化，以获得更高效的结构形式。结合预应力后张法，建筑的结构由预制打印的构件装配而成，其构造细节也整合在了打印工艺中。
▲工厂3D混凝土打印
©东南大学建筑学院
切片式预制与空间营造
Prefabricated Sections and Space Construction
尽管现有3D混凝土打印工艺具有极大的平面自由度，但它并不利于制造水平或悬挑构件。不过，当水平打印的构件翻转90度后，就可以形成水平的楼板或者悬挑。不同的构件可以组装形成一个建筑的切片，多个切片连续排列就很自然地形成了建筑空间。
©东南大学建筑学院
由陈智深、殷子衡设计的“切片舞蹈”项目充分发挥了切片建造方法的可能性，创造了连续变化的室内空间体验。建筑的洞口和构造的细节（如地面龙骨，部分家具等）可以一体化3D打印成型，这提升了建造的效率。
▲空间原型
©东南大学建筑学院
▲连续变化的空间体验
©东南大学建筑学院
拓扑优化与打印路径生成
Topology Optimization and Printing Path Generation
与传统钢筋混凝土相比，3D打印切片建造方法的优势在于混凝土材料的拓扑优化（topology optimization）分布，更高效地发挥了混凝土材料的受压性能。基于在软件Rhinoceros中python和C#的二次开发，可以实现形状的拓扑优化和材料性能模拟并生成3D混凝土打印的路径和G-code文件。
©东南大学建筑学院
3D混凝土打印与预应力后张法
3D Concrete Printing and post-tensioning Method
联结多个打印切片的新型建造方式需要考虑诸多因素。首先，每个切片的尺寸、构造需适合混凝土打印机器，所以每个切片被分成四个构件。在打印完成后，特制的速干型混凝土使得构件（也可在工地附近打印）自身具有足够的强度，以便于运输和吊装。
其次，构件组装过程中如何精确的匹配，并避免碰撞导致构件边缘的损伤是一个关键问题。本项目在构件的端部设计了柔和的锯齿形曲面，便于定位安装，且安装到位后不易脱落和损坏。最后，把所有切片用钢索串起后收紧，即采用后张法(post-tensioning)将其连成一个整体结构。由于每个截面是由4个组件组装而成的，需兼顾整体与局部的稳定性，因此相邻截面的接缝交错布置。
▲后张法建造
©东南大学建筑学院
▲混凝土3D打印
©东南大学建筑学院
▲1:5混凝土打印切片
©东南大学建筑学院
l 项目团队
东南大学建筑学院团队:华好，陈智深，殷子衡，刘一歌，彭子轩，邵嘉妍，贺思远，姚秀凝，王蓓，周洁羽
苏黎世联邦理工学院团队：Benjamin Dillenburger, Ana Anton, Andrei Jipa, Remy Clémente
技术顾问：杨波（东南大学建筑设计研究院），蔺喜强（杭州冠力）
合作企业：基准方中建筑设计有限公司
混凝土3D打印企业：杭州冠力智能科技有限公司（建研华测）
l 谷专栏 l
欢迎高校及科研机构、企业科学家加入谷专栏，与业界分享对推动增材制造发展起关键作用的共性基础科研与应用成果，欢迎扫描下方图片二维码提交您的信息。
l视频号新动态l
知之既深 行之则远
三维世界｜全球视角
白皮书下载 l 请申请3D科学谷QQ群：106477771
投稿或合作请加微信 l daisylinzhu
或将稿件发送至 l 2509957133@qq.com
更多关注请登陆www.3dsciencevalley.com
特别声明：以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布，本平台仅提供信息存储服务。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.
