3D技术革新的建筑发展应对
1 引言
自上世纪50-60年代的现代建筑诞生至今,建筑界在设计及建造上,思路方法依然在当时建筑理论设定的大框架内延续发展。设计上,数字化技术可随机生成蕴含变化规律的图案、形体,丰富了空间造型,开拓了设计者的思维,推进了快速标准化、规范化制图和建模推敲造型、空间的发展。建造上,可借助电脑实现建筑建造进程的模拟和控制,实现预制标准的工业化操作。但是即使如此,领先的数字化生成技术与传统建造技术之间所产生的脱节矛盾,使得由计算机辅助生成的建筑空间形体,依然需要由传统的材料组构和传统的建造工艺来建造。此矛盾不仅使创意空间实现的可能性受限,而且即使实现,往往工程操作繁琐复杂,建造代价不菲。而在信息时代的当下,个性化的空间设计追求成为追捧,这使得该矛盾尤为突显,成为建筑进步发展的重要阻力和瓶颈之一。何种建造方式才能填补与数字化设计技术之间的不平衡发展,新的建筑时代何时才会来临? 成为建筑界的关注焦点。
2 技术变革下的建筑发展应对回顾
纵观西方建筑发展史,各时期建筑均在材料工艺和建造技术的发展支持下,建造出满足当时社会需求的空间,形成有别于前时代的建筑风格。古罗马建筑运用以天然火山灰为活性材料的天然混凝土,创造了有别于古希腊梁柱结构的拱券结构,满足了当时对大空间的需求,形成新的建筑艺术形式。拜占庭建筑,砖的运用及砖砌技术的发展,孕育了帆拱技术,使建筑有了向高处发展的可能性。哥特建筑能有高耸入云的建筑造型,得益
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于当时的结构体系发展。文艺复兴重视“人”和现实世界观念的艺术思潮,催生了世俗建筑类型的发展,带来建筑体系的根本革命。 现代建筑因社会需求、新材料、新技术和艺术理论等各因素集聚引发建筑变革,最终摆脱了传统建筑形式的束缚,创造出有别于之前的全新的建筑结构、形式、施工工艺和新的建筑理论,并延续发展至今。此后,建筑形体、风格等因建筑材料、施工工艺中的一项或多项因素的改进,形成在某方面的特色创新。那么,在当下的信息时代,追求个性体现的社会新需求,随着3D技术的兴起和发展,将带来何种建筑应对变革。 3 社会新需求和新技术
3.1 新的生活方式衍生新的建筑需求
在网络和多媒体技术的支持下,信息时代在传统的信息传递物质载体外,创建了可实现信息交互的电子网络渠道。它从根本上改变了人们的生产、生活方式和文化审美趋向,催生出新的建筑空间需求。
(1) 追求多功能的复杂建筑空间。“无纸化”办公、电子商务等生产、生活方式上的调整,带来足不出户就能与外界保持紧密联系的时空分离式工作和生活方式。但强化体现个人爱好的空间追求时,个体依然需要和社会保持密切联系的心理需求,催生了私人、公共空间之间的互融需求,表现在对多重功能组合的复杂建筑空间的追求。如已经流行的包含办公、居住、购物、娱乐等集中式多功能综合体,使个体在尽情享受私密空间时,能近距离地接触社会。
(2) 偏爱个性、可变的建筑空间。先进的网络媒体技术,可将其它地方的空间感知转化为媒体的感知,制造出实体环境不存在的虚拟现实,
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由此产生互动、可变的空间体验价值取向[1]。在建筑上,除表现为电子空间介入形成虚化的空间表现,更多地表现为对能体现个体特征的多元可变空间的喜好。
3.2 3D打印技术(3D printing) 的兴起
3D打印技术(3D printing)通过烧结或粘接“构造的微小单元(粉末或颗粒),一层一层地累积“增加”成整块原材料[2]”,被誉为“第三次工业革命”开始的主要标志。它打破了遏制传统制造业的核心问题――建模,无需建模即可精确打印出计算机上生成的形体。自投入工业化生产至今,已经相对成熟地运用于众多领域,在建筑行业,亦已经逐渐以树脂、生物材料为主要材料,推广应用于打印建筑模型,而且随着合适的建筑打印材料(如无机胶凝材料 )出现,相应推动了3D打印建筑的社会应用进程。
传统的建筑构筑方式和3D打印建造技术,在原理上基本都属于增材制造(窑洞类传统建筑其中有减材和增材两种建造方式),都是将各建筑元素组合构成整体。它们之间最大的差别在于:①3D打印建筑能在计算机控制下,由机械装置自动完成,提高了建造的自动化程度,减少了人力、物力成本;②无需模具,就能精确打印出计算机上生成的复杂形体,这是目前传统建造方式上存在的短板,则是3D打印建造的亮点,形体越复杂,它的优势越大。
(1) 3D打印的建造工艺[2]
建筑领域中的3D打印,目前典型的应用工艺有两种:①轮廓构筑(CC=Contour Crafter ) :这是针对建筑物墙体建造设计而改良的3D
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