數(shù)字化設計、3D打印以及機器人如何運用于建筑設計，建筑師應該如何將材料與社區(qū)營造融合，拓展了以人為本的建筑技術邊界？近日，隨著來自中國同濟大學教授、建筑師袁烽獲得國際建筑師協(xié)會三年獎的奧古斯特·佩雷（August Perret）建筑技術獎，建筑與技術的話題再一次引發(fā)思考。
《澎湃新聞·藝術評論》本期聚焦于袁烽、徐衛(wèi)國等人運用的機器人技術建造的建筑項目。
7月6日，國際建筑師協(xié)會三年獎的奧古斯特·佩雷（August Perret）建筑技術獎頒獎典禮在哥本哈根舉辦，來自中國同濟大學教授、建筑師袁烽獲得該獎。
同濟建院袁烽教授，斬獲國際建筑師協(xié)會(UIA)奧古斯特·佩雷（August Perret）建筑技術獎
袁烽從事機器人建造研究15年，致力把機器人引入中國的建筑學科。15年里，他從0開始，完成了機器人設計建造房子的突破。2022年，他的團隊完成的成都瑞雪展示中心，該建筑的智能建造率達到90%，是中國目前建造率最高的建筑之一。袁烽將工業(yè)機械臂引入到建筑學科，讓機器人進入到建筑業(yè)，讓人工智能參與建筑從設計到建造的全過程。他希望真正改變行業(yè)，將人們從低效、粗放、危險的建造中解放出來。
奧古斯特·佩雷建筑技術獎設立于1961年，比1979年的普利茲克獎早18年，是建筑設計領域的最高獎項之一，袁烽也是這個獎項設立62年以來，第一次得獎的中國人。在這一技術獎項中，獲獎者都是在建造和設計上重要的革新力量，如高技派建筑師諾曼·福斯特，低技派建造代表坂茂，巴黎蓬皮杜藝術中心的建筑師皮亞諾和羅杰斯等。
近日，袁烽在接受媒體采訪時表示，“確實前面有20多次的頒獎當中，沒有中國人的身影，中國人在文化層面有很多的貢獻，但是對于技術層面一直是回避的，或者說，我們一直是在應用的狀態(tài)?！彼f：“10余年前，全球有不超過10個團隊在推動這件事情?！?/p>
成都瑞雪展示中心鳥瞰圖
成都瑞雪展示中心建筑外觀
成都瑞雪展示中心建成于2022年，是袁烽的代表性成果。該建筑面積為1836平方米，更是實現(xiàn)了近90%的智能建造化率。相比于傳統(tǒng)的設計與建造，建筑師將自己空間想象力與計算設計相融合，再由機器建造工廠把所需的建筑部件加工好，運到現(xiàn)場進行點對點拼裝。相比于傳統(tǒng)的設計和建造，這樣的方式精準、高效，可以最大限度減少資源浪費，減少對人力資源的依賴。據(jù)悉，除了地面部分是混凝土澆筑，瑞雪所有的建造，從木結構的安裝，從屋面的表皮材料，全部都實現(xiàn)了數(shù)字化建造。
瑞雪展示中心位于成都新津區(qū)的天府農(nóng)博園內(nèi)，包含展覽展示、劇場、辦公3大功能，共有4個空間。整個建筑猶如一座連綿起伏的白色小山，卷起層層雪，又像一條白色絲綢落在了地面，柔美，富于動感。整個屋面是用可回收材料的改性塑料3D打印而成，屋面面積近2200平方米，由4150塊打印板構成，全部在工廠根據(jù)設計精準定制，沒有完全相同的兩塊。
成都瑞雪展示中心戶外劇場
成都瑞雪展示中心內(nèi)部
當然，對于建筑師來說，空間是很重要的。建筑內(nèi)部，人們可以看到裸露的木結構。在瑞雪展示中心，建筑師通過一個個小的、短的木頭相互承接，最終通過木制構件的彼此相接，形成一個受力穩(wěn)固的屋面結構。“中國的傳統(tǒng)，你走進一個寺廟，你會發(fā)現(xiàn)整個都是木結構的感覺，通過材料的建構來實現(xiàn)的一個整體，從精神本源上講，還是有中國的一個情結在里面?！痹谒磥恚ㄖ煵粦搧G掉屬于自己的文化傳統(tǒng)、文化自信，同時也要面對這個時代的技術。在他看來，數(shù)字化是手段，建筑師要尊重材料，并把美學表達出來。
袁烽2015年自主研發(fā)的桁架機械臂，臂展11米跨度，可以負載125公斤，能在11米到14米的范圍里實現(xiàn)自由加工
當然，這樣的實踐也是從體量較小的案例開啟的。在2015年，袁烽為上海西岸設計了池舍。池舍的基地是廢棄的舊工業(yè)遺址，場地上滿是廢棄的磚頭，建筑師則試圖將這里打造成一個復合藝術空間，在緊湊的建筑內(nèi)疊合了展示收藏、創(chuàng)作討論、休息交流等多重藝術活動。為此，建筑師保留了原有建筑的外圍護墻體，進行基本的性能改善和結構加固后獲得最大化的展廳空間。
建筑外圍采用了和老建筑相協(xié)調(diào)的青磚形成其面向園區(qū)的主要界面，而入口位置的輕輕一掀，形成的褶皺肌理既形成了房子最讓人印象深刻的形式處理，又表現(xiàn)了建筑物的基本表情。而為了完成傳統(tǒng)工藝無法精確實現(xiàn)的砌筑方式，袁烽讓機器人現(xiàn)場識別抓取材料，并自行砌筑。池舍的外墻，將回收自老建筑的古老灰磚與先進的機械臂在場建設工藝相結合，采用一個具有張力的曲面形態(tài)，表現(xiàn)池舍的勃勃生機。
位于上海的池舍
機器人砌筑池舍
而近年來，數(shù)字建造的案例也屢見不鮮。在去年的深圳雙年展的論壇中，清華大學建筑學院教授徐衛(wèi)國則從數(shù)字設計和智能建造的研究切入，講述了數(shù)字設計和智能建造的優(yōu)勢。他以3D打印的花園、經(jīng)濟適用房等建筑作品為例，講述了數(shù)字建造的優(yōu)勢，“智能建造本身包含了2個方面，第一個方面是虛擬建造，即在電腦中將房子建一遍。第二部分是物質(zhì)型建造，基于已有的數(shù)據(jù)文本，將虛擬建造的結果在實際工地上用材料、智能設備建造，縮短周期，提高了效率。而從造價角度來講，造價也比較低。而從環(huán)保角度來說，運用環(huán)保用料，并能做出不同形狀的建筑?！?/p>
徐衛(wèi)國《機器人3D打印花園》??UABB，攝影：胡康榆
深圳寶安3D打印公園
徐衛(wèi)國負責的項目有深圳寶安3D打印公園。這一公園位于深圳國際會展中心17號館前，用地面積5523.3平方米，建設過程中使用了4套機器人打印設備，從設計到建成用時共計3個月。該項目的實施，創(chuàng)造了新的城市環(huán)境建設模式。
這一項目基于數(shù)字建筑設計及機器人自控系統(tǒng)，將3D打印公園設計以自然與科技結合為理念，圍繞設計概念“溪谷清流”，打造全國首座3D打印混凝土綠地花園。據(jù)悉，建筑師團隊在模擬場地日后的人群活動規(guī)律后，通過人流熱度分析并用奇異吸引子算法生成公園總體規(guī)劃雛形，在此基礎上建立公園的虛擬三維模型，再基于三維模型，進行公園實物3D打印路徑規(guī)劃，并完成所有園林景觀實物的建造。最后，結合設計概念，進行綠化的種植、完成整個公園的建設。
深圳寶安3D打印公園施工現(xiàn)場
蜿蜒的道路曲線和自然起伏的地形融合在一起，模擬清泉流淌于溪谷間的形態(tài)，造型生動靈活的園林小品與水平延展的地形有機結合，創(chuàng)造出獨特的自然空間。技術與特種混凝土材料技術相結合。
園區(qū)內(nèi)所有3D打印景觀小品以“水”的靈動作為原初設計思想，突出機器人3D打印技術在建造曲面造型時的優(yōu)勢：例如，場地北側(cè)開出一朵象征生機與幸運的三葉草，寄托著健康、真愛與名譽的祈愿；場地南端溪水形成一道回旋，正中間開出象征深圳市的勒杜鵑花，歡迎著四面八方的來客；花壇座椅、擋土墻的造型都融入了水流靈動的曲線之中，呼應深圳建設全球海洋中心城市的未來愿景。
深圳寶安3D打印公園，主題雕塑
深圳寶安3D打印公園，3D打印花格鋪注冷瀝青路面
深圳寶安3D打印公園，管廊亭
在海外，同樣擁有不少這樣的機器人建造案例。如土耳其建筑事務所 Melike Alt?n???k Architects利用機器人、無人機與3D打印等技術打造出了一座能“自我建造”的機器人科學博物館。
該建筑位于韓國首爾，該博物館希望支持機器人公眾教育，增加公眾對機器人的了解和興趣。這一博物館在推動和促進整個社會的科學技術和創(chuàng)新中發(fā)揮催化作用，不僅要展示機器人，而且實際上從設計制造到建筑和服務都將由機器人負責。機器人將組裝博物館的金屬外墻，在建筑信息模型（BIM）系統(tǒng)的帶領下對金屬板進行模塑組裝、焊接和拋光。另外，3D打印技術被用于博物館周圍的混凝土景觀。
機器人科學博物館
機器人科學博物館內(nèi)部
此外，在2019年，SOM建筑設計事務所為芝加哥建筑雙年展設計了一座混凝土展館。這一展示館是使用先進機器人制造技術建造的未來建筑系統(tǒng)的縮小原型。該項目同時是一個景點和展廳，展示減少混凝土結構碳足跡的設計方法。據(jù)悉，利用這種使用先進機器人進行混凝土塑形的可持續(xù)建造技術，耗材量和廢物量將比傳統(tǒng)系統(tǒng)使用少20％的混凝土，并且達到20％的減碳量。
混凝土展館
建筑數(shù)字建造的最大的意義，是針對建筑業(yè)一直以來的粗放發(fā)展、浪費大、碳排放高等問題，借由人機協(xié)作的機器智能來真正改寫產(chǎn)業(yè)發(fā)展。袁烽說，“正如在馬車時代出現(xiàn)了內(nèi)燃機，人類就此告別了馬車時代，迎來汽車時代。如今，機器人的出現(xiàn)，勢必帶領建筑業(yè)迎來新時代?！?/p>
（本文綜合自一條、有方空間、建筑師瘋?cè)嗽骸⑴炫刃侣劥饲跋嚓P報道等）
鄂公網(wǎng)安備 42010302001612號 