世界上第一座“智能建造”的花园 建筑学院 • 2018-07-20 上午7:00 • 建筑设计, 深读设计, 资讯 一座“砖艺迷宫花园” 由徐卫国教授领衔的清华大学（建筑学院）-中南置地数字建筑研究中心，发明了“机器臂自动砌筑系统”，与国际国内现有砌砖系统不同，首次把机器臂自动砌砖与3D打印砂浆结合在一起，形成全自动一体化智能建造系统；并在世界上首次把该系统运用于实际施工现场，建成一座“砖艺迷宫花园”。 花园鸟瞰图 砖艺迷宫 花园概览 自动砌筑系统改变了一般砌砖系统的抓砖方式、而是采取了由气泵控制的吸砖器吸砖的方法，可以用于砌筑富于变化排列的砖块砖墙而不至于碰撞；同时，砂浆打印可以更准确地将砂浆定位。 花园位置 砖艺迷宫花园位于冬奥砖艺小镇武家庄村（张家口市下花园定方水乡）；由于村内拥有乡域唯一的砖厂，近年来武家庄的改造建设大面积使用了红砖作为建筑及装饰材料，因而成为全张家口市闻名的砖艺小镇；迷宫花园位于武家庄村的村头三角地，该花园建成后，成为村民休闲聚集的场所。 迷宫花园位于武家庄村的村头三角地，该花园建成后，成为村民休闲聚集的场所 花园中种植的竹子与红砖墙相得益彰 设计概念 迷宫花园为一直径13米的圆形用地，圆内三条蜿蜒曲折的砖墙不仅在平面上形成复杂连续的褶皱空间，并且砖墙在竖直方向上也采用曲面形态，加之砖墙的砖块细部砌筑也凹凸变化，因而它成为空间及视觉的双重迷宫；三条砖墙沿圆边的外侧空间用于种植竹子及草皮，其内侧空间则是居民活动的场地，中国传统阴和阳的相生相对性在这里以复杂性呈现。 设计概念 俯瞰花园 形态生成 迷宫花园的设计借助于数字生成技术，首先在犀牛软件里生成曲面形体，其形似飘逸的绸带，同时对曲面进行形态的优化，确认其符合空间流线和人体尺度的基本要求。接着将这一基础曲面导入参数化软件grasshopper中进行分析并布置砖块，首先提取基础曲面在各个高度上的曲线，作为每一行砖的基准线；再在基准线上分出各个砖块的间隔；上下层的砖块之间错位排列；最后通过参考线控制砖块产生垂直于曲线的前后错位，以生成砖墙凹凸渐变的肌理。 形态生成过程 砌筑路径 生成砖墙模型后，设计团队结合搭建方式设计出机械臂运动轨迹，并使用KUKA|PRC将其导出为机械臂可识别的程序语句。机械臂的运动动作包括用真空吸盘取砖、在指定位置放砖、翻转机械臂前端、根据砖块排布在砖面上打印砂浆等几个操作，运动轨迹命令中整合了机械臂对气泵等外部设备发出的控制指令，并经过避障设计。在程序中模拟后，由PRC导出程序用于机械臂执行，实现从数字模型到实际建造物的精确转化。 花园立面 自动砌筑系统生成的砖墙 砌筑模拟 该花园有两台机器臂同时工作进行砌筑，一台机器臂为KUKA KR210，臂长2.7米；另一台为KUKA KR120，臂长3.9米；为了更高效地发挥机器臂的工作效率，同时也为了避免机器臂工作时产生碰撞，首先对机器臂的工作位置进行了施工组织设计。整个花园使用这两台机器臂砌筑需要移动7次，对每个工作位的机器臂工作可以通过KUKA|PRC软件进行模拟。 砌筑模拟 破坏试验 在试验阶段，还进行了砖墙破坏试验，验证其满足砖墙设计及施工规范。本墙体工程根据环境温度使用了不同类型的砂浆，其流动性和早强时间可满足3D打印成型方式的需求，并可满足冬季和夏季施工时的不同需求。砂浆使用了425#水泥，水灰比约为0.7，强度可达45MPa。在足期养护后，用沙袋进行了破坏冲击实验，强度满足花园使用要求。 破坏实验 实际建造 实际建造过程包括施工放线、基础施工、墙体砌筑、绿化种植、以及地面铺装等阶段。施工放线使用了全站仪；基础施工时，用机器臂热线切割泡沫填充曲墙外侧绿化用地，该泡沫同时作为外模，花园的砖墙底部及活动场所采用了钢筋混凝土基础底板（板厚30公分）。“机器臂自动砌筑系统”用于墙体的砌筑时至少需要两位工作人员，其中一位进行该系统的操作，另一位负责传递砂浆及砖块；机器臂的移动采用了叉车定位搬动，每次搬动后需要进行机器臂定位校准，以保证施工精度。墙体完工后，去除砖墙外侧地面的泡沫并填充种植土，进行竹子及草皮种植；同时进行花园砖墙内测活动场地的地面铺砌。 施工现场 世界上第一座“智能建造”的花园 清华大学（建筑学院）-中南置地数字建筑联合研究中心研发小组成员：徐卫国，高远，张志龄，孙晨炜，韩冬，林志鹏，罗丹，孙仕轩，程瑜飞 本文来自 © 建筑学院， 发布于 © 建筑学院官方网站。 未经授权，禁止转载或摘编。 编辑版本版权归 © 建筑学院官方网站 所有， 设计、图纸及照片版权归设计方 © 建筑学院 ↗ 所有。 查看作者在建筑学院发布的更多作品： 建筑学院 @ 建筑学院官方网站 智能清华大学 建筑学院编辑 下载原图 收藏 8 关于作者 建筑学院编辑 关注私信 9.0K 文章 202 评论 6 粉丝 建筑学院（ArchCollege）是中国领先的建筑师移动垂直社区，成立于2012年，超过 70% 的年轻建筑师正在使用我们的产品。我们致力于通过建筑设计新媒体与在线教育平台，连接教育、行业与科技，为建筑师提供灵感与成长支持，陪伴并见证每一位青年建筑师的专业进阶与时代探索。 如同展开的风帆—加州大学娱乐及水上中心 上一篇 2018-07-20 上午6:33 最悲催的北京和上海比例差不多，但接下来次惨、次次惨、次次次惨的都是北京比较多 | 茅明睿 下一篇 2018-07-20 上午8:00 猜你喜欢 “我做的毕设还达不到人家二年级的水平！？”记清华大学建筑学院二年级课程设计展 2019-07-06 好图分享 清华大学建筑设计研究院荣膺25项2017年度教育部优秀工程勘察设计奖 2017-07-26 建筑设计 承认吧！计算机真的能自己生成方案了，一键图纸生成…众人皆可！ 2020-07-28 建筑设计 清华大学大师班徐甜甜老师组作品——音乐家海边工作室：极度透明又极度广阔的异质空间 2017-07-22 建筑设计 美国的Trumpf智能工厂——工业生产和展览的完美结合 2017-09-25 办公建筑设计 清华大学大三作品赫尔辛基海滨教堂——即便无门无窗，漏风漏雨；吾心归处，便是信仰 2017-07-21 建筑设计 发表回复 请登录后评论...登录后才能评论 提交 评论列表（8条） black humour 2018-07-20 上午9:05 这个排版厉害了，是谁排的呀(⁎⁍̴̛ᴗ⁍̴̛⁎) 回复 连歪坏 2018-07-20 上午9:05 今天是不是换小编了，怎么排版排的那么好看！！！！ 回复 连歪坏 2018-07-20 上午11:27 臭林颖 回复 黄雪徽 2018-07-20 上午11:28 滴，学习卡 回复 长锋 2018-07-20 下午4:39 科技改变世界 回复 李建勇 2018-07-20 下午10:07 抢了农民工的饭碗 回复 茶茶丸 2018-08-03 下午7:16 很难拿 回复 茶茶丸 2018-08-03 下午7:16 很难看 回复
