最新 | 江苏省优秀毕业设计——应力导向的的3D打印楼盖系统

《应力导向的3D打印楼盖系统——南京汤山矿坑公园展览馆设计》(学生:贺思远,指导老师:华好)获2021年度江苏省普通高校本专科优秀毕业论文(设计)。苏黎世联邦理工学院的Benjamin Dillenburger教授参与了线上教学。该毕业设计将3D打印建造系统应用于南京汤山矿坑公园展览馆设计,营造了独特的流动空间与光环境,体现了该建造系统的优越性。本设计把数字化设计、结构力学分析、3D打印建造结合起来,实践了从设计到建造的完整工作流。

该毕业设计从国内外3D打印混凝土技术的现状出发,通过分析演算与建造实验,创建了一种应力导向的3D打印混凝土楼盖系统,融合了传统钢筋混凝土施工方法与3D打印异型模具工艺,可节省30%-35%混凝土材料,并具有灵活的空间造型能力。

井式楼盖(waffle slab)适用于搭建模板浇筑混凝土的施工方式,具有优秀的结构性能,但几何形状并不是力学性能的最优解。该毕业设计通过有限元软件计算楼盖在任意支撑与荷载条件下的内力分布,进而通过自主编写的算法生成可建造的、沿应力线方向的异型梁形态。

运用3D打印混凝土工艺在工厂预制免拆除模壳(pod),在现场浇筑过程中精确限定楼盖的网格划分与异型梁的形状。设备管道系统被集成到楼盖的结构厚度中,提高了空间的使用效率。

创新点• 高效节材通过全局结构优化,使混凝土材料最有效地在楼盖中分布,可节省30%-35%混凝土材料。
多性能导向在建造系统设计中综合设备管道、结构效率自然采光三方面性能。结构与设备的一体化可节省0.5米的梁下空间。• 建构学与经典的“多米诺”板柱体系相比,沿应力线分布的密肋真实反映了结构的受力特征,体现了结构的可读性• 施工方式定制化3D混凝土打印技术和传统钢筋混凝土施工方法有机结合,提高了新技术的可行性。

毕业设计组:贺思远,姚秀凝指导老师:华好,Benjamin DillenburgerETH Zurich技术支持: 建筑运算与应用研究所合作企业:基准方中建筑设计有限公司混凝土3D打印企业:华创智造(天津)


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