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黏土圆厅 / Gramazio Kohler Research

黏土圆厅 / Gramazio Kohler Research

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  • 委托方: SE MUSICLAB AG - Jürgen Strauss, Jost Kutter, Manuel Frick, Lorenzo Zanetta, Filippo Melena, Anna Imfeld-Aebischer, Markus Imfeld
  • 合作方: Coralie Ming (project lead), David Jenny, Hannes Mayer, Edurne Morales, Anton Johansson, Indra Santosa, Jomana Baddad, Nicolas Feihl, Selen Ercan Jenny, Jesus Medina, Karol Wojtas
  • 支持方: Mike Lyrenmann and Philippe Fleischmann (Robotic Fabrication Laboratory, ETH Zurich), Andi Reusser (Institute for Building Materials, ETH Zurich)
  • 部分专家: Seforb Sàrl - Joerg Habenberger, Gotham design studio
  • 部分承包商: LEHMAG AG - Felix Hilgert
  • 行业合作伙伴: Brauchli Ziegelei AG, Wirz AG Bauunternehmung
  • 赞助方: Wirz AG Bauunternehmung, Welti Furrer, Eberhard, Siemens, Geberit, ETH Zürich Foundation
  • City: Bern
  • Country: 瑞士
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黏土圆厅 / Gramazio Kohler Research - 建筑图
Courtesy of Gramazio Kohler Research, ETH Zurich

黏土圆厅建在新翻修的伯尔尼 Gruten 啤酒厂内的高保真音乐礼堂 SE MusicLab 内,其隔音外壳为一个无支撑的土制圆柱形结构。这个圆柱形结构结合了计算机设计技术和黏土——一种可持续的零浪费建造材料。该结构直径 11 米,高度 5 米,厚度为只有 15cm 的未加固黏土。它是由一个移动机器人系统在 50 天内搭建了超过 3 万块软黏土砖而原地建造的。

黏土圆厅 / Gramazio Kohler Research - 室内图
Courtesy of Gramazio Kohler Research, ETH Zurich

设计
黏土圆厅厚度极薄的特点归功于它的曲面设计,它可以增加投影面积和稳固结构从而避免屈曲效应。控制这个薄壳结构的几何形状的计算机模型在设计时考虑到了工程结构模型、黏土的材料特性以及建造顺序。事实上,由于机械臂伸展范围有限以及材料在干燥过程中会收缩的特点,建造过程需要使用复杂的方法将结构在水平和垂直上分割成匹配的梯形。

黏土圆厅 / Gramazio Kohler Research - 室内图
Courtesy of Gramazio Kohler Research, ETH Zurich
黏土圆厅 / Gramazio Kohler Research - 室内图
Courtesy of Gramazio Kohler Research, ETH Zurich

该计算机模型能够计算 3 万块砖每一块的搭建顺序和位置,其中尤为重要的是机械臂按照特定的方向将他们压实在结构中,以此确保每块之间紧密的连接。此外,该模型包含了用于建造不规则复杂几何形体定制结构的所有机器人运行数据。

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分析图

材料和工艺
材料系统的最优化是该结构性能的关键。黏土圆厅所用材料中黏土、沙子、碎石和水的比例都经过测试,以找到制造过程所需的延展性、最高的抗压强度和最小的材料收缩之间最佳的平衡。开发出来的黏土混合物被压成所谓的软性砖,为直径 9 厘米、高 15 厘米的圆柱体,由机械臂从材料堆中取出,精确定位并按顺序压放在最终位置上。

黏土圆厅 / Gramazio Kohler Research - 建筑图
Courtesy of Gramazio Kohler Research, ETH Zurich

建造材料在搭建过程中会被压缩 60%的高度以确保强而紧密的连接,形成一个软性粘合,体现材料的可塑性和建造过程的动态。为了形成整体效果,用于原地建造的定制机器人需要为每一块单体的建造而移动,并且机器人的位置移动和建造挤压导致的材料变形都需要定期通过 3D 扫描重新获取几何模型。此外,材料干燥过程中无可避免的裂缝也需要及时检测和用材同材料填补。

黏土圆厅 / Gramazio Kohler Research - 13 的图像 17
Courtesy of Gramazio Kohler Research, ETH Zurich
黏土圆厅 / Gramazio Kohler Research - 室内图
Courtesy of Gramazio Kohler Research, ETH Zurich

可持续性
黏土圆厅解决了减少材料消耗、使用无排放材料来制造建筑环境的迫切需求。机器人的黏土搭建过程结合了粘土构筑的传统知识和现代数字化设计与建造工艺。对材料和工艺控制水平的提高让我们能搭建传统意义上来讲难以实现的复杂结构。

黏土圆厅 / Gramazio Kohler Research - 建筑图
Courtesy of Gramazio Kohler Research, ETH Zurich

同时,黏土在调节建筑内部微气候方面也有出色的特性,它可以减少对机械通风的需求,给居民创造舒适的条件。最后,土质结构是零浪费的,因为使用过的黏土混合物是可以被研磨并完全再利用的。这样来讲,我们是否就能实现取自自然、归于自然呢?

 

译者:蒋若旻

黏土圆厅 / Gramazio Kohler Research - 建筑图
Courtesy of Gramazio Kohler Research, ETH Zurich

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关于这家事务所
引用: "黏土圆厅 / Gramazio Kohler Research" [Clay Rotunda / Gramazio Kohler Research] 12 1月 2023. ArchDaily. Accesed . <https://www.archdaily.cn/cn/994859/nian-tu-yuan-ting-gramazio-kohler-research>

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