学习者欢迎中心丨日本丨VUILD

2024/06/25 06:00:00

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该结构为钢筋混凝土结构，使用 CLT 作为模板，使用 CNC 加工的木梁和面板作为混凝土板的模板，留下“残余模板”作为完成的表面。这是日本前所未有的使用混凝土模板作为主要结构。使用几何算法自动生成 CAD 模型，VUILD 参数化团队使用 CAD 模型作为辅助线创建了 5 轴 CNC 加工的 CAM 路径。所有预切组件均在 VUILD 自己的工厂使用 5 轴 CNC 机器生产。加工模板的 CNC 机器也将安装在完工的建筑中，该建筑将用作开放设施，任何人都可以体验先进的制造技术并自行创建必要的空间和场所。

设计过程 -

设计挑战是创建一个开放空间，作为实施下一代新公共教育的场所，以及一个尚未完成形式的可扩展空间。此外，需要一个极端的实验性建筑作为学习材料。因此，VUILD 决定使用 5 轴 CNC 铣床创建一个大跨度多功能空间。限制条件是切割厚度达 240 毫米的 CLT 面板，为此进行了反复模拟以优化整体形状和切割的便利性。材料优化和形式简化是在考虑施工的情况下进行的。

单元施工法+剩余模板-

CLT梁的纵截面设计为正弦曲线，横向使振幅相位错开，形成坚固的壳体。形状方面，经过反复研究，最终采用了模仿自然界叶脉的屋顶形状。壳体的深度通过以锯齿状构造横截面来创建，通过将锯齿状横截面的相位错开成三层来增加壳体的强度。三维CLT面板在VUILD内部工厂切割成单元，并在现场与梁连接，面板之间通过金属配件连接。将混凝土浇筑在梁中，结构发展为叶脉上的梁和覆盖叶脉之间空间的板。木梁跨度25m，混凝土板只有8cm厚。该施工方法已申请专利JP 2021-042568，作为一种用途广泛的施工方法，其将成本降低至普通壳体施工方法的60％。

3D 数据与结构设计师共享并用于分析，从而避免了人为错误。这些数据可以在设计检查、结构分析和制造零件创建等各个方面进行交叉检查，从而加快了流程。

从加工数据创建到材料采购和施工的精简 -

5 轴加工具有倾斜和旋转功能，需要进行优化才能将其考虑在内；必须专门为 5 轴切割创建路径，并且零件数量很复杂，总共需要 360 个 CLT 面板来加工 963 个零件的模板。内部参数团队开发了一种自由曲面的几何算法，可以自动生成 CAD 文档。路径创建流程还旨在减少加工后的手动加工量。在被混凝土隐藏的区域，表面在适当的公差范围内被粗糙化，以降低加工成本。

面板的放置效率很高，从而降低了成本。自动面板放置和形状生成算法在短时间内实现了这一目标，并制造了多种类型的 CLT 板，最大尺寸为 1,350×4,000mm。CLT 板有四种不同的厚度，介于 60 和 210mm 之间，并创建了带有颜色编码的厚度 3D 图表。这使得将零件放置在不同厚度的 CLT 面板中变得很容易。通过与结构团队共享此流程，我们能够创建一个在结构和施工便利性方面都得到优化的系统。