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发布时间:2020-02-17 12:58:09 阅读: 来源:铡草机厂家

建筑:2030年我们用什么盖楼房?

我们不可能准确地预测10年之后的事情。不过,未来的建材格局已经在今天浮现出来。

让我们设想一下30年后的事情。

到2030年我们的城市会不会像RidleyScott导演的高科技电影《银翼杀手》中的洛杉矶——一个世界末日的善恶决战场,富人住在400层高的摩天大厦顶层,穷人住在简陋、肮脏、犯罪率高的底层。或者,人们将生活在既能够自给自足又能免费供油的理想社区?

建筑业内分析师和有头脑的人物都坚信一点,我们不可能准确地预测10年之后的事情。不过,未来的建材格局已经在今天浮现出来。一方面,材料科学家们把自己封闭在实验室里发明新的、漂亮的、经久耐用的建材,另一方面,曾经在20世纪占主导地位的建材依然统领着新世纪的建筑市场。

当前的建筑非常大胆地显示出未来的趋势。建筑师和工程师在工作中似乎越来越多地依赖于熟悉的材料,它们对环境造成的影响较轻、使用范围较宽。技术革新往往使建筑获得成功,但负面影响却越来越复杂。不管使用什么材料,材料发展的另一个趋势是突破设计师和工程师之间的界限,改变他们之间的关系。

二十世纪的现代主义称,所有的建筑都是用三种材料组成的——混凝土、钢材、玻璃。玻璃工业一直在改革创新,从而产生了立面工程学这样的专业。玻璃的开发研究已经超越了传统的熔化工艺,进入涂层技术、太阳能控制技术、微电子线路综合技术。

但30年之后这种所谓的烟囱工业将扮演什么角色?30年之后的钢铁产业又将如何?新材料能否超越混凝土和钢铁?亨利 拉塞尔西特考克和菲利浦 约翰森在1932年的宣言《国际风格》中称,混凝土和钢材是建筑技术上的大胆实践。

有些专家指出,30年后的建筑材料还是钢材,300年以内的建筑材料都将是钢材。除非有人指出一种可以建100层楼房的材料,而这种材料和钢材一样即坚固又经济,否则,钢材将永远无法取代。很明显,他们对钢材在本世纪的主导地位非常有信心。

钢铁产业的改革处于停顿状态,因为钢铁产业的发展依赖于诸多供应渠道以及廉价能源。本世纪,钢铁产业预言了几项重大趋势,大部分与综合产业改革有关。建筑师们将更加关心环境与钢铁、混凝土以及建筑垃圾处理的问题。

提高钢材的质量需要大幅度减少炭元素,但假设可以完全消除炭元素的话,至少还需要几十年时间。短时期内,循环使用钢材是一个有效的方法。有些专家断言,钢材是唯一一种几乎全部回收使用的材料。事实上,从废墟上回收的废钢有95%可以按原等级重复使用。当被3000度高温熔化时,钢材就失去了从前的记忆,可以被制造成另一种完全不同的东西。事实上,从世界贸易中心废墟回收上来的20万吨钢材已经用来生产一艘新潜水艇甲板。钢铁产业预言,到2030年,楼房、汽车和许多产品制造都将使用回收钢材。

混凝土是无可非议的最古老的建筑材料,它的建筑历史已经上千年。虽然它本身较为坚硬、轻巧,更易于加固,但混凝土的成份一直没有变化——水泥、沙子、水以及聚合剂。混凝土成本低,耐用,在有创造性的人手中,它是一种能够创造美的材料。更重要的事实是,美国的整个基础建筑都依赖于混凝土。据业内统计,混凝土是世界上使用最广泛的人造材料,作为被人类使用最多的物质,混凝土的地位仅次于水。全世界混凝土的年产量达到60亿吨,地球人平均每人一吨多。美国的混凝土年产量达到美国人均2.5吨。

人们有理由设想,混凝土产业的明天将像混凝土产品本身一样坚固和保险。为了保证混凝土无所不在的地位,美国混凝土产业设计了一项雄心勃勃的未来计划,称为《2030远景》,该计划明确了研究领域,包括哪些领域的研究需要和兄弟产业、政府、学术界共同来完成。

为了实现这一远景,美国混凝土协会与美国能源署工业技术办公室以及其他独立组织合作制定了一项大纲,称为《2030路标》:美国混凝土工业技术路标。路标承认混凝土工业对未来社会所造成的负担,许多与能源和环境有关,混凝土工业将通过不懈的努力和新产品研发来减轻对社会造成的负担。例如,水泥和混凝土产品制造业须消耗大量能源,2000年的燃料和电力消耗费用大约在15亿美元。 改进的高性能混凝土(HPC)将提高生产、交货和建筑工地的效率。纤维强化HPC结构将成为建低成本住宅倍受欢迎的材料。另外,他们提出优先研发防火、防爆、抗震住宅和商业建筑材料。

混凝土工业正在寻找新材料,这是他们从事研究的动力。强化混凝土的非金属选择排在优先地位。在2003年,全球市场对防腐纤维强化塑料(FRP)和炭纤维的兴趣不断增长。为了节省运输能源,他们同时还在当地寻找一些资源。当前他们正通过重复使用高碱性废水、回收利用各种材料以及混凝土废品把混凝土变成一种环保材料。到2030年,各种混凝土的优秀系列产品将满足环保的需求。由于这些材料的问世,预埋工艺和新材料的应用将更加需要专家的指导,包括建筑师和工程师。

鉴于材料研发的兴起以及建筑本身的复杂性,工程师的角色已经拓宽,尤其是在建筑领域和立面工程学中。上个世纪,工程师基本扮演沉默的顾问角色,他们默默无闻地帮助建筑师用混凝土、钢铁和玻璃完成一座座建筑。那时他们是合作关系。现在工程师和建筑师变成了真正的协作关系。

到2030年,工程学将是一门新兴建筑学,因为先进的技术技能使得工程师越来越深入地研究设计程序。Arup事务所欧洲分所主席赛希尔 巴尔曼德很早以前就已经从后台走到前台,成为知名的复杂项目超级工程师。他领导的公司AdwancedGeometryUnit曾经为伊东丰雄、丹尼尔 利伯斯金德以及施格鲁 本设计建筑结构。AdvancedGeometryUnit用自己的FABWIN非线性形态确定程序软件建立了复杂的3D分析模型,它可以改编程序以满足不同项目的需要。Arup用热力喷射3D打印机创作出Marsyas的蜡制原型(伦敦的泰特现代博物馆展出的世界上最大的雕塑作品——吹笛子的神人)。工程师们首次用最新的3D游戏技术创作了一个虚拟现实机器去模拟如此非同一般的巨大物体,为艺术家和工程师们提供了仔细研究光线、结构和颜色的机会。

像Arup事务所一样,今天,很多多学科工程公司都在开发自己的软件或采用其他产品,例如游戏软件,当然,这使得工程学愈加复杂。这些公司还将部分利润重新投入到研究开发中。那些希望和工程师保持密切关系、从永无止境的建筑方法和材料库中创造出下一代建筑材料的建筑师将会紧跟发展趋势。但在一个工程艺术鉴别和真正的协作团队时代,谁将拥有建筑呢?让我们拭目以待。

钢铁与混凝土,代表作品:柏林中心车站,结构设计最大限度地利用光线和火车站景色。结实的水泥板架在细细的钢柱上,形成一个复杂的结构,尽可能减少使用面积。所有的钢管、地基以及水泥板的结合部位都用了铸钢,牢固度和焊接强度比一般的焊接管和复合结构结实得多。预埋在水泥板里的叉形字母将重力传送到每一根柱子上。桶状拱顶支撑车站隧道顶棚。这些“拱台”柱子建在铁道与站台之间。混凝土的使命尚未结束。

支撑力,代表作品:英国巴斯Wessex水利中心,这是英国最环保的绿色办公楼,设计人员研究了所有材料之间的环保冲突问题。回收混凝土制成的铁轨枕木占全部材料的40%。预制混凝土平顶镶板由轻钢框架支撑,而不是标准的混凝土结构。建筑垃圾在建筑场地分类处理,因此70%的材料可以回收利用。

方法与材料,代表作品:英国WealdandDownland露天博物馆的栅格外壳,这是根据一种已经失传的石匠工艺创造的宽松栅格外壳。这种结构形式主要为了满足栅格外壳的坚硬需求,这些栅格外壳由一系列连续曲线组成。完整的外形是一个三重球形沙漏,宽度为40-50英尺。硬纸管支撑建筑顶棚的木架,纸管直径或180mm或230mm,边缘是15mm的硬纸卡。这个项目一半由政府资助,一半作为研究项目,采用这一结构的目的是要将这种材料开发成可行性建筑产品。

玻璃,代表作品:日本神奈川Pola美术馆,获得2003年杜邦班尼迪克特斯建筑奖,这座美术馆储藏印象派艺术家的私人收藏品。这是一个玻璃的世界。一块清晰的薄层玻璃制作的斜面天窗构成艺术馆长度的“光线中心”。玻璃也用于建筑结构的侧立柱,支撑着倾斜的天窗。五层楼高的艺术馆大量使用玻璃材料,而大部分玻璃应用在地下。玻璃中庭可以看到地板下面的全景,游客可以在这里观看全部建筑设计。

先进的几何学,代表作品:伦敦的泰特现代博物馆涡轮展厅,利用自己的室内形态查询确定程序FABWIN开发出综合、有机、曲线理念。经过数月的反复研究,他们最终制作出长度为460英尺的PVC涂层聚酯隔膜拉长钢环。这一可拉长结构基于分界处的肥皂薄膜,通过把膜表面当作被三角形连结的节点网和所有方向达到相等数量的弯曲度,Arup事务所进入了新的工程学领域。

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