導讀：在中國的建筑領域，有一支科研團隊，正在不斷刷新人們對建筑3D打印的認知。他們就是來自清華大學建筑學院的徐衛國教授團隊。

2021年9月11日，徐衛國教授團隊使用機器人3D打印混凝土建造技術，為河北下花園武家莊農戶打印了幾座住宅。農宅功能合理、形象美觀、結構堅固、生態節能。看完，南極熊直呼，也想打印幾套。

▲清華大學建筑學院徐衛國教授團隊3D打印的農戶住宅

01、河北武家莊農宅

武家莊農宅106平方米，其形態采用了當地傳統的窯洞形式，它是一個3大2小5開間住宅，3大間分別為起居室及臥室、其上屋頂為筒拱結構，2小間分別為廚房及廁所。

▲清華大學建筑學院徐衛國教授團隊3D打印的農戶住宅

該項技術由徐衛國教授跨學科團隊自主研發，它基于數字建筑設計方法及機器人自控系統、將3D打印技術與特種混凝土材料技術相結合，是一種創新型房屋智能建造技術，這一技術的優勢在于省人力、高效率、造價低、高質量，并且在可實現傳統的房屋造型設計建造的同時，還可實現各種優美的不規則曲面形體的建造。

▲農宅西立面

▲農宅西南視角照片

▲農宅鳥瞰

02、機器人建筑3D打印技術

▲移動打印平臺施工現場

▲拱頂預制打印現場

▲打印編織紋理墻

農宅的設計采用全數字化工作流的方式進行，建筑方案以參數化數字設計的方法生成，并在設計初期就考慮結構的合理性及打印施工的可行性；建筑的形體設計及結構計算、水暖電設計及打印路徑規劃、室內全裝配化裝修設計等均在同一個三維數字模型上完成，確保了設計全過程信息傳遞的連貫性，以及各個專業之間信息交換的有效協同性。

▲結構計算

此外，為確保結構的可靠性，分別對重要構件如墻、拱頂、平屋頂分別進行了構件破壞試驗，并對該農宅整體結構進行了縮尺的振動臺試驗，從而驗證了該3D打印混凝土建筑項目的安全性。

▲3D打印混凝土墻體的結構破壞試驗

“機器臂3D打印混凝土移動平臺”的組成包括可移動機械臂及3D打印設備、軌道及可移動可升降平臺、拖掛平臺等。3D打印設備中，機械臂及打印前端被安置在升降平臺上、并可在該平臺上移動，而打印材料、上料攪拌泵送一體機則安置在拖掛平臺上。該打印平臺只需2人在移動平臺上操作按鈕，即可完成整棟房屋的打印建造，它充分集成并簡化了混凝土3D打印的工藝，最大可能地減少了打印建造過程中的人力投入。

▲西南角細節

▲室內-客廳

▲室內-臥室

▲農宅及南院

▲院墻細節

▲打印過程

▲平面圖

03、徐衛國教授團隊其他項目

1）上海智慧灣3D打印混凝土步行橋

該步行橋全長26.3米，寬度3.6米，橋梁結構借取了中國古代趙州橋的結構方式，采用單拱結構承受荷載，拱腳間距14.4米。在該橋梁進入實際打印施工之前，進行了1:4縮尺實材橋梁破壞試驗，其強度可滿足站滿行人的荷載要求。

2）3D打印圖書屋

2021年3，位于上海市寶山區智慧灣科創園內的3D打印圖書屋正式建成，并對外亮相。南極熊之前也報道過這間采用混凝土3D打印的圖書屋，建成后的面積不到30平米，可容納15人。

從遠處看，3D打印的圖書屋像一個堡壘，圖書屋的外墻表面有比較明顯的紋路和花紋圖案。從頂部看像一個貝殼或者反寫的逗號。

3D打印的圖書屋內部是一個拱形空間，墻壁為白色，有一排圓弧形的座位，可以供人坐下。

圖書屋頂部有一個透光的穹頂，頂部安裝了自動的天窗，按下門口開關按鈕，天窗可以打開通風。除此之外，屋內還安裝了地暖，冬天可以實現供暖。