從3D打印房屋,到預制構建摩天大樓和數字孿生建筑的使用,尖端技術有望降低建設成本,同時提高建筑的可持續性。
賽利·薩旺特 駐印度孟買記者
1. 生成式設計
人工智能(AI)輔助的生成式設計是指在建筑設計中使用算法生成多種設計方案的做法。對建筑師來說,這意味著人工智能成為設計工作中的合作伙伴,能夠快速評估各種建筑設計是否美觀實用。在設置某些參數(例如,最大限度地利用自然光線、增強氣流,或是盡可能減少材料的使用)的情況下,這些算法可以提出更具可持續性的解決方案。人工智能可以成為建筑師的重要工具,但前提是建筑師必須具備扎實的決策技能,不能被人工智能提供的眾多可選方案弄得不知所措。
2. 采光和熱力建模
經過縝密分析的采光辦法可以大幅降低耗電量。多種工具和軟件可以幫助建筑師利用自然光線,利用自然光線也有利于住戶的健康,并且可以減少高峰時的電力需求,尤其是在炎熱的夏季。從確定墻壁的位置到選擇不同類型的窗戶,目的都在于優化建筑對自然光線的利用。
荷蘭格羅寧根一幢行政大樓內的日光重新定向裝置 來源:UNStudio
3. 3D打印和機器人技術
2017年,由加泰羅尼亞高級建筑研究院打造的首座3D打印步行橋在西班牙的阿爾科文達斯轟動一時。自動化技術為人們嘗試新材料、新美學和新形式創造了機會。3D打印建筑經濟實惠、靈活機動,且具有很強的氣候適應性。3D打印技術目前仍然普遍依賴碳密集型混凝土材料,不過將3D打印引入建筑領域,有望減少40%的材料消耗。此外,這項技術還可以滿足快速城市化建設的需求。例如,總部位于丹麥的Power2Build公司在2022年僅用30個小時就在安哥拉建成了非洲體積最大的3D打印建筑——一幢140平方米的住宅。
4. 利用數字孿生建筑模擬現實
數字孿生建筑是實體建筑的3D可視化復制品。有了它,建筑師便擁有了不斷發展變化的模型,可以在虛擬環境中測試自己的想法。數字孿生建筑可以將數字模型與實體建筑進行長期比較。這項技術還可以協助人們選擇建筑材料和工藝,從而在建筑物的生命周期內減少碳排放。這一技術本身確實需要消耗大量能源,但應用這項技術可以大幅減少建筑物的能耗。例如,荷蘭建筑師利用數字孿生建筑,將海牙市政廳的能耗降低了39%。
目前,世界上最大的自動化 3D 建筑項目正在美國喬治城實施。這是一個由100 棟房屋組成的街區 來源:ICON公司和Lennar公司
5. 模塊化建筑
“批量建造”又稱“模塊化建筑”,可以極大地縮短施工時間和避免失誤,從而減少材料的過度消耗和浪費。這種技術借助數字工具和建模方法,在工廠制造已完工或部分完工的零部件。施工過程可能會快得令人難以置信。2015年,在中國長沙,人們僅用19天就建成了一座57層高的摩天樓,一個個建筑構件猶如巨型樂高積木,在施工現場組裝起來。
但模塊化結構并不局限于大型建筑。位于印度德里的ModSkool學校使用當地建筑材料建造,目的是在發生洪水時能夠快速拆卸和轉移。
6. 新型環保建筑信息模型
建筑信息模型(BIM)從20世紀70年代開始投入應用。這是一種數字信息管理方法,目的是提高建筑和基礎設施的質量。建筑信息模型軟件可以將建筑物的特點以數字方式呈現出來,這讓建筑行業的專業人員能夠在項目啟動之前,在數字環境中研究材料和設計的可持續性。
英國致力于建筑信息模型的標準化。在英國的大力推動下,2019年出臺了國際標準ISO 19650,承認了在地方和全球都應實行嚴格標準和規范治理。建筑信息模型還具備“智能管理”功能,以阿姆斯特丹的Edge大樓為例,它被稱為“世界上最智能的建筑”,用戶可以借助一個智能手機應用程序實現與這座大樓的互動,包括:預留工作空間、控制燈光明暗,以及調節所在空間的溫度。
阿姆斯特丹的 Edge 大樓,也被稱為“帶屋頂的計算機”,于 2015 年完工,配備了 28000 個傳感器,可利用大樓用戶生成的數據來優化空間管理和占用水平 來源:PLP建筑事務所 羅納德·蒂勒曼(Ronald Tilleman)