克莱姆森大学(Clemson University)建筑学院的学生和教师正在开发一种框架技术,该技术将允许使用最少的工具和大部分非熟练工人,从预先切割的胶合板组件快速组装建筑。
根据一篇帖子在克莱姆森的网站,“模拟[PLY]”建筑系统是由该大学的2015年太阳能十项全能参赛.胶合板组件用CNC数控设备切割成型,然后运到建筑工地。开发人员说,这种依靠开槽和标签胶合板连接和不锈钢拉链带的组装是直观的。
建筑学院教授兼主任凯特•施文森说:“只需点击一下按钮,人们就可以在网上订购一套定制的、平装的房子,并在朋友和邻居的帮助下,在几天内动手建造。”
该大学说,模拟[PLY]方法的一个优势是,数字化建设计划可以通过电子邮件发送到任何配备数控工具的工厂,并从标准的胶合板切割出建筑构件。这些组件无需使用电动工具或重型设备即可组装。建筑物拆卸起来和组装起来一样容易,而且不会损坏部件。
用预制面板组装的房屋并不新鲜。但是,买家可以从设计公司千里之外的地方购买现成材料制造的零部件,这种想法与现在的市场截然不同。
在学生设计比赛中扎根
许多创新的建筑理念在太阳能十项全能竞赛这是一个由美国能源部赞助的太阳能建筑学生设计竞赛。学生和他们的教师以及行业合作伙伴有机会在本质上是一次性设计中尝试新的想法。一旦竞赛结束,这些房子通常会被拆解、打包并运回校园,成为生活实验室、展览品,有时只是在仓库里积满灰尘。但在这种情况下克莱姆森十项全能团队正试图把它的想法变成一个成熟的,有市场的建筑系统。
克莱姆森大学的建筑学教授丹尼尔·哈丁(Daniel Harding)领导了太阳能十项全能住宅的设计和建筑团队。他说,模拟建筑(PLY)类似于传统框架建筑,具有底板、螺栓、屋顶桁架和其他熟悉的组件。不同之处在于,部件是由3/4英寸的现成胶合板磨成的,并不是用钉子而是用开槽和拉环连接和不锈钢拉链绑在一起。
胶合板框架是在传统的4英尺网格上,但螺栓间距可以从2英尺到1英尺不等,这取决于墙壁将承受的荷载,哈丁说。螺栓看起来像Larsen桁架,这种设计简化了管道和电线的运行,同时减少了热桥接。
哈丁在电话采访中说,在传统框架中找到一种钉子连接的替代方法是关键。这位前总承包商说,没有钉子,就没有钉枪,没有压缩机,也不需要空气软管和延长线。相反,拉链将胶合板组件固定在一起,直到结构负载被完成的组件吸收。这就减少了浪费,提高了工作场所的安全性,使建筑的拆卸和组装一样容易。
“我们的想法是,如果我们可以重新配置木材的组合方式,使用不同的金属连接器,我们可以使用金属将建筑连接在一起,而不是在剪切中压缩钉子。”我们围绕金属和紧固件的不同使用方式重新设计了整个系统。”哈丁说。“它遵循的逻辑与传统轻木框架非常相似,有螺栓,有窗台板连接,和按住-非常类似于平台框架。只是这些工作是用胶合板部件的设计方式来完成的,并用不锈钢拉链绑在一起。”
sim[PLY]建筑也可以从用于连接护套的螺丝中获得一些力量——Huber的Zip系统护套在太阳能十项全能住宅的案例中。
仍然存在一些挑战
该系统还没有准备好大规模使用。克莱姆森的建筑商迄今为止只组装了四栋建筑,其中包括太阳能十项全能(Solar Decathlon)项目,该项目将在今年晚些时候被改造为南卡罗来纳州的经济适用房。该小组仍在研究一些棘手的技术问题。
其中包括建筑构件的最大长度,目前限制在8英尺,因为这些部件是从3/4英寸的胶合板标准板材切割而来的。在团队设计和测试连接组件的拼接之前,建筑的高度将被限制在一层。哈丁表示,该团队将致力于建造一座多层建筑的计划,并已经开发出一些简单的原型和模型,用于连接系统,使其能够超越目前的极限。
规范接受度是另一个潜在的问题,尽管哈丁表示,克莱姆森迄今为止与之合作过的建筑官员已经接受并批准了使用设计。例如,在2015年的竞赛中,克莱姆森必须满足加州对公共装配结构的规范要求,而南卡罗来纳州目前使用的建筑必须通过建筑官员的审核才能使用。总的来说,哈丁说,这个框架系统等于或优于传统的轻木框架。
对于一些买家来说,更高的成本可能是个问题。哈丁说,一个模拟[PLY]建筑可以在价格上具有竞争力,与传统框架结构,提供一个良好的数控车间是方便的建筑工地,并减少劳动力和工具被计算到公式中。不过,假设胶合板框架的建筑成本更高可能会更安全。成功的营销系统将意味着让买家相信系统的优点是值得的,这对于DIY建造者来说可能比生产建造者更容易做到。
哈丁说:“一开始,每平方英尺的价格就会比一个木框房子的价格还要高。”“没有生效的是,它在8天而不是30天内完成。现场几乎没有垃圾。不用临时电线杆就能完成。它不需要任何人投资的工具。房子的性能比木结构的房子高很多。
他说:“我们正试图找到一种方法,在更全面、更全面的过程中,让成本带来的好处在市场上变得可行。”
这些建筑物可以用来做什么呢
克莱姆森的开发商认为,sim[PLY]将是业主建造房屋的理想选择,尤其是小型房屋。建筑专业的学生们想出了一个可以在一天内搭建起来的微型房屋的原型,该大学说,美国国防部已经研究了模拟建筑,可能用作临时住房。在地震灾区寻找临时住房的意大利官员已经与这所学校取得了联系。
然而,哈丁说,我们的目标是开发一个具有多种应用的建筑系统,而不仅仅是救灾或工人住房。为了达到这个目的,哈丁说,该小组正在为这个过程申请专利,尽管没有计划将sim[PLY]剥离成克莱姆森大学保护伞之外的独立公司。
他表示:“我们的兴趣不一定是将特定产品投放市场。”“我认为我们的目标是说,这是一种真正安全、智能的可持续建筑方式。我们认为我们可以利用劳动力和材料。”
2的评论
有趣的但是…
很高兴看到人们在思考其他方法。但如果它更贵,它可能不会被采用。而且看起来所有实际需要花费时间在现场的东西——管道、电气、空气密封、绝缘、门窗安装等,也没有什么不同。我怀疑他们是从他们拥有的很酷的数控工具开始,并寻找一种使用它们的方法,而不是从观察(或更好地体验)传统结构开始,并确定痛点是什么,并试图在那里进行改进。
查理
Alastair Parvin有一个很有说服力的Ted演讲,他在演讲中阐述了第三世界的住房问题,以及缺乏民主的建筑方法,使得更多的DIY建筑成为可能。然后——就在那时,你期望他拥护本土形式和本土材料——提出,出于某种原因,解决方案是给每个人提供软件和数控机床。
同样的乐观情绪也出现在3D打印机上。这些新技术非常诱人——尤其是对学生而言。
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