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导读:
我国在2017年10月1日正式颁布实施了《多高层木结构建筑技术标准》,允许全木结构建筑建造到5层。最新版《木结构设计标准》自2018年8月1日起正式实施,新版规范允许上部结构采用轻型木结构的组合建筑的总层数最高为7层。逐渐完善的规范标准从法规层面推动了木结构建筑业的发展,为轻型木结构和重型木结构建筑作品的创作提供了丰富的可能性。

木结构( wood structure)是以木材为主制作的结构,但由于受自然条件的限制,我国木材相当缺乏,仅在山区、林区和农村有一定的采用。木材受拉和受剪皆是脆性破坏,其强度受木节、斜纹及裂缝等天然缺陷的影响很大;但在受压和受弯时具有一定的塑性。木材处于潮湿状态时,将受木腐菌侵蚀而腐朽;在空气温度、湿度较高的地区,白蚁、蛀虫、家天牛等对木材危害颇大。木材能着火燃烧,但有一定的耐火性能。因此木结构应采取防腐、防虫、防火措施,保证其耐久性。

木质建筑构件高度适用于预制加工,可有效缩短工期

在2016年,由张雷联合建筑事务所设计的南京江宁石塘村互联网会议中心是一次基于乡村复兴的建筑实验。该钢木混合结构建筑由大量十字木柱构建而成,采用工业化快速建造体系,将大量建筑构件进行预制生产,仅在45天的时间内便快速完成了3000平方米的公共空间的建造。此案利用高度预制的木结构体系,呈现出简洁干脆的空间效果。

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木结构建筑室内外一体化,可大幅减少内装工程量

位于北京大运河森林公园内的林建筑由迹·建筑事务所 (TAO)设计并于2014年建造完成,项目一期建筑面积1830平方米。主持建筑师华黎在这个项目中选用了大量木材料,从室外延续至室内,满足了对设计所需氛围的营造。浑然一体的结构与装饰体系呈现出清晰的空间逻辑。

木结构建筑建造过程能耗低,利于可持续发展  

由马岩松带领的MAD建筑事务所为中国企业家论坛(CEF)设计的位于亚布力的永久会址已经动工开建,项目建筑面积16198平方米,以帐篷为外观基础概念,坚持节能环保、绿色建造。室内大面积运用异形木材,配以自然光,打造了自然与艺术相互融合的大地景观,延续了建筑将是一处思想、自然、艺术相互融合的大地景观的概念。

大界落地首个大型木结构机器人加工产线

面对越来越大并且日趋复杂的木结构建筑产品需求,传统木结构加工工厂已经逐渐无法满足。在常规生产过程中,工厂往往需要花费大量的时间与精力处理建筑模型,将设计图转换成工人可阅读的加工图,出图的失误与加工的误差自然难以避免。不仅如此,一旦修改设计,又会使得造价与工时大幅度增加。

大界软件平台提供从设计图纸到机器人加工指令的一键式生成  

设计师只需提供通用的设计成果数据格式,例如CAD软件中的模型与图层信息,大界的机器人软件会自动提取相应图层信息,将木构件的几何数据,例如孔位、深度、孔径、槽宽、槽深、角度等信息与机器人的路径规划进行智能关联,自动生成每一个工艺的加工路径。整个流程基于建筑行业的通用软件,通过图形化的操作降低生产线上技术人员的编程难度,首次实现了在大型木构件预制生产中CAD图纸与机器人建造的自动化对接。

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另外,设计师和工厂操作人员可在软件界面里直观地看到机器人工作全流程的模拟动画,并通过限位报警和碰撞信息等分析出加工过程中可能出现的各种危险,及时调整设计与加工策略。同时,大界软件生成的机器人加工程序可以一键启动机器人进行工作,完全脱离机器人示教器,整个操作过程高度智能化、便捷化,几乎类似于操作打印机。

大界机器人加工产线高效、经济地提高工厂产能 

机器人系统的介入取代了工人读图和放线的传统生产过程,同时提升了切割、开槽、打孔效率和准确性。经实践分析,大尺度木结构的加工过程耗时减少40%,单台机器人的产能可替代掉两个熟练技工。

此项目客户需要解决的是大于400mm*400mm截面的长木梁与定制化的独特木构件的加工,因此方案选择了KUKA 210公斤荷载2700mm臂展的机器人,搭载10m长的直线导轨;末端执行器包括自动化换刀系统,一整套木工系统涵盖四项木结构加工工艺(铣削、开槽、钻孔、切割);对应工具选择国产化数控刀具,方便后期根据需求定制替换。

最终,此方案可以实现最大截面为450mm*900mm、长度不限的木梁产品铣削、开槽、钻孔、切割的一体化加工,更可快速加工各种异形曲面和复杂榫卯结构。

机器人技术打通了建筑产品从设计到生产,从虚拟到物质的数据流程和实现路径,同时大幅度提升生产效率,缩短建造周期。感谢大界的分享,并诚邀对木结构感兴趣的伙伴共同探讨,携手实现佳作。