自动化时代的架构

在采用新技术和流程方面，建筑、工程和施工 （AEC） 领域落后于制造业等其他行业。但最近的创新——包括人工智能的发展——帮助改变了这一趋势，AEC现在正在看到快速的创新。从最初的概念到施工再到管理，流程的每一步都在进行转型。

这带来了强大的好处，使我们能够通过减少浪费和降低成本来提高构建效率。它通过更好的规划以及将最危险的任务交给机器来降低风险，从而帮助我们提高安全性。它使我们能够通过减少建筑对环境的负面影响来更可持续地建造。

但这种全行业的转型也产生了另一个重要影响——它使建筑设计更具创造力。通过数字化和自动化流程，以前无法构建的建筑理念不仅成为可能，而且实用且价格合理。这赋予了更大胆的设计愿景。

“几个世纪以来，我们一直在设计上妥协，采用已被证明有效的方法，”LERA咨询结构工程师的高级计算设计师Nidhi Sekhar说。“物理定律总是会限制我们，但对于计算，这可能是唯一的限制。

在设计方面，计算设计和创成式设计等新流程正在帮助自动化日常任务，快速优化，并创建人类从未想到的设计。但也许是建筑的数字化正在见证当今最具活力的发展，在提高效率的同时赋予和支持创造力。

从航空航天到建筑

Noni Pittenger走上非盟剧院的舞台，分享了她采用数字计量和航空航天业其他技术的开创性工作。Pittenger目前是WeWork的高级VDC经理，她在发言时是CW Keller & Associates的设计工程师，该公司专门使用定制木制品，混凝土和复合材料创建复杂的建筑特征。

“当我们看到建筑师从航空航天业偷窃时，这并不是什么新鲜事，”皮滕格指出。“回顾过去，建筑师查尔斯和雷·伊姆斯借鉴了最近为二战飞机制造开发的材料性能技术的进步，以解决他们想要控制形式的曲率。

就Pittenger而言，她专注于调整3D扫描，3D激光打印和对象跟踪工作流程等工具，使她能够在构建项目时测量项目并将其与数字模型进行比较。“今天，当我们观察航空航天工业时，我们看到曲率设计和有限元分析的进步需要这些工具使用数字文件处理物理世界中的所有部件，[在建筑中]我们需要物理工件，例如投影到表面上，以便看到并适当地使用这些工具。

她描述了她在佐治亚州亚特兰大联盟剧院翻新方面的工作，这是一个雄心勃勃的项目，包括“50块大型弧形木板，将作为剧院内部安装。每个面板在声学上都通过计算脚本的孔隙率变化，然后在结构和机械上集成到建筑物中，“她说。

设计越复杂，执行必须越精确。“我们在设计中看到的复杂性无法通过当前的工具工作流程来解决，”Pittenger说。“使用传统流程，小错误会在整个过程中累积，直到产生非常昂贵的冲突。

然而，真正的问题不仅在于调和这些冲突的成本。“我们看到它正在削减更多有趣的设计。“作为我们QC工作流程的一部分，我们可以确认我们在计算机中设计的表面实际上是我们在现实世界中制造的表面，”Pittenger说。这是一种在施工顺序中对齐“迭代位置的数字输出和输入”的方法。

最终，Pittenger解释说，“我们希望看到的是一个数字工具开始接触物理世界的系统。

Noni Pittenger解释了CW Keller如何使用3D激光投影和其他航空航天工具和技术构建复杂的几何结构。

自始至终数字化

Tom Van Mele采用数字化方法进行施工，从最初的概念到最终产品。作为苏黎世联邦理工学院建筑技术研究所区块研究小组（BRG）的资深科学家和联合主任，Van Mele也在非盟剧院发表了讲话，分享了他在一些突破性概念验证项目中的工作，旨在向行业展示什么是可能的。

犰狳犰窑就是一个例子。Van Mele说，它为2016年维也纳双年展而创作，是“一个双曲线，仅压缩的结构，由399块块组成，通过纯力平衡在空间中结合在一起。数字化设计和制造，“这些块之间没有胶水，没有砂浆，没有机械连接，它们只是站在空间中的纯粹压缩中。

“这是一个巨大的石块拼图，”Van Mele说。“在15米的跨度上，块体的某些部分的厚度为5厘米，[按比例]比蛋壳薄。

也许比结构本身更令人惊讶的是，它只用了 5 个月就完成了，从瑞士的初始设计到德克萨斯州的石头制造和维也纳的现场组装。

数字建筑的精确性和可预测性也开辟了其他可能性，包括以更可持续的方式建造。Block Research Group的Van Mele团队正在他们的实验性NEST（Next Evolution Sustainable Building Technologies）建筑中开发HiLo单元（高性能，低能耗的缩写）。在他的剧院演讲中，Van Mele展示了天花板结构，这是一个跨越120平方米的双曲线混凝土外壳，由周边的5个点支撑。它厚3-5毫米，并用一层薄薄的碳纤维增强。

“HiLo的目标之一是展示轻质混凝土结构如何与高效的制造和施工方法相结合，以最大限度地减少施工过程中涉及的隐含能量，”Van Mele说。

数字化流程还使他们能够在不牺牲功能的情况下使用更不起眼的材料。他们的MicroTree项目完全由蘑菇制成。另一个项目是用回收的利乐包装牛奶和果汁纸包装建造的临时展馆。

苏黎世联邦理工学院的Tom Van Mele讨论了设计和建造更高效结构的各种方法。

BIM 从头

从一开始就拥抱建筑信息模型 （BIM） 的可能性是实现数字流程优势的关键。对于Pittenger的联盟剧院项目，“我们获取BIM信息，并通过3D扫描将其与实际的现场信息合并，将其校准为机器人和投影输入，然后将其重新投影以确认该站点是我们认为的那样在计算机上，”Pittenger说。“我们结合了一套原本孤立的工具，将 BIM 与物理环境融合在一起。”

Van Mele指出，除了BIM设计之外，他的团队还开发了自己的计算框架，称为COMPAS。该框架允许在多学科团队之间轻松进行项目协作和有效的数据共享，使他们能够将设计数据置于流程的中心。

建筑的新时代

施工过程长期以来一直阻碍着建筑设计。毕竟，设计一个你无法构建的结构几乎没有意义。传统建筑的现实是“削减更有趣的设计，你可以花钱买更有趣的东西的地方，”皮滕格说。“我们想解决这个问题。

在建筑和施工中采用数字方法是该解决方案的关键之一，它正在开创一个建筑的新时代——在这个时代，绝对精度成为常态，几乎没有什么是我们不能建造的。

也许最重要的是，从最小的建筑精品店到最大的跨国公司，所有人都可以使用这些工具。任何能够适应的人都可以推动创新。

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