建造房屋有哪些新技术

1. 3D打印，在外星球建造桥梁和房屋的新技术

3D打印

通向未来的桥梁

建筑工程：建筑行业采用3D打印技术来建造房屋和其他建筑物。

制造业不断地拓展3D打印技术的运用方式，特别是在快速制造原型产品和制造小批量高价值商业产品，如航空产业就是如此。但3D打印技术仍有不少局限，其中之一就是受到3D打印机自身尺寸的限制：3D打印产品需要在3D打印机内一层一层地被打印出来。现在，一些3D打印系统得到了改进，之所以这样说，是因为这些3D打印机打印的产品不再受到3D打印机尺寸的限制。此类3D打印机的设计能被放大，建筑行业可以使用这样的打印机来打印建筑物和其他结构。

在荷兰，一家名为MX3D的创业公司甚至打算打印一座桥梁，该公司隶属于一家家具制造公司。只要阿姆斯特丹市政府确定了一个合适的地点并授予必要的建造许可，MX3D公司将使用外部3D打印系统在阿姆斯特丹市的一条运河上打印一座行人天桥。这座行人天桥（上图所示）最大跨度为15米（49英尺），使用钢材料进行一次性打印建造完成，而不是安装预装配分段来完成

。

选择性激光熔化技术是当前最常用的打印金属结构的方法，选择性激光熔化技术又被称为激光烧结技术。选择性激光熔化过程在一台汽车大小的3D打印机里自动完成。选择性激光熔化过程为首先将一层金属粉末扑撒在基底上，接着使用高功率激光将金属粉末按照设定的形状熔合在一起，形成打印产品的第一层；随后基底下降，扑撒新一层金属粉末并再次进行激光熔合，将第二层金属粉末熔合在第一层的上面，如此循环，直至将产品打印完成。

3D打印的每个步骤都被电脑软件控制，电脑软件将虚拟产品切成薄片，并利用此信息来控制3D打印机运行。迪米·杰特金是MX3D公司的创始人之一，他表示：“要是没有电脑软件，不可能打印出一座这么复杂的桥梁。”

MX3D公司的3D打印系统采用工业机器人，以增添材料方式建造桥梁结构。那些工业机器人的手臂上安装了专门研制的焊接头。机器人的工作不是使用焊熔滴将连接件焊接在一起，而是不断地焊接——将焊熔滴连续地滴落在特定点上，从而“拉出”长钢条。为了打印出桥梁，机器人要么在桥上，一边移动一边打印出支撑结构，要么在河面的驳船上进行打印。不论采用哪种方式，打印时间为大约三个月。这项桥梁打印项目得到了美国知名工程设计软件公司Autodesk、荷兰建筑公司Hejimans和瑞士工业机器人公司ABB的支持。

该桥梁为强拉丝结构，工程师事先利用工程软件对拉丝结构进行优化，优选出最佳拉丝形状。此类优化过程在制造业变得越来越普遍，因为优化后的部件用料少，重量轻，而强度却与原来的部件一样。虽然如此，常规制造方式通常不能按照优化设计来制造产品，只有3D打印机能按照优化设计制造出产品。

现在还不确定使用哪种钢材来打印桥梁。迪米·杰特金表示有可能使用标准钢或不锈钢来打印桥梁。一种“风化”钢也可能被用做打印材料，“风化”钢是一种合金，能很快地形成棕色氧化层，让打印出来的产品具有“锈蚀”外观。除了老化效应，“风化”钢涂层还能防止桥梁结构锈蚀的蔓延，实际上省掉了涂漆环节。

3D打印定制服务

鲁克斯研究公司是波士顿的一家咨询机构，依据其最近发表的一份报告：在建筑行业，按照客户要求，利用3D打印技术为客户提供房间内部装修、灯光效果和家具不再是新奇事物。该报告还指出：因为3D打印能节省房屋建造时间并且让建筑师在设计时更具灵活性，人们对使用3D打印机来打印大型结构件乃至整栋建筑的兴趣越来越高。虽然如此，3D打印定制房屋仍然存在着不少难题，尤其是在研制可打印建筑材料和满足建筑法规要求方面。

为了解决上述难题，除了MX3D公司的打印桥梁项目，还有多个3D打印合作项目处于研制状态。斯堪雅建筑集团（Skanska）是瑞士大型建筑公司，正与英国拉夫伯勒大学研制一种高性能水泥打印机器人。在迪拜，工程师们计划用3D打印技术来建造“未来博物馆”的办公楼。在美国，麻省理工员媒体实验室工奈瑞?奥克斯曼及其同事正在研发多种建筑3D打印系统，包括其中之一就是利用一大群能喷射快速成型材料的小型机器人来建造大型建筑。

一家名为盈创的中国公司已经使用3D打印技术建造了多栋房子，包括一栋五层公寓楼。盈创公司使用一台六米高的3D打印机喷射快干浆，快干浆由水泥和在建筑场地收集的可循环废弃物制成。在电脑控制下，这台巨型3D打印机将快干浆一层层地堆积成墙壁和其他建筑物预装配分段。随后，这些部件在建筑工地上被人用钢筋连接好。

在建筑工地打印出完整的建筑物是这类3D打印机的终极目标。南加州大学的霍什内维斯正在研制一套能独立打印完整建筑物的程序。该程序被称为“轮廓工艺”，能让机器人就地收集材料来打印完整建筑物。霍什内维斯博士正与美国国家航空航天局共同开发“轮廓工艺”，美国国家航空航天局将3D打印技术视为在月球和火星建造住所和着陆场和道路这样基础设施的一种方法。只要3D打印机能在月球和火星表面提取有用的材料，包括水，就不用将建筑材料发射到太空，能省下大笔费用。只要将月球或火星表面的材料混合成建筑材料，3D打印机器人就能在月球或火星建造房屋了。

“轮廓工艺”使用一对安装在喷嘴旁的砖刀来对材料进行成型，而不是以将糖浆挤到蛋糕上的方式将建筑材料挤出，让3D打印机能打印出更多形状的建筑材料。“轮廓工艺”3D打印机还能打印出建筑的内部特征，包括打印出房间内的桌椅。霍什内维斯博士认为“轮廓工艺”3D打印机即便在地球也用得上，可以在偏远和环境恶劣地区建造房屋。

不止美国国家航空航天局一家认识到这一点——在外星球建造房屋，3D打印技术是唯一的可行方法。福斯特建筑事务所（Foster+Partners）是一家伦敦建筑公司，正与欧洲航天局研制一套不同于“轮廓工艺”的3D打印技术。欧洲航天局将使用火箭将一套管式组件运至月球，管式组件展开后，就形成了一个圆顶支持，3D打印机器人能以这个圆顶支持为基础，利用月球材料打印出一个保护壳。

要让3D打印机取代掌握多项技术的建筑工人，还有待时日。但机器人已经开始在建筑行业和其他行业崭露头角。

2. 目前高层建筑施工中主要新技术有哪些

1、滑模工艺

根据结构形状，利用定型骨圈将模板约束定位成结构形状，操作架随模板设置，模板在新浇混凝土终凝前不脱模滑升。

该工艺适用与结构形状比较规则的结构，比如烟囱、筒仓等，由于不脱模滑升，混凝土的表面质量难以控制，同时连续不间断作业，现场劳动强度太大，此工艺目前已较少采用。

2、爬模工艺

爬模工艺由最早的模板与模板互爬、模板与架体互爬，逐渐演变为现在的模架、导轨整体互爬的新型爬模体系，是目前市场上最成熟的工艺。

其工作原理为利用设置在新浇混凝土墙面的爬锥和爬靴，实现模架整体与导轨交替爬升。

由于利用新浇混凝土墙面设置支撑与爬升机构，单点承载能力低，需设置很多数量的支撑点，爬升过程中容易产生偏扭，且无法应对结构比较大的变化，可应用于竖向结构比较规则，变化不大的结构。

3、提模工艺

提模工艺对爬模工艺进行了一定的改良，增加了大钢平台，采用丝杆提升机代替爬模小油缸作为提升动力，这样可以根据结构形状选择支撑点位置，避免了爬模支撑点位选择的限制，和新浇混凝土墙面荷载的限制；

模扳、操作架挂设在钢平台下，增强了结构变化的适应性。该工艺在澳门电视塔和上海环球项目已经成功应用。

4、顶模工艺

顶模工艺是我们在施工西塔项目时，自主研发设计的新型模架自爬升体系，针对西塔特点，上述三种体系均不能满足施工要求，因此我们利用爬模和提模的工作原理，针对西塔的特殊要求研制了顶模系统。

引进大吨位、长行程双作用油缸，代替提升机，减少了支撑点数量，大大加强了对结构变化的适应；

设置平面刚度较大的桁架式大钢平台，使得模板可随架体整体顶升；操作架设计成可滑、可转、可翻转、可伸缩，实现高空操作架任意形状的调整。

5、预应力锚杆支护技术

它一端与支护桩、格构梁等构筑物连接，另一端深入地层中，对锚杆施加预应力；采用水泥浆体将预应力筋与土层粘结的区域，将边缘土体的侧压力传至土体深处。

预应力锚杆支护技术目前应用比较广泛，尤其在隧道、煤巷等领域，西塔基坑支护也辅助采用了此项技术。

3. 新型钢结构在我国的应用和发展主要有哪些方面

主要在一下几方面：

1. 钢结构住宅建筑。

2. 跨度较大的厂房。

3. 建造轻钢龙骨析架。

4. 发展别墅在低、多层住宅中，可采用轻型钢结构如冷弯C型钢或者小型热轧型钢组成龙骨结构体系；高层建筑则可采用热轧H型、焊接H型、焊接箱型、冷弯薄壁方钢管内灌混凝土、圆钢管内灌混凝土等组成钢框架体、钢支撑框架体系、钢框架混凝土剪力墙体系等。

资料拓展：

钢房优势

1. 轻钢房屋非常安全，抗震9度不倒。可防台风12级，屋顶承重积雪1.5米，这是因为钢龙骨轻巧，坚固，是优质的建筑材料，且具有很好的延展性和韧性。

2. 轻钢房屋的建造速度非常快，一栋200㎡房屋的施工周期在1个月之内。这是因为轻钢房屋的部品都是在工厂生产的，运输到现场后都由工人直接组装便可完成，因此耗时很短。

3. 轻钢房屋的生产工厂化和机械化程度高，商品化程度高。建房所需的主材都是在工厂生产的，原材料用机械设备加工而成，效率高，成本低，质量也有很好的保障。这些设备多半引进国外先进技术，很多大企业的新型房屋产品具有国际品质。

4. 轻钢房屋80%的材料可以回收再利用。从主材来看，钢材不会随着时间的流逝生虫或者变为朽木，若干年拆除后可以回收再利用，非常环保，也非常经济。