3D打印建筑不再限房屋，连桥梁都有了，你敢上去走走么

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视频介绍

如今，3D打印技术正在渗透进我们生活的方方面面，从航空航天领域的精密零件，到牙科医生手中严丝合缝的支架，再到设计师手中精美的珠宝、服饰和雕塑，都可以通过3D打印来完成。事实上，不仅仅是精密元件，即使是“傻大黑粗”的建筑，也可以通过3D打印来建造。就像不久前曾介绍过的3D打印房屋。今天我们来探索下3D打印的桥梁，顺便也看看它与打印房屋有什么不一样？我们都知道，3D打印房屋会用到几厘米粗的打印喷嘴，打印材料是混凝土。这种混凝土中没有大石子，而是以细小石子为骨料制成的砂浆，其中掺加高强纤维，使之既可以承受压力，又可以承受拉力。这种特殊的砂浆可以在空气中快速硬化，形成强度后，再在上面覆盖新的一层，进而逐渐打印出整座建筑。我国就曾打印了一幢“6层楼居住房”。那打印桥梁又是如何进行呢？我国清华大学建筑学院就给出了答案。他们运用自主研发的机器臂，在上海宝山智慧湾建成了世界规模最大的混凝土3D打印步行桥。该步行桥全长26.3米，宽3.6米，桥梁结构借鉴自中国古代的赵州桥，采用单拱结构承受荷载，拱脚间距14.4米。步行桥的桥栏板采用了形似飘带的造型，与桥拱一起构筑出轻盈优雅的体态，横卧于上海智慧湾池塘之上；桥面板采用了脑纹珊瑚的形态，珊瑚纹之间的空隙填充细石子，形成园林化的路面。桥面坡度略微有些陡峭，但很稳定，用手触摸桥面，可以感受到珊瑚纹的凹凸。整座桥的建设用了两台机械臂同时进行，用时450小时即全部打印完成。由于节省了模板和钢筋，大幅降低了成本，它的造价只有普通桥梁的2/3。那打印桥梁技术难点又在哪儿？相比起桥梁、道路而言，住宅建筑所承担的荷载、面临的环境还是要温和得多。而混凝土是一种典型的脆性材料，它最大的特点，是抗压能力很强，但却非常不抗拉。在实际使用时，人们会往混凝土里埋入抗拉强度很高的钢筋，制成钢筋混凝土，以此增加抗压能力。而在3D打印所用的砂浆中，掺加的是一定量的高聚物纤维，就可以让混凝土既抗压又抗拉。当砂浆承受拉力时，高聚纤维就会承担类似钢筋的角色，约束砂浆的变形，防止砂浆内的微裂纹迅速扩展造成砂浆开裂，这样，就使得3D打印的砂浆既能抗压、又能抗拉。不过，桥梁在实际使用中承受的拉应力远非房屋可比。所以，3D打印砂浆的抗拉强度虽然优于普通混凝土，但与正常的钢筋混凝土相比还有相当的差距。为此，设计师们从赵州桥中获得了灵感。将桥设计成拱形结构，从而进一步提高了3D打印桥梁的强度，这样一座结合了新技术与近代灵感的3D打印桥梁就架好了。相信在未来，还有更多的建筑会用到这样的技术，到那时你就会发现3D打印建筑的蓬勃发展，是建筑领域的跨越式进步。对此，你怎么看呢？好了，我们今天的节目就到这里，下期更精彩。