从机器人“入侵”到虚拟现实设计，建筑业正在发生怎样的变革

聚焦前沿科技创新与传统产业升级随着技术革新以星火燎原之势在各领域展开，建筑业也在发生着日新月异的变革。新材料和新技术的应用，让建筑行业从设计到施工，再到后期管理与维护，都变得更加自动化、智能化、绿色化。回顾过去，那些让人印象深刻的建筑业创新解决方案就像一种指南，标志着建筑业的科技变革，以及未来的进化方向。勤劳的施工机器人在建筑施工现场，传统的平地机、装载机、反铲挖掘机等机械设备早已实现自动化控制。2017年，得益于人工智能和机器人技术的快速爆发，建筑施工机械设备的自动化技术进一步得到加强，一些新型机器人已经应用到施工现场。美国建筑机器人公司ConstructionRobotics研发的砌砖机器人SAM开始和建筑工人共同工作，以减少工人高强度的工作压力。通过传送带、机械臂和混凝土泵，SAM一天可以砌3000块砖，是建筑工人的6倍。美国建筑机器人公司BuiltRobotics研发的无人驾驶履带式装载机可以利用Lidar（激光探测与测量）技术、GPS和自动化软件在工地自主行动，按需进行挖掘和推土。澳大利亚力拓集团（RioTinto）已经在其采矿作业中部署了一支包括卡车、自卸卡车和一辆重达320吨的巨型机械在内的自动驾驶车队，该车队由远在千里之外的珀斯总部工作人员进行远程控制。虚拟现实技术的应用虚拟现实和沉浸式设计在建筑设计阶段已经有很多的应用和成功案例，已经成为很多建筑公司的常规技术工具。特别是面对医疗场所等有特殊要求的建筑时，虚拟现实技术正在加速推动行业变革。由于医疗机构手术室、急诊室和其他科室的组成非常复杂，必须进行试运行，以确保重要的医疗设施和医院基础设施能在紧凑的空间内高效工作。因此，搭建实体模型是传统的医疗机构建筑在施工前很常见的工序，但是搭建实体模型耗时且昂贵，在搭建过程中，容易因各种问题导致重新制作，从而造成成本增加和工期延迟。2017年，美国建筑公司LaytonConstruction在为阿拉巴马州佛罗伦萨市设计一个占地48.5万平方英尺，拥有280个床位的医疗中心时，利用虚拟现实技术，在设计阶段和建设过程的关键阶段创建虚拟的实体模型，对手术室和其他重要医疗设施进行用户测试。利用虚拟现实技术，为医院节省了约25万美元的实体模型制作费用，并节省了预制和设计变更的时间，加快了项目审批和施工进度，最终提前两个月完成预制提交。LaytonConstruction将扩大虚拟现实技术的应用，并运用声音、触觉反馈和增强现实技术来提升测试体验。增强现实技术的应用相比虚拟现实技术，多年来，在建筑行业中，增强现实技术的应用更加理论化。一款名为AirMeasure的iOSAPP正在改变这种情况，该APP堪称一个终级增强现实工具包，内含15种模式，只需要使用智能手机即可获取准确的现场测量结果。提到增强现实技术，还记得GoogleGlass吗？尽管GoogleGlass并没有普及并成为一种个人消费产品，但在制造业中却有着非常重要的作用，未来在建筑应用领域可能也会有较明朗的应用场景。虚拟现实技术公司DAQRI发布的DAQRI智能头盔也是一种工业级人机界面产品，通过头盔护目镜可以将逼真的3DBIM模型带入工作现场，在为工人提供安全保障的同时，使生产效率最大化。循环商业模式循环商业模式，与其说是一种技术，不如称之为一种哲学。备受关注的卡塔尔2022世界杯体育场拉斯阿布阿邦体育场就是这样一种商业模式的典型代表。该体育场由西班牙的芬威克伊里巴伦建筑事务所设计，可容纳四万人，是世界上首个可拆卸、可重组的大型体育场。正是为了解决历史上大型赛事，包括奥运会、世界杯完赛后，体育场不能被充分利用这一问题，该体育场采用了可拆卸的条索结构。在世界杯结束后，球场可以被方便地拆卸，而零部件可以在其他需要的地方进行重构。Circl是由欧洲建筑集团RoyalBAM实施的一个试点项目，项目一开始就定位于可解构的大型展馆。其设计思路是利用模块化建筑技术和详细的资源追踪，可以将项目中所有部分的材料全部重新运用到其它建筑上。通过解构并重新利用，使整个建筑材料得以循环使用，大幅减少了建筑材料的成本和浪费。RoyalBAM正在尝试利用在线租赁的方式，实现原材料的100%重新利用。环保沥青从20世纪60年代起，建筑科研人员成功利用废旧汽车轮胎作为一种沥青混合料，提高沥青质量、降低原料成本，并减少了垃圾填埋和处理成本。近年来，该技术已经扩展到将废旧塑料瓶等一次性塑料制品加入到沥青之中。荷兰建筑公司VolkerWessels近日公布了一个完全由再生塑料制成的路面建造方案，通过预制生产，可以像乐高玩具一样进行道路拼接。相较于传统沥青道路，该塑料道路具有材料轻、易运输、易安装、施工时间短、易维护、更环保等优势。荷兰鹿特丹市对此非常有兴趣，甚至有计划使用该方案建造一条新自行车道。塑料和橡胶并不是唯一可添加到沥青的再生材料：澳大利亚皇家墨尔本理工大学的研究人员将烟蒂掺入沥青，在提高道路质量的同时，还能固定重金属。在悉尼，研究人员正在尝试将回收的打印机碳粉添加到入沥青中。3D打印的混凝土桥梁混凝土打印机并不是什么新发明，早在2013年时，就已经出现了。最近两年中，两座3D打印混凝土桥加速了现场打印技术的实际应用。2016年12月14日，西班牙加泰罗尼亚高级建筑研究所在马德里设计了世界上第一座3D打印的人行天桥。2017年10月17日，荷兰埃因霍温理工大学和建筑集团BAMInfrastructure合作设计并建造的3D打印混凝土自行车桥正式开放。现场3D打印桥梁无需运输和组装，既缩短了建造过程，又减少了水泥的使用量，同时减少了二氧化碳排放，更加环保。可自愈的混凝土混凝土是建筑施工中最基本的重要材料，也是世界上应用最广泛的建筑材料。毫不夸张的说，是混凝土成就了现代都市的繁荣。但是，混凝土也带了诸多环境问题，如混凝土会出现开裂现象，从而影响建筑安全。美国罗格斯大学的科学家借用两千多年前罗马人的智慧，使用一种石灰石产生的名为Trichodermareesei的细菌，作为一种混凝土混合物，可以在混凝土出现细微的裂痕时将其修复。可以发电的太阳能公路早在2014年，美国SolarRoadways公司推出一种嵌在路面上的模块化太阳能电池板的发电系统，并在爱达荷州桑德波因特的试点项目获得了超过200万美元的资金。2017年，美国密苏里州交通部采用了该公司的试点项目，并由联邦高速公路管理局提供了75万美元用于开发和测试。2014年，荷兰公司SolaRoad在阿姆斯特丹打造了一条太阳能供电的自行车道。该公司认为，随着技术进步，成本会降低，太阳能道路会在15年内收回成本。2016年12月，法国公路承包商Colas与法国国家太阳能研究院合作，在诺曼底地区的一个小镇建造一条1000米长的太阳能公路Wattway，预计可以满足5000人口小镇的公共照明用电。作为一项由政府资助的可再生能源技术探索的组成部分，Wattway系统正在美国乔治亚州西部的农村进行试点。值得一提的是，我国在该领域处于领先地位。2017年12月28日，全国首条拥有自主知识产权的太阳能高速公路在山东济南正式通车。

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