近期，清华团队花20多万为村民“打印”住宅，只用160个小时的消息引发关注。这个房子位于河北省张家口一个村庄里，还被评为河北省十佳百优美丽家园。据了解，与传统的建造方式不同，这个宅子从墙体、屋顶再到院落，没用一砖一瓦，而是采用3D打印混凝土材料，通过机械臂完成施工。不过打印的房子安全吗？舒适度如何？能住多久？贵不贵？对此北京青年报记者采访了设计制造团队和居住者。
现象：
住着更舒适？张家口3D打印的农宅成打卡点
“此前因为疫情，想参观我们家房子的人都没办法来，现在人逐渐多了起来，也有连续多天来拍摄的团队。”赵秀娟是河北省张家口下花园区武家庄村的村民，2021年，由清华大学建筑学院教授徐卫国及其团队通过3D打印技术在她家宅基地上打造了一处房屋。
这处房屋外观呈灰色，采用窑洞式的拱形屋顶，一共106平方米的面积，包含3大2小共5个开间，其中包含了起居室、卧室、厨房、厕所。因独特的建造方式吸引了不少关注，如今已经小有名气，甚至成了打卡景点。
赵秀娟告诉北青报记者，此前徐教授团队在他们村用3D打印过一个花园式迷宫。“后来徐教授又想打印一个能住人的房子，可以弄成民宿。正好我也想把自己的旧房子翻新一下，机缘巧合下就达成了协议。我不用花一分钱，只出地基。教授团队出专利，包括建造和装修。”
赵秀娟说，与之前的房子相比，如今这个打印的房子更宽敞、住起来更舒适，以前封闭性不佳的木头门窗换成了塑钢门窗，房子内部还做了保温。团队不断来做回访，之后肯定会提升。
赵秀娟透露，由于她的房子所在的位置交通便利，空间大，适合3D打印机械设备现场操作，而村里另一户村民虽然也想给自己打印一个家，但并没有如愿。主要就是因为地基所在的位置进出车辆很不方便。“也许以后就不用像我家一样需要现场打印了，而是提前打印出来后再拼接。”
揭秘:
不用一砖一瓦，这套农宅是如何现场打印出来的
“不用一砖一瓦也能盖房子？这到底是怎么打印出来的？”不同于传统建筑方式的房屋在获得关注的同时也引发了网友的好奇心。
对此，北青报记者从清华大学建筑学院教授徐卫国处了解到，这处农宅的打印施工，使用了3套机器臂3D打印混凝土移动平台，分别放置在3大开间中央，直接进行了基础及墙体的原位打印，同时在建筑室外的机器臂轨道两侧，现场预制打印了所有筒拱屋顶，并用吊机将筒拱屋顶装配到打印的墙体上面。“机器臂3D打印混凝土移动平台”的组成包括可移动机械臂及3D打印设备、轨道及可移动可升降平台、拖挂平台等。3D打印设备中，机械臂及打印前端被安置在升降平台上、并可在该平台上移动，而打印材料、上料搅拌泵送一体机则安置在拖挂平台上。该打印平台只需2人在移动平台上操作按钮，即可完成整栋房屋的打印建造。
徐卫国介绍，3D打印的第一步是在电脑中做三维的模型设计。有了形状以后还要做结构计算，测算出建筑的受力情况，尤其是在地震力作用的时候，是否能保证房屋的安全，此外还要做水暖电的布线设计。第二步是确定机械臂打印的路线。“将路线变成代码在电脑中模拟运转。无误后便将代码上传到机械臂，由于机械臂前端有打印系统，在代码的控制下机械臂上的打印头会按照设计好的路径吐出混凝土叠层打印，制作成所需要的建筑，如此，就实现了机器人3D混凝土打印。”
焦点：
没有房梁和钢筋，打印出来的房子安全吗
据介绍，3D打印技术与特种混凝土材料技术相结合，是一种创新型房屋智能建造技术，这一技术的优势在于省人力、高效率、造价低、高质量，并且在可实现传统的房屋造型设计建造的同时，还可实现各种优美的不规则曲面形体的建造。徐卫国表示，在武家庄村建造的这处农宅具有节能保温、冬暖夏凉的特点和优势。
他解释，在构造设计上，将墙体做成空心的，其中填充了保温材料，墙体的内侧做了2.3公分的泡沫保温，房顶和墙体交接的节点以及窗户、门和墙体之间的连接也满足了密封性。也就是说整个建筑就像一个密闭体，这些都是达到冬暖夏凉的基本保证。
相比房屋的优势，不少网友更多的还是对房屋的安全性产生了疑虑。全部为混凝土浇筑却没有房梁、钢筋等的支撑和加固，真的安全吗？
徐卫国坦言，很多人之所以有这样的担心，主要是因为打印建筑与传统建造方式以及钢筋混凝土的结构不一样，“但满足安全性的关键还是要看是否满足了重力、风荷载、雪荷载尤其是地震荷载等受力要求，达到了结构计算的要求就是安全的，与是否使用了钢筋、是否采用传统建造方式无关。”
不过徐卫国也表示，混凝土材料比较具有耐久性，但这类建筑物具体的使用年限还需要时间来验证。
关注：
看上去像墓碑？打印房外观和颜色引争议
此外，对于建筑外观的问题，也引起了热议，甚至有人称像坟墓、墓碑，让人难以接受。关于这个问题徐卫国回应称，之所以把建筑设计成现在的样子有两个原因。第一，在很早以前武家庄的传统居住形式是窑洞，现在用的这种拱形，实际上就是延续了这个传统的居住方式，也是村民比较熟悉的形式。第二，拱形便于结构安全，适合打印。半拱形受力的特点是轴向受力，而混凝土材料的特性就是抗压性能强，两者相结合能到安全的目的。
而对于未来是否会根据居住者需求改变墙体颜色的问题，徐卫国认为，有两种办法可以做到：一种是打印时混凝土里加颜色；另一种是建筑打印完成之后在墙体表面刷涂料。
他还透露，未来的3D打印随着混凝土材料本身配比组成成分的变化，性能、强度也会得到改善。目前也在做批量建设农宅、打印多层建筑的研究，这项技术也能参与到打印装配式建筑构件制造中，为装配式建筑本身提供便利，提高装配率。
追访：
将来能否普及，城市大型高层建筑能打印吗
据了解，在打印这个农宅前，徐卫国及其团队已完成不少打印项目，比如上海3D打印步行桥、肯尼亚经济适用房样板间、上海3D打印书屋……他们为什么选择了这种建造方式，将来打印建筑能否普及，城市大型高层建筑能打印吗？
徐卫国告诉北青报记者，从2003年开始他和团队就专注于数字建筑设计的研究，至今已二十年。他认为智能建造技术是未来的发展方向。机器人3D混凝土打印正是智能建造的一种方式，并且目前已经形成了较为完整的系统，是典型的具有可操作性的智能建造形式。推动产业化的条件也在逐步成熟，但推广还需要一个过程。
徐卫国分析称，从建筑行业来讲，一方面有大量的房屋或其他设施要建造，另一方面劳动力面临短缺以及人工成本增加的情况，这种情况下，建筑行业就面临着升级，而用机器人或者智能系统去替代人工逐渐成为行业发展方向。
从政策来讲，国家对智能建造的指引是非常清晰明确的，比如，住建部将智能建造列为主要任务之一；还发布了智能建造24个城市试点名单，试点为期三年。
从人才缺口角度，目前已有70余所学校设置了智能建造专业。可以说专业培养出来的人才或将逐渐满足市场需求。
对于未来的前景，徐卫国认为，中国的智能建造技术正在得到越来越多的关注和认识。市场也正在逐渐普及，报批验收等规范也在完善中。“不过，很多建筑企业并没有完全认识到智能建造的必要性。在当前生存要求满足之余，可能不会主动接触智能建造的技术。随着市场需求不断出现，一种新型的智能建造公司也会出现。这也是推广的一个最基本的前提。”
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实习生 杨欣雨
文/北京青年报记者 宋霞
编辑/樊宏伟
