Приветственный центр архитектуры обучения для учащихся / VUILD Inc.

Этот объект, «Архитектура обучения для учащихся», был построен как проект «Эксплейграунд» Образовательного инкубационного центра, который способствует сотрудничеству между промышленностью, правительством и научными кругами в Токийском университете Гакугей, Япония.

Конструкция представляет собой железобетонную конструкцию с использованием CLT в качестве опалубки, а деревянные балки и панели, обработанные на станке с ЧПУ, используются в качестве опалубки для бетонной плиты, оставляя «остаточную опалубку» в качестве готовой поверхности. Это беспрецедентное использование бетонной опалубки в Японии, которая выполняет функцию основной конструкции. Модель CAD была автоматически создана с использованием геометрического алгоритма, а путь CAM для 5-осевой обработки с ЧПУ был создан с использованием модели CAD в качестве вспомогательной линии командой параметристов VUILD. Все предварительно нарезанные компоненты были произведены на собственном заводе VUILD с использованием 5-осевого станка с ЧПУ. Станок с ЧПУ, обрабатывающий опалубку, будет установлен и в уже готовом здании, которое будет использоваться как открытая площадка, где каждый сможет испытать передовые технологии производства и самостоятельно создать необходимое пространство и место.

Процесс проектирования. Задача дизайна заключалась в создании открытого пространства, которое могло бы служить местом для внедрения нового государственного образования для следующего поколения, а также расширяемого пространства без законченной формы. Кроме того, требовалась экстремальная и экспериментальная архитектура, которая сама по себе является учебным материалом. Поэтому компания VUILD решила создать универсальное пространство с большими пролетами, используя 5-осевой фрезерный станок с ЧПУ. Было дано ограничение на раскрой CLT-панелей толщиной до 240 мм, для чего было проведено неоднократное моделирование для оптимизации общей формы и удобства вырезания. Оптимизация материалов и упрощение формы были выполнены с учетом конструкции.

Метод модульного строительства + оставшаяся опалубка. Балки CLT были спроектированы так, чтобы продольное сечение имело синусоидальную кривую, а амплитуда-фаза была смещена в поперечном направлении для создания прочной оболочки. Что касается формы, то после неоднократных исследований она приняла форму крыши, имитирующую жилки встречающихся в природе листьев. Глубина оболочки создавалась за счет построения сечения зигзагом, а прочность оболочки добавлялась за счет смещения фаз зигзагообразного сечения на три слоя. Трехмерные CLT-панели были разрезаны на блоки на собственном заводе VUILD и соединены с балками на месте, а панели соединены друг с другом металлическими фитингами. В балки заливали бетон, а конструкцию развили в балки на жилах и плиту, перекрывающую промежутки между жилами. Деревянные балки имеют пролет 25 метров, а толщина бетонной плиты составляет всего 8 см. Этот метод строительства был запатентован под номером JP 2021-042568, и, поскольку он является очень универсальным методом строительства, он снизил стоимость до 60% по сравнению с обычным методом строительства корпуса.

3D-данные были переданы проектировщикам конструкций и использованы для анализа, что позволило избежать человеческих ошибок. Эти данные можно было перепроверить во всех аспектах проверки конструкции, структурного анализа и создания деталей для производства, что позволило ускорить процесс.

Упрощение процесса от создания данных обработки до закупки материалов и изготовления — функции 5-осевой обработки наклона и вращения, которые потребовали оптимизации для их учета; пути должны были быть созданы специально для 5-осевой резки, а количество деталей было сложным: в общей сложности требовалось 360 панелей CLT для обработки опалубки из 963 деталей. Собственная параметрическая группа разработала геометрический алгоритм для поверхностей произвольной формы, который может автоматически генерировать документы САПР. Процесс создания пути также был разработан для уменьшения объема ручной обработки после обработки. В областях, скрытых бетоном, поверхности были шероховатыми с соблюдением соответствующих допусков, чтобы снизить затраты на обработку.

Панели были размещены эффективно, чтобы снизить затраты. Алгоритм автоматического размещения панелей и формирования формы достиг этой цели за короткий период времени, и было изготовлено несколько типов CLT-панелей с максимальным размером 1350×4000 мм. Плиты CLT были доступны в четырех различных толщинах от 60 до 210 мм, и была создана трехмерная диаграмма толщины с цветовой кодировкой. Это позволило легко размещать детали из CLT-панелей разной толщины. Поделившись этим процессом со структурной командой, мы смогли создать систему оптимизации как с точки зрения конструкции, так и с точки зрения удобства строительства.