装配式建筑经典案例——3D打印预制混凝土外墙在高层楼中的应用

462,000 平方英尺（*约 42921 平方米）

? 使用 3-D 打印的模具和 Revit 软件加速面板生产

? 在预制混凝土生产工厂安装了近 2500 个窗户，缩短了工期八个月

? 这些模具可以支持 200 次以上的浇注而无需重新修整

? 为 42 层的住宅塔楼和 22 层的商业塔楼创造一个最大化利用滨水景观的外立面

? 该项目包括 1593 块预制混凝土面板

? 2018 年 8 月至 2020 年 2 月进行了安装施工

? 2021 年设计奖——最佳综合用途建筑

? 2021 年设计奖——Harry·H·Edwards 工业先进荣誉奖

? 西德尼·弗里德曼工艺奖——2020 年奖项获得者

项目概述

One South First 是一座位于纽约布鲁克林的新型综合用途建筑，有望重新定义豪华的海滨生活。这座可以俯瞰整个东河，拥有 42 层住宅塔楼和 22 层商业塔楼的建筑曾经是多米诺旧糖厂的所在地。新业主看到了该地块被打造成豪华滨海生活区的潜力，同时希望建筑的设计外观可以最大化的利用和欣赏滨水的景色。

建筑设计师将糖的晶体分子结构纳入设想的现代外观中，以将新建筑与该地区的工业历史联系起来。

CookFox 公司的合伙人和该项目的设计师 Pam Campbell 说："这使我们联想到了糖制造的过程"。"我们很想创造一个活力的建筑外观，可以让人想到糖晶体的反射和结构"。

他们使用预制混凝土来实现这个想法。

预制混凝土外立面的特点是重复使用有角度且带深面联锁面板的白色预制混凝土，用来创造光与影的游戏，使刻板的外观变得生动。在设计上，每个外立面都能根据具体的太阳方向自我调整遮挡，并且自我优化以减少冷却时的能源使用。Gate Precast Company 的运营副总裁 Steve Schweitzer 说，"它提供了一个独特的机会—通过不同用途的能源的互补性来优先考虑能源的利用效率"。

窗户被开得很深，其侧面有不同的角度的切面，用来捕捉光线并展示酸蚀后白色混凝土中的闪光沙。面板的正面抛光，以提供一个光滑的反射表面补充酸洗表面。面板中的模具布局在整栋建筑中各不相同，因此外观设计有一种随机性。

除了帮助设计师实现他们的审美目标外，使用预制混凝土制作外立面还能节省大量时间和金钱成本。

为了制作这个外墙，预制混凝土生产商在一个被称为增材制造的过程中使用了 3-D 打印的模具。3-D 打印模具使得快速生产大量带窗洞的面板成为可能。

Schweitzer 指出，这种项目模具制造一般需要 40 到 60 个工时。但有了自动化的 3-D 打印，时间被压缩到了 14 个小时。每个模具可以支持 200 多次浇注，而传统的木制模具通常在使用 16 到 18 次后需要重新修整。这使得生产团队在制造外墙的过程中可以连续几天不停机。

在整个项目中，设计辅助团队使用 Revit 软件来规划和追踪整个建筑生命周期的各个阶段。他们在软件中创建了 "智能族"，以实现团队间的快速推进和协作。

Schweitzer 说，Revit 模型是实现生产计划工作流程的基石。"如果没有在建筑师办公室进行实时修改，然后与制造团队即时分享这些修改的地方，设计将需要多花几个月的时间来完成，从而延迟生产和现场交付。"

为了进一步加快安装，在预制混凝土生产工厂安装了近 2500 个窗户，至少节省了 8 个月的工期，使内装能够更早开始。Schweitzer 说，“事实证明，在预制混凝土生产工厂中窗户的安装对业主和施工团队来说是非常有价值的”。

在设计阶段对连接方法的特殊考虑使得每个窗户的快速安装时间约为 30 分钟。他补充说："由于预制板是在现场搭建的，建筑围护结构几乎是完整的，""这不仅在施工进度上节省了大量的时间，而且还为接下来的其他专业提供了一个干净的、受天气保护的、安全的工作区域。"