■中房报记者 高欣 上海报道

两台机器臂3D打印系统，耗时450个小时打印完成的混凝土步行桥，如今已经真实的坐落在上海市宝山区智慧湾科创园。

1月12日，由清华大学（建筑学院）-中南置地数字建筑研究中心徐卫国教授团队设计研发、与上海智慧湾投资管理公司共同建造的目前全球最大规模的混凝土3D打印步行桥在上海宝山正式落成。

据徐卫国介绍，该步行桥全长26.3米，宽度3.6米，桥梁结构借取中国古代赵州桥的结构方式，采用单拱结构承受荷载，拱脚间距14.4米。在此之前，世界上已有两座混凝土3D打印桥梁，分别位于西班牙和荷兰，但无论是尺度还是规模，此次落成的这座步行桥都是世界最大。

值得关注的是，该步行桥的打印运用了徐卫国教授团队自主开发的混凝土3D打印系统技术，该系统由数字建筑设计，打印路径生成，操作控制系统，打印机前端，混凝土材料等创新技术集成，具有工作稳定性好、打印效率快、成型精度高、可连续工作等特点。

据中国房地产报记者了解，该系统在三个方面具有独特的创新性并领先于国内外同行。第一为机器臂前端打印头，它具有不堵头、且打印出的材料在层叠过程中不塌落的特点；第二为打印路径生成及操作系统，它将形体设计、打印路径生成、材料泵送、前端运动、机器臂移动等各系统连接为一体协同工作；第三为独有的打印材料配方，它具有合理的材性及稳定的流变性。

据悉，桥梁构件的打印材料则为聚乙烯纤维混凝土添加多种外加剂组成的复合材料，经过多次配比试验及打印实验，目前已具有可控的流变性满足打印需求。新型混凝土材料的抗压强度达到65mpa，抗折强度达到15mpa。而在该桥梁进入实际打印施工之前，设计团队还进行了1:4缩尺实材桥梁破坏试验，其强度可满足站满行人的荷载要求。

此次落成的步行桥桥体由桥拱结构、桥栏板、桥面板三部分组成，桥体结构由44块0.9*0.9*1.6米的混凝土3D打印单元组成，桥栏板分为68块单元进行打印，桥面板共64块也通过打印制成。桥梁整体工程的打印用了两台机器臂3D打印系统，共用450小时打印完成全部混凝土构件，但造价只是普通桥梁造价的三分之二。另外该桥梁主体的打印及施工未用模板，未用钢筋，大大节省了工程花费。

中国房地产报记者亲身走上这座步行桥看到，桥身由多个混凝土构件组成，可同时容纳多名行人。在确保功能性的前提下，桥体弧度优美，桥面采用脑纹珊瑚的形态空隙填充白色细石子，不失美感。

早在2017年，中南置地就与清华大学建筑学院联合成立了“数字建筑联合研究中心”，目的就是为产业升级迭代和应对社会劳动力变化提供一定的科研支持。在过去一年多的时间里，研究中心的研究项目囊括了混凝土打印、数字设计、智能建造、机械臂、BIM逆向建模、虚拟现实技术、时空行为大数据、互动建筑等与我们社区建设相关的课题，并自主研发了新材料、新设备，最终实现了数项成果。这座3D打印步行桥就是其中的重要成果之一。

此外，“清华大学（建筑学院）-中南置地数字建筑研究中心”还创新发明了“机器臂自动砌筑系统”，与国际国内现有砌砖系统不同，首次把机器臂自动砌砖与3D打印砂浆结合在一起，形成全自动一体化智能建造系统；并在世界上首次把该系统运用于实际施工现场，建成一座“砖艺迷宫花园”。由3D打印而成座椅也已经在中南置地西安项目的园林中投入使用。

中南置地方面表示，随着上述科研成果的成熟化，这些成果也会陆续运用到中南置地项目施工之中。

“当前，世界各地，包括国内的企业都在研究将3D混凝土打印技术推向实际工程，而我们已经找到了一些方法，并把技术运用到了实际工程中。此座桥梁的建成是将3D混凝土打印技术推向建筑工业化的过程产品，我们的目标是用同样的技术来打印房屋。”徐卫国称。

至于为什么要努力将3D打印技术运用到现实工程中？徐卫国也给出了答案，他说：“一方面混凝土材料最耐久、便宜，是最普遍使用的一种材料，它可以有利于建筑工程和我们的生活需求。更重要的是，随着我国人口红利的消失，建设工程对于劳动力的需求将越来越供不应求，但是还有大量的建筑工程等待建造开发，这样就需要机器代替人力。未来智能建造将是解决这问题的重要渠道，它将推动我国建筑工业的转型升级，3D打印作为智能建造的一种重要方式，将对工程建设的智能化发展发挥重要作用。而更高质量的发展也是我们的终极目标。”