梵思学堂 | 第七期——孙树伟：3D建材的特性及应用

为了营造浓厚学术氛围，促进设计团队更好了解所在学科前沿知识，掌握建筑行业最新项目实践和研究动态，梵思设计集团开设【梵思学堂】，以分享会的方式邀请业内著名建筑师亲临探讨指教。

11月21日，梵思设计集团特邀北京九州恒阳科技有限公司总经理孙树伟，作“3D建材的特性及应用”的主题分享，介绍其公司研发的不同种类3D产品，并展示它们在实际建筑工程中的实践与应用。

分享主题｜《3D建材的特性及应用》

△3D建材分享现场

3D建筑材料

不拘泥于常规建筑形体

强大的艺术美感呈现力

绝佳的声学效果

以及更加优异的防火、耐用表现

被广泛应用于各类公共场所

如大型机场、歌剧院、艺术展厅等

呈现出惊艳的前卫造型表现

△3D建材分享现场

随着现代设计理念的不断提升，建筑形态应用技术的持续发展，建筑师不再只满足于传统单曲、二维的建筑形态，更多地采用Rhino等参数化模型软件进行三维多曲面的建筑设计。3D建筑材料的出现，拓展了三维建筑形体的可能性。其设计的灵活性、施工速度的快速性、材料使用的高效率以及对环境的低影响，为实现复杂和定制化的设计提供良好的前提。

常见且应用广泛的3D建材有GRG玻璃纤维增强石膏板（Glass-fiber Reinforced Gypsum）、GRC玻璃纤维增强混凝土（Glass fiber Reinforced Concrete）、UHPC超高性能混凝土（Ultra high performance concrete）等。本次讲座中，孙树伟总将分享这些3D材料在不同大型建筑中的应用实践，以及在实施过程中需要用到的建筑技术及流程。（注：以下节选的项目图片均源于分享嘉宾或网络，侵删）

—— 01 北京大兴国际机场 ——

△北京大兴国际机场

北京大兴国际机场，造型奇特，建造难度大，如何自由实现如此庞大的面貌，呈现出完美的装饰室内设计效果，对于设计师和施工团队是一次巨大挑战。GRG材质的应用，它的极致之美，它的延展性，于设计师和建筑团队无疑是一道曙光。

△值机岛

机场中的值机岛浮岛、檐口及墙面、自动扶梯板边及底部等三维曲面，均由GRG材料组成。实施过程中极为精细的工序把控、精心的构件布置和精准的尺寸定位，使得建筑内部空间线条柔美而又气势恢宏，且能实现大面积无缝的外观效果。

△使用大型扫描仪对现场进行扫描放线，进行建模对接BIM系统

△GRG施工节点图

—— 02 北京城市副中心图书馆 ——

△北京城市副中心图书馆

北京城市副中心图书馆，是世界上最大的具有气候控制功能的阅读空间。其柱身、柱帽、窗帘盒及吊顶叶片造型大面积使用GRG材料。整体包柱设计了造型独特的三叶草造型，美观大方。

△图书馆内部空间

该项目对GRG方案深化设计、产品设计，模具生产及现场安装及表面处理都有着很高的要求。

△全设备安装现场

△GRG柱身与柱帽

—— 03 保定古动物博物馆 ——

△保定古动物博物馆

保定古动物博物馆是保定市政府与中科院古脊椎所携手共建亚洲规模最大的自然博物馆。在该项目的多处墙面、楼梯栏板及廊桥外立面，均使用GRC材料，其表面质感肌理多样化，可处理成光面、木纹面等。

△廊桥外立面GRC效果

△木纹面GRC样板

△楼梯栏板GRC

—— 04 深圳大沙河文体中心 ——

△深圳大沙河文体中心

大沙河文体中心位于南山区桃源街道，西丽珠光路与龙珠一路交会处西北侧，为原有桃源文体中心的拆除重建，并对西侧附属绿地进行整体改造。

△GRC外墙效果（图左）

墙面采用GRC产品，正是有了GRC的无限可塑性，以及纹理质感的多样性，才能创造出独具特色的建筑外观造型。

整体设计施工流程包含建模、分模、下单、材料生产以及最终全站仪定点安装。

△现场安装

△GRC实景图

—— 05 无锡慈善博物馆 ——

△无锡慈善博物馆

博物馆外观从古镇的风貌肌理中提取色彩与质感，在协调统一的基础上寻求创新。外立面通过采用多种不同截面规格的UHPC混凝土条形杆件有机排列组合，形成标志性的建筑外部空间表皮。

△博物馆外立面

通过对成品混凝土条形杆件施加三种浓度的冲刷酸洗工艺，使其表面呈现出不同程度的光滑与粗糙质感效果。

多截面、多长短、多质感，组成多维度的精细化的设计组合，形成有疏有密、有虚有实、有进有退、有粗有细的丰富变化。配合灯带的布置，夜间效果更是美轮美奂。

△不同截面规格的UHPC混凝土条形杆件

△夜间效果

△UHPC施工现场

听完孙树伟总对于3D建筑材料的分享，他的实践和经验引发了梵思团队的兴趣，在交流答疑环节，大家积极踊跃发言，提出了自己心中的困惑和想法，希望能有更多的探讨和领悟。（以下节选部分精彩对答）

讨论1：在我们的认识中，一般机场项目采用铝板会比较多。为什么在北京大兴国际机场这个项目中，会使用GRG材料而不是铝板呢？

但是使用GRG产品的话，首先就可以做到大面积无缝。GRG产品都会有一个翻边处理，然后在两块产品的背面翻边接缝处用螺栓连接固定，再在外表面刷上涂料，这样子就可以做到表面大面积无缝的外观效果。

其次，GRG维护起来比较简单，不用短时间就进行清洗，即使五六年后其表面脏了，只要整体再刷一次涂料即可。作为石膏制品，即使它表面也会落灰，但不会像铝板一样吸附，随着时间的迁移，GRG老化、色差变化也会是整体性的，看起来外观反差也不会非常大。

△讨论精彩现场

讨论2：您刚才提到，一般的GRG产品，使用在墙面是采取焊接的手法，而不是螺栓连接，那要怎么解决现场两块板出现误差对不上的情况呢？

孙树伟：首先这些GRG产品都是通过电脑建模，然后工厂一比一复刻生产出来的，出现大的误差导致安装对不上的几率非常小。安装过程中，GRG的预埋件直接跟背后框架挑出的调节龙骨焊接。

建筑的外观形状都是生产好的GRG自带形状，然后现场用全站仪定点安装。先把主龙骨和副龙骨安装好，调节的安装龙骨并不用提前在工程准确生产，而是现场根据长短、方向即时边装边做，再与GRG的预埋件进行焊接。针对这种异形的材质，焊接会比螺栓连接更合适。

△GRG节点图

△讨论精彩现场

3D材料的发展将更加重视效率提升和环境影响降低。技术创新可能包括更先进的打印技术、改良的材料配方，以及利用机器学习和人工智能优化打印过程和材料性能。通过这些技术进步，可以实现更快的建造速度、更高的结构强度和更好的资源利用效率。