高6米、面积52.8平米，上海建工现场3D打印可居住可交付两层建筑

来源：上海建工官微

2022年8月，在南京市六合区灵岩社区卫生服务中心，一幢建造中的两层小楼“如裱花蛋糕一般”堆叠、长高，正初显雏形，别看它外观平平无奇，背后却蕴含着高科技。

它就是真正意义上可居住、可交付使用的，由现场3D打印而成的两层建筑，高6米、使用面积52.8平方米，由上海建工集团牵头打造，建成后将作为院史展览馆使用。上海建工集团总工程师陈晓明说：“在智能建造探索之路上，大尺寸3D打印建造是上海建工优先发展的技术方向。”

△两层楼效果图

真正可居住、可交付

这幢3D打印建筑，又名上海建工3D打印科技试验楼项目，是由上海建工集团牵头承担的国家重点研发计划项目中的示范工程之一。上海建工同东南大学、南京嘉翼精密机器制造股份有限公司联合组成了项目团队。

原地打印的这座两层建筑，最终将作为南京市六合区灵岩社区卫生服务中心的院史展览馆投入使用。

△打印现场

整个建筑的打印用时大概需要50个小时。项目团队自主研发制造的3D打印装备、自行研发的3D打印混凝土材料、首创设计的建筑结构，都为现场打印的顺利实施奠定了重要基础。

目前在现场的这款装备，是国内首创的实现粗骨料混凝土材料泵送的现场原位3D打印机，打印范围长24米，宽8.5米，高6米，打印头喷嘴直径采用40毫米和50毫米两种，可以实现超大型建构筑物的智能化现场原位3D打印建造。

打印装备到位了，更需要打印材料的“高效配合”。现场使用了项目团队自行研发的3D打印混凝土材料，并在现场原位3D打印中，首创局部使用了含粗骨料的3D打印混凝土材料：通过泵送技术把含有粗骨料的预拌混凝土输送到打印仓，在打印仓内二次搅拌后，再经打印头挤出，打印成型。

粗骨料的使用，不仅可以降低材料成本，而且解决了目前采用3D打印砂浆容易开裂的问题。项目团队同时还研发了可用于3D打印的固体废弃物材料，正契合当前固废循环利用、节能减排环保的发展理念。

目前，3D打印建筑推广应用中面临最大的挑战，是缺乏相应的完善标准，为此项目团队首创设计出满足现行标准的“框架+砌体+叠合板结构”3D打印建筑。自承重墙体和局部柱及梁模板通过3D打印技术完成，框架结构作为承重结构，该种3D打印建筑结构的成功设计为项目的交付使用创造了重要条件。

△打印现场

上海建工的不停探索

智能建造是“十四五”时期我国建筑业发展的重要方向之一。上海建工集团总工程师陈晓明说：“在智能建造探索之路上，大尺寸3D打印建造是上海建工优先发展的技术方向。”

多年来，上海建工依托多项国家级重大科研项目课题，在高分子材料及高性能混凝土材料3D打印工艺、装备、材料等方面，进行了深入研究和工程实践。

“2019年，上海建工的第一座3D打印桥在普陀桃浦中央绿地落成，这也是国内第一座运用3D打印技术一次成型的高分子材料景观桥。”陈晓明说，“同一年，在福建泉州，上海建工又打造了高分子材料3D打印分段预拼装人行景观桥，桥全长17.5米、宽3.2米、高3.2米，桥体净重12吨，经过连续5周时间打印完成。”

△桃浦中央绿地3D打印桥

去年，成都驿马河城市公园内的“流云桥”，也由上海建工打造，这是运用3D打印技术完成的最大跨度的高分子材料景观桥，主体部分长21.58米、宽8米、高2.68米，净重12吨，整体拼装完成后含引桥总长达66.8米，创新采用“分段打印、预制拼装工艺”，延绵悠长的空间意境，已经成为了网红打卡地。

△成都驿马河城市公园内的3D打印桥

上海建工还在国内多处园林绿地景观中，运用3D打印技术，打造了与周边环境融为一体的“点景”建筑。

△徐州国际园林博览会3D打印座椅

△上海风铃绿地3D打印座椅

△成都东部新区东一线延线3D打印座椅

在此次南京两层建筑的建造过程中，上海建工对于高性能混凝土3D打印技术的尝试，是持续探索建筑设计施工新模式的重要体现。

3D打印在复杂、个性化、按需定制的建筑物、构筑物建造中具有广泛的应用空间，在极端施工环境如灾区重建、核电站、月球基地等也有广阔的应用前景。这个示范工程探索了现代房屋新型建造方式，可以实现大规模建筑工业化生产，将助力国内建筑行业提升智能建造和精益建造水平。