斯图加特大学建筑系

斯图加特大学的计算设计与建造研究所（ICD）和建筑结构与结构设计研究所（ITKE）联合起来，在德国南部建造了一个14米高（46英尺）的结构。独特的是，“乌尔巴赫塔”是用弯曲的木材构件建造的，这些构件是“自成型”的。ICD/ITKE团队使用的木材形状变化不是通常用于制作木材的精密和能量密集型机械加工，而是由其在水分含量降低期间的特征性收缩驱动的。

图片©ICD/ITKE斯图加特大学（也是主图片）

ICD和ITKE解释说：“在木材结构中，水分通常会导致开裂和变形；因此，必须小心控制水分变化和应力发展。”相比之下，在这个项目中，木材是以一种利用这种强大的自然发生的变形来触发设计的自我塑造行为的方式进行编程和安排的。就像机器可以被编程来执行不同的动作一样，木材部件也可以被编程来在干燥时转换成预定的形状。

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塔结构的弯曲交叉层压木材（CLT）部件设计和生产为平板，干燥后自动变形为预测的弯曲形状。同时，5.m x 1.2m云杉木双层部件采用高木材含水量和特定叠层制造，并采用行业标准技术干燥工艺进行干燥。从干燥室取出时，零件精确弯曲。这些零件重叠并层压在一起，以将几何图形锁定到位，形成更大的弯曲CLT组件，形成稳定的几何图形。

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“特定于材料的计算力学模型已经开发出来，可以设计、预测和优化产生不同曲率类型和半径所需的材料排列，”设计团队继续说道。“实木板的自成型制造技术以及该工艺对不同曲率的快速适应性为薄壳木结构提供了新的和意想不到的建筑可能性，使用可持续、可再生和本地采购的建筑材料。乌尔巴赫塔是这项技术在建筑规模、承重木部件上的首次应用。

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该塔是为Remstal Gartenschou 2019年竣工的16个永久性结构之一。位于山谷中心的一个突出的山坡上，“乌尔巴赫塔”从视觉上连接了这些建筑中的几个，同时提供了庇护所、景观和内部反射的场所。从外观上看，木质结构显得柔软，像织物一样，薄的木质封套开口中有一个开口，像窗帘一样，呈现出一望无际的山谷景色。

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由于建筑设计为尽可能的永久性，在每个组件的外部添加了由胶合落叶松木材组成的定制保护层。这还包括使用透明耐用的无机涂层，保护木材免受紫外线辐射和真菌攻击。落叶松木材在室外风化时不会裂成银灰色，而会随着时间的推移呈现出均匀的白色。

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乌尔巴赫塔式自成型木材ICD伊特克斯图加特设计博姆自成型木材干燥制造

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乌尔巴赫塔式自成型木器ICD ITKE斯图加特设计了包括变形在内的塔式结构的Boomfea模型，以及表面和连接件的利用。

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Urbach Tower Self-Shaping Wood ICD Itke Stuttgart Designboomspruce Lehamman Holzwerk AG的木材原木

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Urbach Tower Self-Shaping Wood ICD Itke Stuttgart根据Lehamman Holzwerk AG的含水量和纹理方向设计了Boomspurce木板分类

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乌尔巴赫塔式自成型木材ICD ITKE斯图加特设计Boomself成型木材双层干燥后莱哈曼霍尔兹沃克

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Urbach塔式自成型木材ICD ITKE斯图加特设计Boomcourved CLT零件，为Blumer Lehmann AG的五轴数控铣削准备

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Urbach Tower Self-Shaping Wood ICD Itke Stuttgart设计Boomc在Blumer Lehmann AG完成落叶松立面的完整组装组

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Urbach Tower Self-Shaping Wood ICD Itke Stuttgart设计Boomc在Blumer Lehmann AG完成落叶松立面的完整组装组

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乌尔巴赫塔式自成型木材ICD ITKE斯图加特设计了大量运输至乌尔巴赫的团体。

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乌尔巴赫塔式自塑木ICD ITKE斯图加特设计布蒙现场组装弧形CLT结构

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乌尔巴赫塔式自塑木ICD ITKE斯图加特设计布蒙现场组装弧形CLT结构

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乌尔巴赫塔自成型木器ICD ITKE斯图加特设计布蒙现场组装弯曲CLT结构和聚碳酸酯屋顶

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项目信息：

项目团队：

ICD——斯图加特大学计算设计与建造研究所

Dylan Wood，Achim Menges教授

建筑设计

自成型弯曲木构件的研究与开发

ITKE–斯图加特大学建筑结构与结构设计研究所

Jan Knippers教授、Simon Bechert、Lotte Aldinger

结构设计与工程

科学协作：

纤维素和木材材料实验室，EMPA（瑞士材料科学和技术联邦实验室），瑞士和木材材料科学，苏黎世联邦理工学院（瑞士联邦理工学院）

Markus R_ggeberg博士，Philippe Gr_nquist，Ingo Burger教授

自成型弯曲木构件研究与开发（PI）

行业协作：

瑞士戈索Blumer Lehmann AG

凯瑟琳·莱曼、大卫·里根巴赫

自成型弯曲木构件的研究与开发，

木材制造和施工

项目支持：

格梅因德乌尔巴赫

Remstal Gartenschou 2019有限公司

德国联邦环境基金会

高性能、资源高效木材施工中弯曲木材构件应用的设计、制造和工程方法：Urbach项目塔，Remstal Gartenschou 2019

瑞士创新局

复杂几何结构建筑用弯曲木部件的智能创新制造

卡莱尔建筑材料有限公司

scanntronik Mugrauer股份有限公司

尺寸：

14.20米高的木结构

底部半径4.0 m，顶部半径3.0 m，中间半径1.6 m

云杉木CLT，10-30-10-30-10堆积

采用氧化钛表面处理的落叶松木饰面

5轴数控切割部件

12个单独的预制构件，每组3个预装配

带木定位块的交叉螺钉连接详图

8个传感器，用于监测结构的内部WMC

施工体系：曲面活性塔结构，自形曲交叉叠层云杉木（CLT）10-30-10-30-10叠层，钛氧化物紫外线防护表面处理的胶合落叶松贴面，钢支撑结构的弯曲聚碳酸酯屋顶。