近年來，住宅工業(yè)化在國家政策的扶持下快速發(fā)展，一批批工業(yè)化住宅拔地而起，住宅工業(yè)化步入了發(fā)展的快車道，特別是信息技術(shù)的發(fā)展，推動著住宅工業(yè)化向自動化、集成化、智能化發(fā)展。

3D打印混凝土建筑的出現(xiàn)，充分展現(xiàn)了未來住宅工業(yè)化發(fā)展的美好前景，建筑產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)智能化制造并不是空中樓閣，就在不久前，上海的一家建筑公司用3D打印機建造了兩座建筑，一座是位于上海的1100平方米別墅，而另一座是位于蘇州的6層住宅樓，而后者也是目前世界上最高的3D打印建筑。

3D打印技術(shù)是一種先進的制造技術(shù)，其不受產(chǎn)品結(jié)構(gòu)限制的特性決定了它在許多行業(yè)中都有足夠的用武之地。從另一個角度理解，3D打印也只是一種先進的制造技術(shù)，是一種工具。它本身作為產(chǎn)品的價值并不高，需要在行業(yè)應(yīng)用中實現(xiàn)價值，是一個技術(shù)優(yōu)勢和用戶需求逐漸契合的過程。對于3D打印混凝土建筑來說，成本、原材料和結(jié)構(gòu)安全是其未來發(fā)展的關(guān)鍵點。

3D打印混凝土結(jié)構(gòu)分析

目前3D打印混凝土建筑，是將整個建筑進行模塊化設(shè)計，用3D打印機將建筑工業(yè)化模塊打印出來，最后運送到施工現(xiàn)場進行拼裝，因此其生產(chǎn)施工流程和PC構(gòu)件工業(yè)化住宅基本相同。而不同之處在于，在這些3D打印的墻、板等模塊里面，并沒有鋼筋，而是利用水泥和玻璃纖維結(jié)合提高整個混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉強度，從而實現(xiàn)用無筋混凝土結(jié)構(gòu)建造6層住宅。

目前國內(nèi)住宅工業(yè)化PC結(jié)構(gòu)體系分為兩類，一類是全裝配式結(jié)構(gòu)，一類是部分現(xiàn)澆部分裝配式結(jié)構(gòu)。如萬科研發(fā)裝配整體式住宅結(jié)構(gòu)體系，實際上是從日本引進過來，它的梁、柱、剪力墻都是現(xiàn)澆，作為承重結(jié)構(gòu)；樓板為預(yù)制樓板加現(xiàn)澆疊合層半預(yù)制；只有外墻、樓梯、陽臺為全預(yù)制構(gòu)件。遠(yuǎn)大住工的第五代集成住宅也與此類似。因而從國內(nèi)目前的情況看，大部分都采用半預(yù)制結(jié)構(gòu)體系，只有遠(yuǎn)大的可持續(xù)建筑，采用全裝配式的鋼結(jié)構(gòu)建筑，全部是螺栓連接，一天可搭6層。各種新型裝配式建筑結(jié)構(gòu)體系也在不斷地出現(xiàn)。

3D打印混凝土建筑，作為住宅工業(yè)化最前沿最頂端的技術(shù)，就是要突破半預(yù)制結(jié)構(gòu)體系，采用全裝配結(jié)構(gòu)，甚至全過程3D打印，才能夠?qū)崿F(xiàn)建筑產(chǎn)業(yè)由傳統(tǒng)施工完全蛻變?yōu)橹圃鞓I(yè)的過程。除了基礎(chǔ)部分，未來甚至包括基礎(chǔ)全部采用3D打印，實現(xiàn)真正的智能化制造，并運用虛擬裝配技術(shù)。虛擬裝配是采用計算機仿真與虛擬現(xiàn)實技術(shù)，通過仿真模型在計算機上進行仿真裝配，實現(xiàn)產(chǎn)品的工藝規(guī)劃、加工制造和現(xiàn)場裝配的最優(yōu)化方案。

對于3D打印的建筑模塊來說，采用無筋的結(jié)構(gòu)一方面是為了便于打印，另一方面也是為了實現(xiàn)3D打印混凝土模塊輕、薄、強的優(yōu)勢，運用更多品種的混凝土打印出不同功能、結(jié)構(gòu)的建筑模塊。因而3D打印混凝土的原材料來源更廣泛、品種更繁多，其凝結(jié)硬化和強度產(chǎn)生的機理也會突破傳統(tǒng)混凝土的理論范疇，耐久性、安全性也有待研究論證。

隨著技術(shù)不斷發(fā)展，未來甚至將出現(xiàn)巨型3D打印機，在現(xiàn)場打印出整棟建筑，類似雙龍門吊樣式的3D打印機主體結(jié)構(gòu)，打印機可像塔吊一樣升降，在最上面布置若干可變位置的桁條，每根桁條上設(shè)置一只打印頭，根據(jù)面積大小布置十?dāng)?shù)只到數(shù)十只打印頭。建筑豎向結(jié)構(gòu)可直接一層層往上打印，模塊化的結(jié)構(gòu)鋼筋在現(xiàn)場用吊車吊到上面進行焊接組裝，打印頭可采用類似古代夯土墻的工具一樣夾著鋼筋網(wǎng)一層一層往上堆疊混凝土。一旦這種巨型打印機出現(xiàn)，將會為整個商品混凝土行業(yè)帶來巨大的改變，同時對于中小型的商品混凝土企業(yè)來說，也是一個巨大的挑戰(zhàn)，這種用于3D打印的混凝土技術(shù)更加復(fù)雜、質(zhì)量要求更高。