格雷格·科克(Greg Corke)

采访了NewTecnic的安德鲁·沃茨(Andrew Watts),了解该公司如何使用技术来优化标志性项目

复杂立面的设计、制造和施工

安德鲁·沃茨不是典型的建筑工程师和建筑师。这位Façade领导的多学科工程公司NewTecnic的首席执行官更有可能从协和式飞机或宾利鼓风机中汲取灵感,而不是从勒·柯布西耶的建筑中。他着迷于执行多种功能的组件,以及它们如何在功能和美学上组合在一起。

我仍然受到20世纪60年代莲花世界的启发,在那里他们不只是安装了一个引擎。撞上了一级方程式赛车的后座。他说,引擎就是结构。车轮直接固定在发动机上。但它需要具有双重功能,以增加组件的视觉质量。

这种影响可以在这家全球公司承担的许多备受瞩目的项目中看到,该公司在伦敦、剑桥、洛杉矶和利雅得设有办事处。瓦茨帮助开发了一种先进的系统,该系统的组件可以以不同的方式进行组装。有点像乐高。他解释说:“我们试图创造更多的组件来完成更多的工作。”例如,我们可能有一组用于括号的组件,它涵盖了所有内容,而不是将其简化为一个添加了大量位的组件。

“立面的每个组件都可以由十个标准的子组件组成,然后可以进行不同的组合和排列。”

这种标准化是一种削减成本的好方法,但沃茨热衷于确保不会在多个项目中使用相同的自定义组件。

我们不会把它作为一个产品,因为每个项目都是不同的。他解释说,每栋建筑都是不同的。“想要简化流程是非常诱人的,但对我们工程师来说,简化流程意味着我们可能会错过一些真正能让我们降低成本的东西。”

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“大剧院进行日常维护

技术和想象力

NewTecnic是一家技术领先的公司,一直在寻找新的材料和工艺,以交付与其合作的公司(包括Zaha Hadid Architects、Gensler和Aedas)构思的高度复杂的建筑。

通过使用技术,可以降低风险,同时创造出更具想象力的建筑。瓦茨说:“我们的成本使用更少的能源,更耐用,看起来更好,居住起来更有趣。”“它们也需要更少的时间来完成,而且完成时看起来毫不费力.”

该公司专注于标志性建筑和先进的建筑围护系统。例如,伊斯坦布尔的未来主义风格的KCTV大楼采用了创新的立面,使可居住的空间与整个大楼的核心相连。同样,KAFD地铁ST的围护系统设计在利雅得,需要通过预制最大限度地减少安装时间,同时实现高度耐用的立面组装。

瓦茨解释说

:“如果你有一个普通的盒子,来NewTecnic就没有意义了——我们没有什么可以添加的。”但是,如果你要解决一个复杂的几何问题,需要结构工程,需要立面工程,需要能够挤进环境性能。放进一个收缩包装的盒子里——然后我们就是那个人。

“
阿卜杜拉
国王金融区(KAFD)地铁枢纽,沙特阿拉伯利雅得,描绘了未来的维护合作机器人

密切合作

NewTecnic与承包商和建筑师密切合作。有了承包商,公司可能会解释已经定义好的设计。对于一家建筑公司,它通常会我们很早就参与了这个过程,甚至在比赛阶段。在这里,NewTecnic可能会被呈现给建筑师的空间和美学视野,并被要求通过定义它是由什么制成的,它将如何制作,以及谁将制作它来赋予它一种真实性。

创意的开发以结构为核心,认识到它必须站得住脚并具有成本效益,但NewTecnic也与建筑师密切合作,以开发美学。我们想展示O工程设计是对建筑设计的强化,而不是在某种程度上对建筑设计的限制。

在所有阶段,我们都需要建筑师的意见,以了解这如何融入建筑的更大画面——特别是我们总是被鼓励移动任何不重要的装饰元素。我们试图不掩盖任何东西,但当然,在揭示一切时,它必须看起来很好。

“NewTecnic未来建筑实验室现场
制造幕墙组件

设计过程通常从评估建筑设计在其周围环境中的性能开始。例如,建筑师的3D CAD模型可能会被带入Rhino,并与第三方调查数据相结合,以在计算流体动力学(CFD)软件工具COMSOL中进行虚拟风洞测试。

虚拟风洞测试也可以帮助推动设计。通过将初步气流结果与计算算法相结合,可以自动生成建筑物或其立面的全新设计。这可能是为了减少材料数量或最大化气流,以帮助减少建筑物中的能源消耗。这与炎热气候下的项目尤其相关,NewTecnic在其中的许多项目上工作。

可以使用摄影测量法或更宽松的方法对

周围的场地进行精确建模通过描绘照片的轮廓。建筑物通常被简化,首先集中在形式上,然后是表面纹理,看看它如何影响湍流之类的东西。

在这个早期阶段,NewTecnic通过探索其在不断变化的环境中的表现,将重点放在适应未来的建筑上。我们想要了解现在正在发生什么,未来可能会发生什么,因此我们可以实际减少多少物质的数量。艾尔。我们总是想着25年,50年后的未来。

瓦茨说

:“周围的建筑总是有点信心的跳跃,因为你不知道哪些会被推倒,哪些会被建造。

”从不同的风向

对设计进行评估,为结构和立面产生压力。用于极限状态设计的风速用于观察建筑物在理论上达到极限时的反应。.NewTecnic还非常重视典型的风力条件,以及它们如何影响设计的适用性方面。

瓦茨解释说

:“我们想知道它每天的表现如何。”它是否舒适,结构是否以一种让你感到有点恶心的方式移动?是门总是砰的一声关上,还是你在努力打开前门?

你不想最终不得不安装滑动门来解决一个可能的问题。一开始就以完全不同的方式处理。

这也是用户的舒适度。你不会真的想有一个餐厅或一个十米高的大露台,当它要被风吹的时候。

虚拟风洞试验总是通过物理风洞试验来验证,以尽可能获得准确的图像。这是与剑桥大学合作完成的,NewTecnic与剑桥大学的工程系有着紧密的联系。

是的瓦茨解释说:“在[CFD]网格不够密集或CFD软件没有捕捉到局部行为的地方,你确实会得到意想不到的效果。”微妙之处、次要影响、突发影响——这些都是通过物理测试发现的。所以我们认为工作得很好,我们可能会发现我们现在必须平滑整个区域。

一旦对物理风洞结果进行了评估,就可以改进几何模型和结构模型,并设置CFD研究再次运行.

NewTecnic还没有将物理测试结果反馈到CFD引擎中,以更好地调整虚拟世界和物理世界,从而提高未来模拟的准确性。瓦茨承认:“我们需要更大的电脑。”我们楼下已经有阿斯顿马丁的布景了。要做到这一点,我们需要更多地进入空中客车级别。

面板模具的
自动化生产埃尔

曲线、平面和连接

模拟还广泛用于开发具有曲线、扫掠平面和复合连接的复杂结构系统,这是大多数NewTecnic项目的典型特征。

“你在全球范围内分析它(建筑),你分析一切,你分析每一个连接,”瓦茨说。你在计算机中虚拟地建造整个建筑。你要确保计算机内部的平行世界告诉你这会起作用的。我们做了无休止的调查,我们认为这是一种以合理的成本提供更大确定性的方法。

“我们需要知道在任何给定点(通常是结构或立面的交叉点)作用或被作用的力。”

对于结构,NewTecnic使用模拟工具Sofistik,因为它提供了能够分析复杂形式的灵活性,正如Watts解释的那样。这是一个有限元分析软件,它考虑到曲率,而其他软件几乎仅限于直线框架。

它受欢迎的

另一个原因是它对变化的反应非常好。瓦茨说:“它能够很好地展示结构行为。”他补充说,使用其他软件,当移除大型结构中的小部件时,你不知道它是否破坏了结构的完整性、稳定性和刚度,因为它会产生局部应力或变形。

如果您在Sofistik中构建这些模型,您可以通过删除部分并查看其效果来了解行为。它告诉你,如果你想继续做出改变,你需要做什么。

对于连接设计,NewTecnic使用了COMSOL,这在团队中很受欢迎,因为它是可定制的,并且非常擅长处理复杂的小型组件。事物是如何连接的,两个相邻的事物在被推拉时是如何分离的——这些例子瓦茨解释说:“在COMSOL中进行非常仔细的分析,这是其他软件不允许我们做的。”

例如,

当一块钢连接到钢筋混凝土钢筋组件时,可能会出现诸如立面泄漏或混凝土微裂纹等问题。

NewTecnic还使用疲劳分析来帮助确保其建筑物在未来继续表现良好。该技术广泛应用于航空航天和汽车工业,但在建筑领域应用较少设计。他说:“我们想知道长期运动将如何影响特定小规模构件的结构完整性,这些构件通常位于立面,并受到天气的影响。

“
KCTV通信塔立面模型

让我们进行身体接触

当连接由许多单独的组件组成时,很难通过模拟来预测性能。然后,我们将它们放在一起,并以一种非常特殊的方式施加载荷,以允许通过代码对组件进行测试和评估。

“这意味着我们可以进行竞争性招标,不只是一个BIM模型,而是一个计算了成本的BIM模型,其中的特定组件是以前没有做过的,经过了创新,经过了测试,并且我们得到了(剑桥大学)工程系的某种批准。”

NewTecnic还严重依赖于工程级3D打印。在其位于伦敦肖尔迪奇的总部,该公司拥有一台Objet 3D打印机,用于用聚合物制作功能原型。这不仅帮助它在开发阶段更好地理解组件,而且还允许它有效地模拟构造过程。

瓦茨说

:“我们打印了1:1连接和比例组件的组合,显示了零件如何组合在一起。”我们可以展示事情是如何发展的例如,如果起重机已经就位,以及为什么你需要按照一定的顺序组装东西,以使它们能够自我稳定,而不是需要大量额外的道具。

3D打印模型直接与承包商共享,不仅是为了更好地沟通,也是为了降低成本。

我们这样做,所以一个承包商说,'好的,你们已经解决了这个问题。'你不是在设置一个问题并要求我们解决它。你为我们提供了一个解决方案设计.

这让我们可以说,作为回报,我们希望投标价格与标准建筑的价格几乎相同。我们不想让你乘以2或3,因为它是标志性的,或者是小巧的,或者是一次性的。我们希望你按照一套基本的指令来承担并建造它。

KCTV通信塔立面详图
解决问题的

软件G

NewTecnic在整个开发过程中使用了大量的建模软件。选择不仅取决于软件本身的功能及其对不同工作流的适用性,还取决于其与第三方有效共享数据的能力。

“我们希望能够在Rhino中快速绘制草图和快速构建模型,” Watts解释道。这可以是最终与设计师达成一致的形式,但它必须不断变化。

然后,当我们开始量化一切并计算出它们如何组合在一起时,我们要么继续与Rhino合作,要么转向Revit—我们是Revit的忠实粉丝。或者我们使用CATIA,因为这样我们就可以与[CNC]机器对话。这取决于我们是在与机器对话还是在与委员会对话。

该公司还使用生成设计作为解决问题的工具,以帮助提供符合视觉标准的逻辑解决方案,通常作为实现建筑愿景的一种手段。普通TOOL包括Grasshopper、Dynamo和MATLAB.NewTecnic也在尝试进入Python和R领域,以超越可视化脚本。

他说

:“生成设计通常是人类设计师适应这些形状的起点,并激发他们开发新型立面和细节。

瓦茨强调,对于所有软件来说,重要的不仅仅是模型或数据。也是过程。对于任何输出,我们需要能够知道我们是如何到达那里的。以及我们如何重新开始,他说。“在早期,当我们习惯于创造一些东西时,有人会说'哇,这太棒了,但你能把它做得更小一点,或者做得更小一点吗',我们觉得这有点吓人。”

随着时间的推移,流程的每一部分都被视为设计的一部分,因此我们需要进行调整,不仅要对输出负责,还要对流程负责。

我们