一个简化建筑材料再利用的软件应用程序

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EPFL开发的新软件可以帮助建筑师设计包含新的和重用组件的建筑结构,从而降低它们对环境的影响。

建筑业是世界上污染最严重的行业之一:在发达国家,它约占二氧化碳排放量的40%。它消耗了全球一半的资源,产生了约三分之一的废物。因此,为了遵守国际条约和联合国的可持续发展目标,该行业被迫采取大胆措施减少其对环境的影响。“我们需要尽快减轻这种影响,”Jan Brutting说,他刚刚在EPFL的结构优化实验室(SXL)获得博士学位,该实验室由来自弗里堡的智能生活实验室的Corentin Fivet领导。“实现这一点的方法之一是系统地贯彻循环经济的原则。”


在设计建筑时,Brutting鼓励公司、结构工程师和建筑师将设计建立在以前使用过的构件上,而不是使用新的构件,甚至不是将现有的金属部件熔化并铸造成新的形状来回收它们。这是有道理的,因为这些组件的可靠性和技术性能已经得到了证明。他指出:“这意味着我们需要改变迄今为止所学到的一切。”然而,建筑行业却缺乏这样的工具。在过去的四年中,Brutting一直在开发一种软件应用程序,使用户能够在进行生命周期评估的同时设计结构。它的目标是重新利用钢梁、柱和杆,但其他材料,如木材和混凝土,也可以被合并。


一系列特性


它是这样工作的:设计或修改结构的工程师或架构师将其总体特征输入程序,以及可重用的、二手组件的库存描述。然后,软件对结构的形式进行初步优化,以便使用尽可能少的材料。接下来,这是该项目的创新之一,它为设计师提供了可选择的形式,以满足各种可持续发展的目标。例如,改变结构的布局,从现有库存中优化选择和定位元素,进一步减少结构的碳足迹,限制新削减的数量,将组件的数量保持在最小。


该软件还可以确定新部件和回收部件的最佳组合,从而将结构的碳足迹降至最低。因此,设计师可以为项目选择和适应最合适的解决方案。Brutting基于从瑞士被拆除的建筑和基础设施中回收的材料,在现实生活中测试了他的应用。最后,他的工作提供了基准价值,使用户能够验证在新建筑中重复使用建筑材料可以减少高达60%的温室气体排放,尽管结构的质量增加了高达40%。


一个急需的数据库


对于Brutting来说,创建一个瑞士甚至整个欧洲的可重用元素数据库将使有效地实现循环经济成为可能。理想情况下,他的软件将能够访问它,给设计者提供各种各样的组件选择,从而减少对新结构设计的限制。“这种类型的数据库目前正在开发中,”他说。他毫不怀疑重用会有一个光明的未来,尽管仍然存在许多障碍。“自从我2016年开始写论文以来,我明显注意到关于建筑业循环经济的科学出版物数量在上升,欧盟政策也支持越来越多的研究项目来推动这一进程。”最近,联邦环境办公室甚至发布了一份关于再利用的报告。Jan Brutting对重用的原始贡献受到了实践者和研究人员的好评。去年,他获得了国际贝壳和空间结构协会颁发的Hangai奖。


模块化结构


布鲁廷对土木工程和建筑一样感兴趣,他还编写了软件,设计基于线性梁和球形连接器的临时特殊结构。这种概念类似于MERO系统或USM的模块化家具,但有一个很大的区别:“我们的解决方案比当前的模块化建筑系统提供更多的设计选项,”Brutting说。“这可能会引起专门从事材料再利用的公司的兴趣。”


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