4月13-14号,2017年中国工程建设标准化协会建筑产业化分会年会暨装配式建筑技术论坛圆满落下帷幕,各位行业大咖齐集深圳会场,展开一场装配式建筑的华山论剑。 题记:装配式建筑一定要建立建筑系统工程和集成设计的理念和方法,这可能比过去具体研究技术对行业更有帮助,目前,系统集成和集成设计这样的理念也被融入新编的国家标准中。 一、 “装配式建筑”设计要点 1. 建筑系统工程及集成设计的源起 装配式建筑的发展在国内外与其他先进行业比有很大差距,这是需要我们反思的。二战以后建筑工业化的发展之所以远远落后于其他制造业,有几个方面主要问题: 图1 微笑曲线 综上,建筑业转型升级和发展一定要向制造业学习,传统的建造方式以毛坯交房为主,有电气管线上下水,但是与品质生活,直接关乎人的使用需求的内装等相关的内容没有。没有从使用者的生活需求、从功能配置,从整个内装体系,从系统工程去考虑。没有实现“像汽车一样”的以功能、性能、需求、品质为主打方向的建筑产品。因此,对标制造业的完整性,没有内装的建筑只能是个“半成品”。成品时代的建筑学比任何时代都迫切地需要建立“系统工程”的理论和方法!(图2) 图2 建筑系统工程学类比图 2. 建筑系统工程及集成设计初探 系统工程是什么?钱学森在我国的航空航天事业、以及两弹一星事业中发挥了重要的作用,其核心并不是说钱学森设计了原子弹、设计了火箭,而是他把系统工程的科学理论带回了中国,极大地支撑了当时最高端的科学发明。所以研究装配式建筑,一定要有系统工程的理念,一定要运用最优化的思路,把建筑当作一个复杂的系统加以研究。 图3 装配式建筑系统 3. 建筑系统和系统集成设计方法 2016年,中建科技代表中建总公司申报国家“十三五”重点研发计划《工业化建筑设计关键技术》课题。项目提出要研究七大关键技术:混凝土结构关键技术,钢结构关键技术,预应力关键技术,竹木结构关键技术,钢和混凝土结构关键技术,高性能结构体系关键技术,高性能装配式围护体系。我们应用了建筑系统和系统集成的思路和方法,通过建筑系统的结构、建筑围护、内装和设备管线四大子系统划分,把七大关键技术归纳到主体结构系统中;而围护体系关键技术的研究,就纳入到建筑外围护系统中;一体化和内装也列入相应的系统中(图4)。这样就把国家“十三五”课题要求的关键技术,通过系统集成形成了一个完整的研究项目。其中,一体化、标准化集成设计方法,也就是我们今天讲的建筑系统工程理论和集成设计方法(图5、图6) 图4建筑系统示意图 图6 工业化建筑设计系统研究框架 4. 模数和模块 模数是工业化生产的基础,能达到优化尺寸系列化和通用化的目标,还有一个关键点是协调建筑要素之间的相互关系。我对模数一开始的理解就是从砖混建筑3M开始的,按照三的倍数满足要求的三模,从开间、进深、层高去控制。随着对装配式建筑的研究,发现模数不仅限于开间进深,也深入到构件、甚至构件内部,包括内装部品。内装部品与主体建筑的关系,是一个系列的模数协调关系。最近发表了一篇关于罗马建筑考察的论文,罗马的建筑材料很简单,用天然的混凝土把砖、石砌筑起来,形成砌体结构。整个罗马的砌体结构经过几千年的发展,体系非常完整,比如用方石控制建筑外形,实现模数协调,方石用完后,往往建筑内部会出现一些非模数化区域,即模数控制不了的情况,再用乱石砌筑,就形成现在所说的模数中断区,最后完成建筑物整体立面很完整的形式,这就是石与砖的模数关系,所以,模数是装配式建筑中很值得研究的课题。无独有偶,当年的罗马由作坊切磨石材,现场装配,其实也是工厂化的一种模式,只是现在机械化的程度更高。 图7 通过模数协调避免交叉碰撞 模块在整个系统中是一个重要的方面,建筑师对模块的理解往往是功能模块,但是实际上不要局限在研究功能模块,而要研究功能模块的尺寸。比如一个20平米的空间,如果是2米×10米就是一个走廊,如果是4米×5米就是一个房间。所以建筑师研究功能模块,更多是研究它所形成的空间。这个空间就是满足多种使用功能需求的几何尺寸空间,和人的使用有很大关系。这个空间的高效性,就是“可持续住宅”的一个核心。如果没有高效性,比如3米×10米的空间也不能有太多的变化。无论出于何种目标,研究空间是我们做开放式建筑、建筑工业化的核心内容。 图8 平面标准化及多样化示例 图9 空间构成多样化示例 二、中建科技“装配式建筑”设计技术案例精讲 1. 裕璟幸福家园工程概况 幸福家园工程是深圳的第一个预制率50%、装配率70%的项目,是华南地区预制率最高的项目,是深圳市第一个装配式建筑采用EPC工程总承包模式项目。中建科技承担EPC工程总承包,建筑高100米,共33层,本项目为住建部科技与产业化促进中心、深圳市住建局牵头、《深圳市保障性住房标准化图集》的首个落地项目。是深圳市住建局和建筑工务署推出的第一个EPC总承包的装配式保障性住房试点项目,由住宅工程管理站实施管理。该项目有两个标准楼型,内廊式的标准楼型和塔式一梯六户的楼型。这个项目在1号2号楼的4层以下、3号楼的5层以下是现浇,严格按照标准中底部加强区的要求做;中部5-30层、6-32层分别是标准层,采用装配式;顶部采用了现浇,见图10。 图10 裕璟幸福家园工程概况 2. 项目主要亮点 1) 设计优化 图11一体化的BIM应用层级示例 这个模型,可以解读一个标准层的全部构件,从叠合梁、预制外墙板、预制内墙板、叠合楼板、到具体现浇节点,都实现BIM化、数据化。建筑专业对所有构件尺寸进行控制,结构专业有所有构件配筋,有钢筋则直接自动生成钢筋用料清单,就可以在工厂进行数控加工(图12)。 图12 构件生产的BIM应用 (在这个项目中还有其他的一些装配式建筑市场、管理和技术一体化的系统研究和实践成果,也在这次讲座中有所展开,本文由于篇幅关系,略有删减。望各位读者见谅。) |
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