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李晓明:推进工业化建筑的标准化设计

一、建筑业与相关制造业的协同工作


(一)新型建筑工业化的总体目标

国家九部委联合发文《关于加快新型建筑工业化发展的若干意见》中明确了要大力推进总承包和全过程。

而新型建筑工业化的“新”主要体现在建造方式的“新”:即从传统的、手工业的、粗放型的建造方式即新型的、工业化的、精细化的建造方式 。

建筑业不能再走“大量建设、大量消耗、大量排放”的传统的发展道路,而是需要解决全产业链、全生命周期的发展问题,重点解决建造过程的连续性问题,实现整体效益的最大化,实现部品部件大规模的、工厂化的流水作业的生产。


(二)工业化建筑设计的原则

《若干意见》的第一项要求,就明确提出应“加强系统化集成设计”,并 “推进标准化设计”。由此可见,在新型建筑工业化发展的过程中,标准化设计占据的重要的位置。

工业化建筑的标准化设计并不是一项简单的、孤立的建筑设计,而是通过全产业链和多专业的协同工作,进行的系统的集成设计。


(三)我国工业化建筑设计目前存在的问题

1、缺乏考虑全产业链需求的工业化建筑通用体系,因此不能满足社会化大生产的需求。

2、设计基本基于现浇混凝土,通过拆分构件来实现“与现浇等同”,完全不适应工业化的生产方式。

3、设计与生产制作、运输、现场安装环节脱节,建筑中的结构、外围护、设备管线、内装四大体系相互脱节,缺乏协同工作。


二、关于建筑设计与制作、施工单位的协同


在建设工程开始的早期阶段,由开发商或总建筑师牵头,建立协同小组,联合构配件制作、运输、安装等相关部门,甚至联合相关部品部件生产厂家,如生产卫生洁具的工厂等,共同组成工作协调小组,进行全过程的工作协调,频繁的协调在整个项目进行的过程中可能出现的各种矛盾和问题,最大限度的利用已经形成产品目录的标准化构件,以达到节省资源、提高效率、提高质量的目的,我认为这种协调工作的方法是值得借鉴的。


作为设计环节,必须深入研究和考虑:结构规范和建筑规范双重影响下形成的主要结构体系、设计或施工单位构件统计表的制作深度、构件厂模板的尺度对构件设计尺度的影响、施工单位塔吊的配置与预制构件尺寸的关系等建筑工业化全流程环节的一系列因素,必须加强设计单位与构件生产单位、施工单位的沟通并建立非常紧密的联系,设计不能脱离全产业链,而是要做好真正的龙头位置,有效降低后续环节的错误率,才不会形成资源浪费,真正实现工业化。


三、工业化建筑的标准化设计


建筑设计应遵循标准化、模数化。只有标准化才能实现低造价、保证高质量、可靠性和快速施工,这点业界中是认可的。


但在实际应用中也存在一些问如题:标志尺寸零乱,几乎一个开间一个尺寸;标志尺寸尾数至50mm,不符合3M或2M的模数化原则;没有对住宅建筑的各个功能空间,进行认真的研究 ,形成标准化的功能空间模块,因此也无标准化的户型模块;无法形成标准化的构件,如叠合板的预制底板,构件厂无法将边模定型,模板的重复使用率极低,造成成本的增加和材料的浪费;各块墙板重量、尺寸差异太大,增加运输和塔吊的费用;结构偏心,相同尺寸的构件也会有不同的配筋;室内部品无法标准化。


近年来,国内对功能空间的标准化问题任然没有引起重视,如厨房厨具的安装工程也完全处在手工业的、逐家丈量、逐家对号入座进行安装的阶段。由于厨房部品与原材料及厨房空间没有进行尺寸协调,现场产生大量的边角废料,造成资源的浪费。


在此分享两个国际上的案例。

例1:欧洲的开放体系,以3M为基础形成标准化构件定制式转型订购式,实现了降低造价30%;

例2:日本标准化设计与批量生产,其住宅在4年内不改变基本形状,将公营、公社、公团住宅按同一系列进行设计,将房屋横向或房屋纵向的尺寸、层高、楼梯、 卫生间、浴室尺寸按统一标准设计,对接合部位的细节进行统一,这些都是值得仔细研究、借鉴和学习的。


建筑工业化必须建立建筑业与相关制造业的对话关系,对设计而言,要坚持在建筑师标准化主导下的模块化设计,而不是在现浇混凝土结构平面基础上的构件拆分。


四、建立标准化设计的思维模式


标准化设计的逻辑:“人体工学研究-标准化的功能模块-标准化的户型模块-标准化的单元模块-标准化的楼栋模块-标准化的部品部件”。在此需强调以下几个内容:


(一)实现标准化设计的要素

1、对建筑空间的功能研究,是标准化设计的基础

2、明确工业化建筑中部品部件的标志尺寸、制作尺寸和实际尺寸三者之间的相互关系

3、引导建筑师采用正向思维的方式,来进行工业化建筑的建筑设计。

4、实现标准化与多样化的辩证统一


(二)关于标志尺寸、制作尺寸和实际尺寸

工业化建筑部品、部件在进行模数协调时,其标志尺寸和制作尺寸应满足下列要求:

1、标志尺寸。在建筑设计中功能空间的模数协调工作是采用标志尺寸进行的。目前,我国大多数工程中,平面设计采用中心线定位的方法,标志尺寸即建筑平面图中的轴线尺寸。标志尺寸宜符合优选的模数数值的规定。

2、制作尺寸。工业化建筑的部品、部件在生产制作过程中所依据的尺寸。是在标志尺寸的基础上,经与相关节点、接口所需的尺寸协调后,部品、部件理想的制作尺寸。

3、实际尺寸。是部品、部件构经制作加工后实际测得的尺寸,它包括了在制作过程中产生的偏差。

 

(三)模数协调中的节点接口和公差配合

工业建筑部品、部件之间的节点、接口应进行标准化设计,并满足以下主要要求:

1、应满足使用功能与结构安全、防火、防水、保温等要求;并满足安装组合的便利性。

2、 节点或接口的尺寸应能包容部品部件制作和安装过程中产生的各种偏差,以及各种预期的变形的尺寸要求。

要推进工业化建筑建设发展,必须要推进标准化设计、提高部品部件的通用性和可置换性、实现部品部件的大规模工业化生产、减少建筑垃圾、提高资源利用效率,这些都是我们需要努力的方向和最终目标。

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