基于TRIZ的樓房防水方案設(shè)計(jì)研究

侯彥超 潘惠如 周濤 朱妍蓉

【摘 要】如今，樓房防水技術(shù)腳步遠(yuǎn)遠(yuǎn)趕不上房地產(chǎn)市場(chǎng)的發(fā)展速度，樓房滲漏現(xiàn)象頻出。針對(duì)這個(gè)問題，文章基于IE，通過實(shí)地調(diào)研分析，著重從方案設(shè)計(jì)和質(zhì)量管理方面分析居民樓滲漏的主要原因。以鎮(zhèn)江市谷陽(yáng)小區(qū)為研究對(duì)象，通過調(diào)研引入TRIZ，把技術(shù)參數(shù)、創(chuàng)新原理等理論同防水方案設(shè)計(jì)領(lǐng)域進(jìn)行適配，并運(yùn)用沖突矩陣來解決樓房防水質(zhì)量管理的問題。文章提出的基于TRIZ理論的防水方案設(shè)計(jì)研究，可以為2018年啟動(dòng)修訂的《屋面工程技術(shù)規(guī)范》和《屋面工程質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》提供一個(gè)新思路。

【關(guān)鍵詞】防滲漏施工；TRIZ；樓房防水方案設(shè)計(jì)

【中圖分類號(hào)】U213 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2018）02-0142-03

2014年7月零點(diǎn)發(fā)布的一組數(shù)據(jù)顯示：抽樣考查全國(guó)的28個(gè)城市、850個(gè)社區(qū)、2 849棟樓房、3 674名住戶，滲漏率達(dá)到95%[1]?，F(xiàn)階段，在我國(guó)房建工程中，滲漏問題較為突出，極大程度地影響了人們的居住舒適度，因此，增強(qiáng)防滲漏技術(shù)在房建施工中的運(yùn)用，是我國(guó)房建工程必須解決的一個(gè)重要問題[2]。顯著影響防水工程質(zhì)量的要素分別是設(shè)計(jì)、產(chǎn)品、施工和管理，設(shè)計(jì)是源頭，產(chǎn)品是基礎(chǔ)，施工和管理是保證，它們互相獨(dú)立且密切相關(guān)[3]。因而，我們需要從源頭出發(fā)，研究樓房的防水方案設(shè)計(jì)。

1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀述評(píng)

追根溯源，質(zhì)量問題來源于投資方、建設(shè)單位對(duì)利益的追逐。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)防水工程的造價(jià)僅占建筑工程總造價(jià)的1%[4]，而歐美等國(guó)家的防水工程造價(jià)占建筑工程總造價(jià)的5%～10%[5]，經(jīng)過對(duì)比可見，中國(guó)的樓房滲漏嚴(yán)重不足為奇。

同時(shí)，我國(guó)的防水質(zhì)量保障體系不夠健全，目前，我國(guó)針對(duì)樓房防水工程品質(zhì)問題采用5年保修期制度和5%的質(zhì)量保證金制度[6]。研究發(fā)現(xiàn)，混凝土具有自防水功能，混凝土施工可以保證5年之內(nèi)不滲漏，因而導(dǎo)致許多建筑商鉆空子，用劣質(zhì)的材料與粗制施工來提升自身利益。2017年召開了中國(guó)防水協(xié)會(huì)年度常務(wù)理事會(huì)，會(huì)議指出：通過對(duì)歐美日等發(fā)達(dá)國(guó)家建筑防水市場(chǎng)普遍采用的工程質(zhì)量保證期制度的借鑒，規(guī)定30年的保質(zhì)期年限，在保質(zhì)期內(nèi)對(duì)防水材料和產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量保障，施工承包商和制造商在期限內(nèi)出現(xiàn)質(zhì)量問題免費(fèi)更換并承擔(dān)相應(yīng)責(zé)任[7]。

在國(guó)內(nèi)，康香萍從質(zhì)量因素考慮得出，滲漏事故頻發(fā)主要的風(fēng)險(xiǎn)要素是人和材料[8]。而為了保障建筑防水工程品質(zhì)，要在施工材料及施工技術(shù)方面努力，尋覓高效果、低成本、更環(huán)保的防水材料[4]。目前，國(guó)內(nèi)的防水產(chǎn)品由于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范繁多，使設(shè)計(jì)師難以選擇。因此通過優(yōu)選建筑物的材料，用其來滿足建筑物的建筑年限，體現(xiàn)建筑材料的最大化價(jià)值尤為重要[9]。同時(shí)應(yīng)充分考慮系統(tǒng)的合理性和相容性的原則，并通過該原則來優(yōu)選材料[10]。鄧錦平認(rèn)為，理念的不同造成我國(guó)過度重視第一次防水造價(jià)的費(fèi)用，而忽視產(chǎn)品全過程的防水造價(jià)，從而造成了極大浪費(fèi)[4]。同時(shí)宋瑛[6]、張勇[7]從經(jīng)濟(jì)學(xué)角度指出，我國(guó)的防水保障體系較為落后，現(xiàn)階段的5年保修期制度和5%的質(zhì)量保證金制度給了投機(jī)者鉆空子的機(jī)會(huì)，影響了樓房的防水質(zhì)量。

在國(guó)外，要求在防水保障上進(jìn)行二次深化設(shè)計(jì)，由設(shè)計(jì)師提出使用性能和防水等級(jí)要求，由承包商進(jìn)行二次深入設(shè)計(jì)[11]。

因此，本文提出運(yùn)用科學(xué)創(chuàng)新的方法TRIZ來解決樓房防水方案的設(shè)計(jì)研究問題，擬解決的問題如下：？譹？訛如何理解和描述TRIZ語言下的樓房防水問題？？譺？訛如何識(shí)別和界定樓房防水方案設(shè)計(jì)中的矛盾和沖突？？譻？訛如何通過TRIZ沖突矩陣來解決防水系統(tǒng)的矛盾和沖突？

2 問題分析

在樓房防水方案的建立過程中，樓房防水問題的無形性、滯后性導(dǎo)致該體系的創(chuàng)新與產(chǎn)品創(chuàng)新方式的不同，不可被預(yù)測(cè)和實(shí)驗(yàn)。因此，需要一種新的方法來研究防水方案設(shè)計(jì)。

2.1 問題的提出

通過發(fā)明問題解決理論TRIZ來設(shè)計(jì)一個(gè)總防水造價(jià)較低且適合鎮(zhèn)江市地區(qū)的樓房防水方案。

2.2 適用性分析

發(fā)明問題解決理論TRIZ是結(jié)構(gòu)化的問題解決工具[12]。作為解決問題的TRIZ理論，能在客戶需求分析的基礎(chǔ)上，識(shí)別需求實(shí)現(xiàn)過程中存在的沖突，進(jìn)而描繪出解決問題的最終理想解[13]。其在防水保護(hù)外套的應(yīng)用與開發(fā)過程中具有以下特征。

（1）傳統(tǒng)問題解決思路通常是在相互矛盾的屬性之間進(jìn)行妥協(xié)，而TRIZ理論能夠?qū)崿F(xiàn)在不損害其他屬性的情況下改善一個(gè)或多個(gè)屬性，進(jìn)而有效解決矛盾。

（2）在技術(shù)系統(tǒng)領(lǐng)域，TRIZ可以采用沖突矩陣，并結(jié)合創(chuàng)新原理來分析和解決問題[14]。沖突矩陣是由39個(gè)技術(shù)參數(shù)交互形成的矩陣，根據(jù)改善和惡化的參數(shù)來定位創(chuàng)新原理[15]。利用TRIZ沖突矩陣解決問題的前提是確定相互沖突的參數(shù)或?qū)傩訹16]，而樓房防水經(jīng)濟(jì)不可避免存在大量沖突，互相關(guān)聯(lián)，并且抽象和無形化更為嚴(yán)重。所以需要利用此創(chuàng)新方法在全局上提出一個(gè)可行的策略，并且考慮到在實(shí)行中各方的沖突問題。而TRIZ正好有此效用。

（3）要求設(shè)計(jì)者站在全局的角度，運(yùn)用經(jīng)濟(jì)學(xué)、管理學(xué)、工程學(xué)的知識(shí)系統(tǒng)建設(shè)一個(gè)切實(shí)可行的防水方案。TRIZ理論能系統(tǒng)性和全局性地創(chuàng)造新生事物，能根據(jù)實(shí)際狀態(tài)，以消除矛盾為目標(biāo)，提出理想解，識(shí)別實(shí)現(xiàn)的沖突，并做出反饋和調(diào)整，最終得到該問題的理想解。

2.3 基本工具

TRIZ提出的發(fā)明問題分析方法，主要包括功能分析、系統(tǒng)分析、理想化過程、資源分析和沖突分析。

？譹？訛功能分析。功能分析是TRIZ來解決發(fā)明問題的根本。給出了防水系統(tǒng)、其子系統(tǒng)、超系統(tǒng)的功能參數(shù)。通過對(duì)系統(tǒng)的功能分析找出系統(tǒng)中的有用、有害和過度的功能，并為之后的分析作參考。？譺？訛資源分析。尋找開發(fā)防水保護(hù)外套可以利用的一切資源，通過對(duì)該防水系統(tǒng)物質(zhì)、能量、信息、空間、時(shí)間、功能的分析發(fā)現(xiàn)，一些隱性資源使其顯性化。通過找出并改善可轉(zhuǎn)化資源、虛物資源、免費(fèi)資源來降低解決問題的成本。？譻？訛構(gòu)造理想化過程。通過對(duì)子系統(tǒng)的資源、系統(tǒng)分析，找出使系統(tǒng)不能處于理想化的部件，并使其向理想解過渡。

2.4 實(shí)現(xiàn)步驟

Step1：通過對(duì)谷陽(yáng)新村小區(qū)的實(shí)地調(diào)研和對(duì)標(biāo)分析，找出樓房防水方案存在的問題。Step2：將實(shí)際問題翻譯為TRIZ語言以解決目標(biāo)問題。Step3：運(yùn)用沖突矩陣和創(chuàng)新原理等手段，得出初步方案。Step4：評(píng)價(jià)方案以消除系統(tǒng)沖突得到最終理想解。Step5：方法創(chuàng)新分析，及討論本研究的現(xiàn)實(shí)意義。

3 案例研究

3.1 研究背景

通過對(duì)國(guó)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比分析，對(duì)提高防水層的耐久性、防水層的厚度起著決定性的作用[17]。同時(shí)經(jīng)過對(duì)歐美日等發(fā)達(dá)國(guó)家建筑防水市場(chǎng)普遍采用的工程質(zhì)量保證期制度的對(duì)比可知，我國(guó)的5年保證顯然滿足不了建筑防水需求[7]。然而，通過對(duì)谷陽(yáng)新村的實(shí)地調(diào)研發(fā)現(xiàn)，防水施工方為了降低防水成本將防水層做得盡可能薄，同時(shí)因?yàn)榉浪牧鲜袌?chǎng)標(biāo)準(zhǔn)不完善，假貨橫行，因此，一些防水施工方寧可擔(dān)著5年之內(nèi)滲漏的風(fēng)險(xiǎn)而去采用質(zhì)量較差防水材料。

3.2 基于TRIZ的方案設(shè)計(jì)

本文將防水問題沖突界定在“防水厚度”這一環(huán)節(jié)。提高防水厚度會(huì)增加建筑防水壽命，但同時(shí)會(huì)增加防水層成本，在國(guó)外往往通過較長(zhǎng)的產(chǎn)品質(zhì)量保證期來實(shí)現(xiàn)降低防水層成本。但在國(guó)內(nèi)5年的防水保證期和5%的防水保證金遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，導(dǎo)致較多防水施工方以質(zhì)量為代價(jià)降低成本。提高防水層的厚度需改善的參數(shù)為：建筑防水壽命，用TRIZ語言描述為靜止物體的耐久性，惡化的參數(shù)為增加了防水成本，用TRIZ語言描述為物質(zhì)損失。2003沖突矩陣推薦的創(chuàng)新原理編號(hào)為35、10、17、4、7、18、16。通過結(jié)合這些原理對(duì)鎮(zhèn)江谷陽(yáng)新村小區(qū)的實(shí)地調(diào)研可得相應(yīng)的解決方案：

原理35為物理/化學(xué)參數(shù)的變化原理?；窘忉專焊淖兾矬w的物理狀態(tài)或化學(xué)狀態(tài)[18]。針對(duì)鎮(zhèn)江特殊的氣候條件，對(duì)不同化學(xué)性質(zhì)的防水材料進(jìn)行選擇或改進(jìn)，以適應(yīng)鎮(zhèn)江多雨潮濕的環(huán)境。

原理10為預(yù)先作用原理。基本解釋：預(yù)先安置物體或做必要改變[18]。針對(duì)實(shí)際問題，質(zhì)量檢驗(yàn)部門可以預(yù)先設(shè)定質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范以防止防水投機(jī)行為發(fā)生。例如，規(guī)范室內(nèi)設(shè)計(jì)防水年限與保修年限一致，15年之內(nèi)不得滲漏；外墻防水同外墻保溫工程一致，外墻防水系統(tǒng)設(shè)計(jì)使用年限不少于25年，且不得滲漏[17]。同時(shí)，預(yù)先限制最低防水造價(jià)有助于規(guī)避防水材料橫行市場(chǎng)。

原理17為維數(shù)變化原理?；窘忉專簩⑽矬w從一維直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)槎S運(yùn)動(dòng)以消除困難[18]。在具體運(yùn)用于防水工程中時(shí)，可以將原來防水工程承包商的單一負(fù)責(zé)，改為防水產(chǎn)品制造商與承包商共同負(fù)責(zé)，這樣可以有效緩解雙方互相推諉責(zé)任的局面，督促雙方更好地注重建筑的質(zhì)量問題。

原理4為非對(duì)稱原理?；窘忉專簩⑽矬w變?yōu)椴粚?duì)稱[18]。可以通過對(duì)樓房防水層的滲漏點(diǎn)分析，針對(duì)容易滲漏的位置比如衛(wèi)生間加厚防水層。

3.3 方案評(píng)價(jià)

本研究將技術(shù)上運(yùn)用的發(fā)明問題解決理論TRIZ運(yùn)用在實(shí)際問題的方案設(shè)計(jì)研究上，盡管方案設(shè)計(jì)具有許多不同于有型產(chǎn)品的屬性，但本研究通過將技術(shù)系統(tǒng)通用技術(shù)參數(shù)與方案設(shè)計(jì)需要解決的實(shí)際問題進(jìn)行適配，借助TRIZ沖突矩陣解決方案產(chǎn)品的設(shè)計(jì)問題，證實(shí)了TRIZ理論在方案設(shè)計(jì)領(lǐng)域的適用性。通過將TRIZ與傳統(tǒng)工業(yè)工程方法結(jié)合，有效地提出了若干實(shí)用的樓房防滲方案。將技術(shù)性發(fā)明研究理論的擴(kuò)展運(yùn)用，可以很好地為之后服務(wù)業(yè)的擴(kuò)展延伸提供借鑒。

4 結(jié)論與啟示

TRIZ理論發(fā)明人總結(jié)分析發(fā)明專利后認(rèn)為，95%的管理問題可以依靠現(xiàn)有知識(shí)體系解決。由于近年來房地產(chǎn)迅速發(fā)展，質(zhì)量欠缺導(dǎo)致的樓房滲漏問題嚴(yán)重影響人民的幸福生活，因此本文提出運(yùn)用TRIZ解決樓房防水設(shè)計(jì)研究，通過對(duì)鎮(zhèn)江某小區(qū)的案例分析驗(yàn)證TRIZ的適用性。

通過以上對(duì)樓房防水問題的研究，針對(duì)樓房的防水方案設(shè)計(jì)提出如下方案：

鎮(zhèn)江的樓房設(shè)計(jì)公司應(yīng)該根據(jù)鎮(zhèn)江地區(qū)特殊的氣候環(huán)境選擇合適的防水材料，同時(shí)對(duì)提供該材料的企業(yè)進(jìn)行質(zhì)量審查。

相關(guān)質(zhì)量管理部門應(yīng)該提高防水標(biāo)準(zhǔn)，并更加明確地規(guī)定不同房屋區(qū)域的使用年限。外墻防水使用年限可以同保溫年限一致為25年，室內(nèi)保修年限應(yīng)該同裝修工程保修年限一致為15年，這樣就不會(huì)由于質(zhì)量保證年限的不同，導(dǎo)致質(zhì)量保證趨于短板化。

為了避免防水建造商的投機(jī)行為和現(xiàn)有市場(chǎng)的工程競(jìng)標(biāo)導(dǎo)致的防水質(zhì)量缺失，應(yīng)該對(duì)最低防水造價(jià)占總房屋造價(jià)比例做出規(guī)定，具體來說應(yīng)以相對(duì)于發(fā)達(dá)國(guó)家的10%為最低標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)針對(duì)滲漏責(zé)任人，可以規(guī)定防水產(chǎn)品制造商與承包商共同負(fù)責(zé)，從而極大降低滲漏率，降低產(chǎn)業(yè)因質(zhì)量帶來的損失。

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