可變需求下的建筑工業(yè)化建造技術(shù)研究*

文/深圳市建筑科學(xué)研究院股份有限公司 孫曉雨 朱厚宏

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快，環(huán)境、資源、生態(tài)的壓力給建筑業(yè)提出了更高要求。建筑工業(yè)化能提高效率、降低建筑對(duì)環(huán)境的影響，是未來(lái)建筑發(fā)展的必然趨勢(shì)，在此背景下，通過(guò)對(duì)建筑空間進(jìn)行可變性設(shè)計(jì)，延長(zhǎng)建筑壽命、提高資源利用率、節(jié)約土地和空間，符合可持續(xù)發(fā)展的時(shí)代要求。隨著我國(guó)人口出生率變化，社會(huì)的產(chǎn)業(yè)、分工結(jié)構(gòu)改變，居民生活水平提高，單一功能的建筑空間已無(wú)法滿足人們的使用需求。建筑使用過(guò)程中，隨著用戶的興趣愛(ài)好、家庭結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)收入變化，人們對(duì)建筑空間和功能的需求也隨之改變。社會(huì)發(fā)展對(duì)建筑提出了可變性和適應(yīng)性的新要求，故研究可變需求下的建筑工業(yè)化建造技術(shù)確有必要。

1 可變建筑的必要性

可變性指在建設(shè)過(guò)程中，建筑預(yù)留空間可變的可能，在使用中可根據(jù)需求變更內(nèi)部空間，如移動(dòng)、增加或減少隔墻等以改變空間的功能布局。通過(guò)對(duì)建筑空間的可變性和適應(yīng)性研究，對(duì)建筑空間的變化提出合理的設(shè)計(jì)建議，以有效利用建筑的有限空間、提升建筑工業(yè)化整體質(zhì)量。

1）空間可變可使建筑滿足人們對(duì)建筑空間靈活可變、使用面積增大、空間使用率提升和居住環(huán)境改善的要求，有利于建筑為不同人群提供更多樣的選擇。不同職業(yè)、年齡、教育背景、工作經(jīng)歷的人對(duì)建筑空間的要求不一，可變建筑能滿足不同用戶的需求，根據(jù)用戶自身特點(diǎn)自由改變空間布局。

2）建筑順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展可有助于延長(zhǎng)壽命。新時(shí)代，建筑的發(fā)展、更新和淘汰的速率加快，人們對(duì)建筑空間的要求從“夠用”提升到對(duì)居住舒適度和藝術(shù)感的追求，建筑空間可變能較好滿足人們對(duì)建筑空間的新追求。

3）建筑空間可變有利于節(jié)約建筑的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)成本?？勺兘ㄖ稍谘娱L(zhǎng)建筑壽命的基礎(chǔ)上，節(jié)約建設(shè)資源?？勺兘ㄖ臻g具有最大程度的靈活性，可避免多次裝修產(chǎn)生建筑垃圾，節(jié)省費(fèi)用，且管線、設(shè)備更換方便，能減少運(yùn)營(yíng)過(guò)程的資源浪費(fèi)。

2 可變需求下的建筑工業(yè)化建造技術(shù)

2.1 空間布局設(shè)計(jì)模數(shù)化

模數(shù)化指套型、空間的模數(shù)化。模數(shù)化可使空間易于分隔或合并以達(dá)到套型自由變化的目的，進(jìn)而便于將模塊化的空間進(jìn)行組織或拼合以滿足用戶的多樣需求。建筑的可變?cè)O(shè)計(jì)包括橫向系統(tǒng)、縱向系統(tǒng)和室內(nèi)設(shè)計(jì)3方面。

1）橫向系統(tǒng) 在橫向系統(tǒng)進(jìn)行模數(shù)化的空間布局設(shè)計(jì)，能最大程度協(xié)調(diào)橫向系統(tǒng)間的關(guān)系，進(jìn)而創(chuàng)造適合不同工作和生活需求的可變空間[1]。

2）縱向系統(tǒng)和室內(nèi)設(shè)計(jì) 縱向系統(tǒng)和室內(nèi)設(shè)計(jì)是對(duì)橫向系統(tǒng)的協(xié)調(diào)和補(bǔ)充。在建筑工業(yè)化設(shè)計(jì)中，建筑布局應(yīng)盡量采用方正的矩形體塊以便構(gòu)件的安裝及調(diào)整。此外，為使空間功能按需求變化，房屋尺寸應(yīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)以滿足各類家具擺放及人們對(duì)空間活動(dòng)的尺度要求。

2.2 復(fù)雜建筑系統(tǒng)模塊化

模塊化設(shè)計(jì)包括模塊劃分和組合，指以整體思維研究建筑系統(tǒng)的復(fù)雜構(gòu)成，通過(guò)分解、組合以獲得良好的可變效果。模塊化設(shè)計(jì)是建筑工業(yè)化的主要途徑，也是實(shí)現(xiàn)空間可變的切實(shí)方法，具體措施是以標(biāo)準(zhǔn)化為基礎(chǔ)，運(yùn)用模塊化設(shè)計(jì)方法對(duì)各功能要素進(jìn)行水平分解和縱向分級(jí)，從而建立橫縱2個(gè)方向多層級(jí)的豐富模塊系統(tǒng)。對(duì)建筑部品和構(gòu)件歸納分類，分離相似空間，統(tǒng)一規(guī)范部品構(gòu)件的數(shù)量、尺寸及種類，形成以通用單元形式存在的標(biāo)準(zhǔn)模塊。在相同的結(jié)構(gòu)體系下，使用不同或相似功能的模塊，重新布局或排列組合以形成不同的新套型。

2.3 裝配式工藝標(biāo)準(zhǔn)化

裝配式建筑具有施工靈活、建筑垃圾少、適應(yīng)性強(qiáng)、工期短等優(yōu)點(diǎn)。在工廠生產(chǎn)裝配式建筑構(gòu)件有利于保障產(chǎn)品質(zhì)量。建筑工業(yè)化的基本思路是將主體結(jié)構(gòu)和圍護(hù)結(jié)構(gòu)分離，以工業(yè)化方式建造建筑，然后將各部件組裝。組裝思維使建筑具有可變性，使用者能參與設(shè)計(jì)選擇。裝配式建筑在提高效率、穩(wěn)定質(zhì)量方面遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)建筑，通過(guò)制造標(biāo)準(zhǔn)化的裝配式構(gòu)件[2]，一方面能保證足夠的室內(nèi)空間，有利于空間按需改造；另一方面便于改善功能結(jié)構(gòu)，使建筑空間存在多次分隔改造的可能，不會(huì)如普通框架結(jié)構(gòu)一樣受梁柱尺寸制約。

2.4 可變家具多樣化

使用不同類型的可變家具是提高空間功能靈活性的另一重要方法。對(duì)空間單一，但又希望使用功能多變的用戶來(lái)說(shuō)，最簡(jiǎn)單有效的辦法就是通過(guò)家具的重新組合來(lái)實(shí)現(xiàn)空間的多變[3]。

1）將空間中使用頻率較高的家具作為重點(diǎn)考慮對(duì)象，依托家具擴(kuò)展空間或?qū)揖攥F(xiàn)有造型進(jìn)行多功能設(shè)計(jì)及擴(kuò)充，實(shí)現(xiàn)家具與空間協(xié)調(diào)。

2）對(duì)家具進(jìn)行縱向擴(kuò)展設(shè)計(jì)，增加空間層次感，提升立面空間的利用率，根據(jù)層高和功能需求進(jìn)行合理的空間規(guī)劃布局。

3）通過(guò)設(shè)計(jì)在空間中可折疊、旋轉(zhuǎn)、開(kāi)合、移動(dòng)的具有附加功能的家具，讓使用者可進(jìn)行一系列動(dòng)作轉(zhuǎn)換，達(dá)到空間可變的目的。

2.5 綜合設(shè)備管線可維護(hù)化

建筑中設(shè)備和管線的配置也會(huì)影響空間的靈活可變性。為使機(jī)電設(shè)備、管道在多個(gè)變化方案中仍可正常使用且易于檢修，可將管道走線設(shè)計(jì)為管線與主體結(jié)構(gòu)分離，直接在同層解決。管線施工過(guò)程中，如遇多類型管線交叉，應(yīng)將給排水管線布置于最下層，保證給排水通暢。給水分水器、排水集水器、熱力分水器等交叉部位安裝時(shí)，應(yīng)預(yù)留檢修口，方便管道的定期檢查和維修。

2.6 BIM輔助設(shè)計(jì)施工

標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化設(shè)計(jì)能實(shí)現(xiàn)住宅空間主體結(jié)構(gòu)和圍護(hù)結(jié)構(gòu)分離，形成開(kāi)放式格局，提高空間的可變性及適應(yīng)性。通過(guò)BIM模型輔助設(shè)計(jì)，可動(dòng)態(tài)模擬分析各種變化的可行性，確定可變的方案，方便裝配式組裝及與傳統(tǒng)作業(yè)部分的精密銜接，論證復(fù)雜部位和關(guān)鍵的施工節(jié)點(diǎn)，查看可能存在的問(wèn)題，對(duì)空間可變進(jìn)行可行性分析，確保施工的可行性。通過(guò)模塊自由組合實(shí)現(xiàn)套型多樣，檢查家具、綜合管線能否合理裝配在一起，提前模擬空間變形，應(yīng)用BIM技術(shù)對(duì)各部品部件進(jìn)行碰撞檢查，以避免傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中的錯(cuò)漏碰缺。

3 結(jié)語(yǔ)

建筑標(biāo)準(zhǔn)化、集成化能更好地實(shí)現(xiàn)建筑可變空間的設(shè)計(jì)。通過(guò)研究可變需求下的建筑工業(yè)化建造技術(shù)，可滿足用戶在不同時(shí)期對(duì)建筑的使用需求，節(jié)約建筑的建設(shè)及后期運(yùn)營(yíng)成本，實(shí)現(xiàn)建筑可持續(xù)發(fā)展。