霍偉
(山西省安裝集團(tuán)股份有限公司,山西 太原 030001)
新形勢(shì)下,裝配式建筑已經(jīng)成為了國(guó)內(nèi)建筑施工行業(yè)的關(guān)鍵組成要素,而裝配式建筑的推廣應(yīng)用也是實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)建筑施工行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要路徑?!笆濉币詠?lái),在上級(jí)部門的引導(dǎo)和支持之下裝配式建筑行業(yè)也迎來(lái)了全新的發(fā)展機(jī)遇。就目前國(guó)內(nèi)的環(huán)保以及碳排放形勢(shì)分析,其實(shí)完全可以利用裝配式建筑來(lái)解決建筑施工行業(yè)普遍存在的能耗過(guò)高、能源浪費(fèi)相對(duì)嚴(yán)重等問(wèn)題,最終實(shí)現(xiàn)建筑施工行業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展并且為城市化進(jìn)程的有序推進(jìn)打好基礎(chǔ)。
近幾年,上級(jí)部門正在大力推廣裝配式建筑,這在很大程度上推動(dòng)了裝配式建筑行業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展。2016年,國(guó)務(wù)院等部門針對(duì)裝配式建筑的轉(zhuǎn)型發(fā)展問(wèn)題提出了一系列扶持政策和優(yōu)化改革措施,用于指導(dǎo)裝配式建筑行業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展。在此基礎(chǔ)上,各省市也在通過(guò)出臺(tái)地方性政策或是管理辦法的方式規(guī)范本區(qū)域內(nèi)裝配式建筑行業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展。有學(xué)者曾專門進(jìn)行過(guò)統(tǒng)計(jì),目前相關(guān)方面的政策管理細(xì)則主要以行業(yè)發(fā)展指導(dǎo)意見(jiàn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為主,因此行業(yè)法規(guī)、激勵(lì)政策正處在仍需進(jìn)一步完善的階段。
全新的行業(yè)發(fā)展形勢(shì)之下,各級(jí)政府部門為了落實(shí)政策要求,也在嘗試制定各類行業(yè)指導(dǎo)意見(jiàn)以及具體的實(shí)施細(xì)則,力求實(shí)現(xiàn)裝配式建筑行業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展。以此為前提,各大建筑設(shè)計(jì)研究所也在開(kāi)始嘗試開(kāi)展裝配式建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)圖集的繪制工作,進(jìn)而在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)把控好裝配式建筑的技術(shù)難點(diǎn)、推動(dòng)其標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)進(jìn)程。最后各類建筑施工單位也在嘗試依托裝配式建筑的技術(shù)要求推動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)化圖集的編制與推廣應(yīng)用,核心在于按照集成技術(shù)系統(tǒng)化的思路推動(dòng)各項(xiàng)細(xì)節(jié)工作的創(chuàng)新改革[1]。
在各方的共同努力之下,近幾年涌現(xiàn)了一大批裝配式建筑示范項(xiàng)目,這方面的變化為裝配式建筑的轉(zhuǎn)型發(fā)展積累下了寶貴的經(jīng)驗(yàn),并且進(jìn)一步提升了裝配式建筑的工業(yè)化水平。裝配式建筑的差異主要體現(xiàn)在建筑結(jié)構(gòu)以及裝配體系之上。雄安市民服務(wù)中心是近幾年備受關(guān)注的裝配式建筑項(xiàng)目(如下圖1),項(xiàng)目的板材和門窗結(jié)構(gòu)均采用的是標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)制造模式。而外墻則采用的是夾心保溫一體板,整體部品裝配率已經(jīng)達(dá)到了90%。該項(xiàng)目于2017年開(kāi)始規(guī)劃建設(shè),實(shí)際工期為6個(gè)月,因此在保證施工質(zhì)量的基礎(chǔ)之上極大節(jié)省了施工成本。隨著節(jié)能環(huán)保理念在建筑行業(yè)的應(yīng)用實(shí)踐,以木質(zhì)結(jié)構(gòu)為主導(dǎo)的裝配式建筑效果也正在走入公眾的日常生活。貴安清控人居科技示范樓便是這類裝配式建筑項(xiàng)目中的重要代表。該項(xiàng)目的主體結(jié)構(gòu)以膠合木材和輕鋼箱式框架結(jié)構(gòu)為主,各個(gè)結(jié)構(gòu)之間基本已經(jīng)達(dá)到了相互獨(dú)立、互不干擾的效果(如下圖2)。在此基礎(chǔ)上,項(xiàng)目建設(shè)方還按照內(nèi)裝與外裝施工協(xié)同推進(jìn)的工作原則出現(xiàn)了工期的進(jìn)一步壓縮,因此在保證施工質(zhì)量的基礎(chǔ)之上進(jìn)一步提高了施工效率。
圖1 雄安市民服務(wù)中心剪影
圖2 貴安清控人居科技示范樓剪影
在碳中和發(fā)展目標(biāo)的引導(dǎo)之下,建筑施工行業(yè)的能耗問(wèn)題已經(jīng)成為了必須要重點(diǎn)關(guān)注的核心問(wèn)題,而裝配式建筑則為相關(guān)問(wèn)題的順利解決帶來(lái)了全新的思路。綜合各個(gè)環(huán)節(jié)的因素分析,如果想要讓裝配式建筑行業(yè)能夠在碳中和目標(biāo)的引導(dǎo)之下實(shí)現(xiàn)自身的轉(zhuǎn)型發(fā)展,那就必須要在整合各方技術(shù)資源的基礎(chǔ)之上推動(dòng)各環(huán)節(jié)細(xì)節(jié)工作的創(chuàng)新升級(jí)。其核心在于重點(diǎn)關(guān)注過(guò)去單一化的發(fā)展模式被忽視掉的問(wèn)題,進(jìn)而通過(guò)更加系統(tǒng)立體化的構(gòu)件生產(chǎn)制造與施工管理流程為裝配式建筑的創(chuàng)新轉(zhuǎn)型升級(jí)注入新活力。相關(guān)環(huán)節(jié)的改革實(shí)踐之中,還需要注意解放設(shè)計(jì)師的創(chuàng)新創(chuàng)造能力,讓其在準(zhǔn)確領(lǐng)會(huì)裝配式建筑內(nèi)涵的基礎(chǔ)之上用更加高效簡(jiǎn)潔以及充滿人情味的設(shè)計(jì)語(yǔ)言全方位滿足公眾對(duì)于建筑物的實(shí)際需求。關(guān)注上述問(wèn)題之余,還應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)關(guān)注建筑物在后續(xù)使用階段的能耗和碳排放問(wèn)題,從而推動(dòng)裝配式建筑向著長(zhǎng)周期性能導(dǎo)向的方向發(fā)展。在此基礎(chǔ)上,還應(yīng)當(dāng)在相關(guān)環(huán)節(jié)的改革實(shí)踐之中關(guān)注到裝配式建筑體系在后續(xù)使用階段可能會(huì)造成的設(shè)施耐久性不足的問(wèn)題,進(jìn)而通過(guò)相關(guān)技術(shù)的轉(zhuǎn)型升級(jí)提高裝配式建筑的可靠性并且贏得公眾的支持及認(rèn)可。模塊化思維是裝配式建筑的重要立足點(diǎn),后期建議將模塊化思維融入裝配式建筑的設(shè)計(jì)理念,真正實(shí)現(xiàn)建筑施工行業(yè)的節(jié)能降耗并且為民眾創(chuàng)造出更加低碳環(huán)保的居住和生活空間。例如,可以在相關(guān)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)實(shí)踐之中推動(dòng)建筑材料的再生及二次利用,并且需要在推廣應(yīng)用裝配式建筑之余重視太陽(yáng)能或風(fēng)能等清潔能源的應(yīng)用實(shí)踐,為民眾創(chuàng)造出更加舒適宜居親近自然的建筑工程。
新形勢(shì)下,建筑施工行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)已迫在眉睫,而能否讓裝配式建筑及其所代表的建筑行業(yè)發(fā)展模式成為推動(dòng)建筑施工行業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的新動(dòng)力則需要每一位建筑從業(yè)者為之付出努力。
首先需要在設(shè)計(jì)師負(fù)責(zé)制度的背景之下搭建齊全新的設(shè)計(jì)工作機(jī)制。設(shè)計(jì)師負(fù)責(zé)制是目前相對(duì)主流的建筑設(shè)計(jì)工作模式。在裝配式建筑的設(shè)計(jì)之中,需要以設(shè)計(jì)師負(fù)責(zé)制為前提推動(dòng)各專業(yè)工作人員的協(xié)調(diào)配合,進(jìn)而讓其在整體化思維的引導(dǎo)之下統(tǒng)籌把控好相關(guān)環(huán)節(jié)的細(xì)節(jié)問(wèn)題,營(yíng)造出全新的建筑設(shè)計(jì)工作格局。相關(guān)環(huán)節(jié)的改革實(shí)踐之中,設(shè)計(jì)師首先要堅(jiān)守明確本職工作,之后還需要主動(dòng)參與到其他環(huán)節(jié)的細(xì)節(jié)工作之中并且對(duì)實(shí)際工作情況進(jìn)行監(jiān)督把控,以保證整體設(shè)計(jì)效果。在裝配式建筑的設(shè)計(jì)之中,設(shè)計(jì)師還需要直接參與到有關(guān)構(gòu)件的生產(chǎn)制造之中,并且需要在后續(xù)安裝施工環(huán)節(jié)對(duì)實(shí)際施工質(zhì)量進(jìn)行必要的監(jiān)督管控。
其次需要按照數(shù)字化工作思路完成施工組織設(shè)計(jì)以及各個(gè)細(xì)節(jié)層面的運(yùn)營(yíng)維護(hù)工作。數(shù)字化工作思路的核心在于利用數(shù)字化的工作思維對(duì)建筑設(shè)計(jì)、構(gòu)建生產(chǎn)制造以及現(xiàn)場(chǎng)安裝施工和運(yùn)營(yíng)維護(hù)等環(huán)節(jié)的細(xì)節(jié)工作進(jìn)行優(yōu)化整合,目的在于以保證工作質(zhì)量為前提提高工作效率[2]。這一環(huán)節(jié)的改革實(shí)踐需要用到計(jì)算機(jī)集成制造式的工作思維,重點(diǎn)在于在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的引導(dǎo)之下對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)的工作流程進(jìn)行拆分整合,進(jìn)而通過(guò)多品種、小批量式的生產(chǎn)以及施工管理模式實(shí)現(xiàn)對(duì)于實(shí)際工作情況的精準(zhǔn)把控,最終提高裝配式建筑設(shè)計(jì)以及后續(xù)施工的智能化程度。與傳統(tǒng)建筑施工模式相比,裝配式建筑對(duì)于有關(guān)構(gòu)件以及原材料的精度要求要更為嚴(yán)格,再加上裝配式建筑的設(shè)計(jì)風(fēng)格往往更加新穎,因此單靠傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作模式可能無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)于各環(huán)節(jié)細(xì)節(jié)問(wèn)題的精準(zhǔn)把控。在整體化設(shè)計(jì)理念的引導(dǎo)之下,設(shè)計(jì)人員完全可以利用數(shù)字化式的設(shè)計(jì)工具完成不同設(shè)計(jì)需求之下的模型演示、優(yōu)化調(diào)整,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)整體設(shè)計(jì)工作的針對(duì)性。面對(duì)規(guī)格不一、功能各異的裝配式建筑構(gòu)件,設(shè)計(jì)人員也可以通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬的方式提前了解相關(guān)建筑構(gòu)件的組裝效果,并且根據(jù)實(shí)際需要對(duì)構(gòu)件的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。建筑施工生產(chǎn)環(huán)節(jié),設(shè)計(jì)師也可以在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的輔助之下實(shí)現(xiàn)對(duì)于各環(huán)節(jié)細(xì)節(jié)工作的精準(zhǔn)把控,進(jìn)而在保證生產(chǎn)質(zhì)量的基礎(chǔ)之上提高生產(chǎn)效率并且實(shí)現(xiàn)對(duì)于各環(huán)節(jié)細(xì)節(jié)問(wèn)題的精準(zhǔn)把控。
首先需要重視被動(dòng)優(yōu)先式的整體設(shè)計(jì)策略?,F(xiàn)有的文獻(xiàn)資料已經(jīng)能夠證實(shí),建筑設(shè)計(jì)階段所作出的設(shè)計(jì)決策會(huì)對(duì)建筑物后續(xù)使用階段的能耗問(wèn)題產(chǎn)生直接影響,因此需要通過(guò)被動(dòng)優(yōu)先式的設(shè)計(jì)策略降低裝配式建筑的整體能耗。首先需要在設(shè)計(jì)階段規(guī)劃好建筑物的空間布局、外形并且需要根據(jù)建筑物的所在區(qū)域?qū)@一系列的細(xì)節(jié)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。必要時(shí),應(yīng)當(dāng)配合綠化水體景觀優(yōu)化建筑物內(nèi)外的冷熱循環(huán),并且需要通過(guò)調(diào)整建筑物標(biāo)高尺寸的方式延長(zhǎng)其在寒冷季節(jié)的日照時(shí)長(zhǎng)。立足于上述改革實(shí)踐,還需要針對(duì)具體的環(huán)境氣候特點(diǎn)完成圍護(hù)結(jié)構(gòu)的參數(shù)調(diào)整工作,以確保能夠在寒冷季節(jié)實(shí)現(xiàn)圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)、單位供熱負(fù)荷以及外窗太陽(yáng)能得到系數(shù)的最優(yōu)化。為了在高溫季節(jié)提高裝配式建筑的舒適度,還需要根據(jù)建筑物所在區(qū)域最熱月的溫度數(shù)值對(duì)外窗導(dǎo)熱系數(shù)和屋面?zhèn)鳠嵯禂?shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整,并且需要優(yōu)化一次能源的消耗總量、外窗太陽(yáng)能得到系數(shù)、地面?zhèn)鳠嵯禂?shù)、外墻傳熱系數(shù),從而優(yōu)化建筑物內(nèi)外的冷熱交換。關(guān)注上述問(wèn)題之余,還需要重點(diǎn)關(guān)注裝配式建筑的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)工作[3]。其核心在于通過(guò)對(duì)于水密或氣密構(gòu)件的重點(diǎn)把控來(lái)提高裝配式建筑的密封性能,進(jìn)而延長(zhǎng)裝配式建筑的使用周期。其中需要重點(diǎn)關(guān)注的主要以門窗和板材安裝拼接所產(chǎn)生的縫隙為主,可以通過(guò)添加輔助材料的方式來(lái)降低這部分細(xì)節(jié)對(duì)于建筑物整體使用效能以及居住舒適度所造成的負(fù)面影響,進(jìn)而提高裝配式建筑的整體水準(zhǔn)。
其次需要在相關(guān)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)工作之中重視可再生能源的整合利用。碳中和目標(biāo)的引導(dǎo)之下,建筑物對(duì)于可再生能源的整合利用已經(jīng)成為了實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)關(guān)注的熱點(diǎn)話題,因此在裝配式建筑的設(shè)計(jì)之中也必須要提高對(duì)于這類問(wèn)題的關(guān)注度?,F(xiàn)階段,光伏建筑一體化技術(shù)已經(jīng)成為了建筑施工領(lǐng)域可再生能源整合利用的重要代表,其實(shí)也可以將其引入裝配式建筑領(lǐng)域,進(jìn)而從源頭降低裝配式建筑的能源消耗問(wèn)題。這一環(huán)節(jié)的改革實(shí)踐之中,需要設(shè)計(jì)師能夠根據(jù)實(shí)際場(chǎng)地情況以及建筑物的所在區(qū)域選擇對(duì)應(yīng)的可再生能源利用技術(shù)。期間,要注意考慮到可再生能源利用技術(shù)可能會(huì)對(duì)建筑物所在區(qū)域自然環(huán)境所造成的影響、設(shè)備本身的成本以及后期的運(yùn)營(yíng)維護(hù)難度。如非必要,不能因?yàn)榭稍偕茉蠢迷O(shè)備而影響到建筑物的外觀結(jié)構(gòu)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)以及建筑物內(nèi)部的空間布局,這需要設(shè)計(jì)人通過(guò)設(shè)計(jì)語(yǔ)言的分析把控讓其變?yōu)榻ㄖ锏墓潭ńM成部分。綜合相關(guān)環(huán)節(jié)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和理論研究現(xiàn)狀分析,目前太陽(yáng)能是人類利用最為充分的清潔能源。后期既需要總結(jié)梳理先前涉及到的應(yīng)用實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),又需要根據(jù)這方面的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)一步做好其他清潔能源的開(kāi)發(fā)利用。雖說(shuō)這一環(huán)節(jié)的改革實(shí)踐可能需要各方工作人員共同努力,并且需要投入不夠的人力物力資源,但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看還是應(yīng)當(dāng)堅(jiān)持下去。立足于上述改革實(shí)踐,還應(yīng)當(dāng)重視本土可回收材料在裝配式建筑設(shè)計(jì)規(guī)劃建設(shè)施工中的應(yīng)用實(shí)踐。其核心在于利用本土材料和可回收材料可獲得性較強(qiáng)的特點(diǎn)來(lái)降低前期規(guī)劃建設(shè)以及后續(xù)施工過(guò)程中的能源消耗問(wèn)題,并且在裝配式建筑走向終點(diǎn)時(shí)避免產(chǎn)生其他建筑垃圾,真正將建筑施工行業(yè)節(jié)能降碳的轉(zhuǎn)型發(fā)展目標(biāo)落實(shí)到位[4]。
結(jié)合實(shí)際工作現(xiàn)狀分析,應(yīng)當(dāng)在全生命周期理論的指導(dǎo)之下完成這一環(huán)節(jié)的改革實(shí)踐,并且立足于前文提及的本土材料和可回收材料營(yíng)造出全新的裝配式建筑發(fā)展格局。其重點(diǎn)在于發(fā)揮出本土材料的優(yōu)勢(shì),利用本土建筑材料的可獲得性以及低碳、低排放特點(diǎn)為碳中和視角下裝配式建筑行業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展注入新動(dòng)力。在此基礎(chǔ)上,還應(yīng)當(dāng)在相關(guān)環(huán)節(jié)的改革實(shí)踐之中重點(diǎn)關(guān)注建筑材料的耐久性以及分離難度。近幾年,進(jìn)行拆除處理的建筑工程主體結(jié)構(gòu)正在不斷增多,而建筑材料的處置問(wèn)題也成為了目前必須要重視的一部分工作。鑒于上述情況,其實(shí)應(yīng)當(dāng)從設(shè)計(jì)階段著手提前規(guī)劃好建筑材料的拆除以及回收處理工作。對(duì)于裝配式建筑而言,需要重點(diǎn)關(guān)注材料的分離難度,應(yīng)當(dāng)從建構(gòu)措施、空間形態(tài)、細(xì)部質(zhì)感等環(huán)節(jié)著手完成好相關(guān)環(huán)節(jié)的規(guī)劃設(shè)計(jì)。以埃因霍溫公共展館的臨建項(xiàng)目為例,前期規(guī)劃設(shè)計(jì)階段立足于臨時(shí)性特點(diǎn)以及可持續(xù)理念將該項(xiàng)目的主體結(jié)構(gòu)設(shè)置成了可全部拆除以及可重復(fù)回收使用的結(jié)構(gòu)體系。該項(xiàng)目的主體結(jié)構(gòu)、維護(hù)界面、構(gòu)造節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)均在最小干預(yù)材料的承受范圍之內(nèi)完成,之后還利用膠粘、鉆孔、切割等傳統(tǒng)建筑施工技術(shù)完成了該項(xiàng)目的主體框架。進(jìn)一步分析可知,該項(xiàng)目的上半部分采用的是標(biāo)準(zhǔn)尺寸、未進(jìn)行創(chuàng)平處理的組合木梁,之后借助于標(biāo)準(zhǔn)鐵箍完成了各個(gè)細(xì)節(jié)環(huán)節(jié)的組裝工作。后期,完全可以將其拆除后對(duì)木材進(jìn)行二次出售。該項(xiàng)目的屋頂部分使用的是溫室大棚的通用產(chǎn)品模塊,后期也可以將其拆除之后作為溫室大棚模塊進(jìn)行二次利用。其首層的玻璃幕墻材料主要來(lái)源于BOL公司總部經(jīng)過(guò)翻新處理的剩余產(chǎn)品,而具體用到的立面色彩塑料磚則由當(dāng)?shù)鼐用裉幓厥账谩:笃?,如果需要拆除處理,也可以將其?yīng)用到居民住宅建筑項(xiàng)目的裝飾裝修施工之中。如果可以按照上述步驟完成好相關(guān)環(huán)節(jié)的改革實(shí)踐,便能夠進(jìn)一步降低裝配式建筑的能力消耗、提高其能量和底蘊(yùn)。相關(guān)環(huán)節(jié)的改革實(shí)踐之中,還需要重點(diǎn)關(guān)注系統(tǒng)的最優(yōu)解,不能只將關(guān)注重點(diǎn)放在單相最優(yōu)之上。例如,輕質(zhì)建筑材料的保溫蓄熱性能通常要落后于重質(zhì)材料,因此如果不能準(zhǔn)確把控裝配式建筑的保溫隔熱需求并且盲目選擇建筑材料,則會(huì)有可能抬高建筑工程的總能耗。在此基礎(chǔ)上,如果對(duì)于裝配式建筑的使用壽命擁有特殊要求,也應(yīng)當(dāng)在材料選擇環(huán)節(jié)下足功夫[5]。
碳中和目標(biāo)的引導(dǎo)之下,裝配式建筑正在成為國(guó)內(nèi)建筑施工行業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的新趨勢(shì),因此需要在相關(guān)環(huán)節(jié)的改革實(shí)踐之中正確認(rèn)識(shí)裝配式建筑整體設(shè)計(jì)工作的重要性并且梳理清楚具體的整體設(shè)計(jì)關(guān)鍵要素。以此為前提,才能夠讓裝配式建筑煥發(fā)出別樣的光彩并且推動(dòng)國(guó)內(nèi)建筑施工行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。前文中筆者立足于實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)針對(duì)這部分問(wèn)題進(jìn)行了討論分析,希望能夠推動(dòng)各項(xiàng)細(xì)節(jié)工作的創(chuàng)新改革。