張文裕

福建省建筑設(shè)計(jì)研究院

“搭積木”建房子，建筑工業(yè)化設(shè)計(jì)實(shí)踐與思考

張文裕

福建省建筑設(shè)計(jì)研究院

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，建筑行業(yè)高速發(fā)展的同時(shí)也暴露出諸多弊端，傳統(tǒng)模式下高污染、高耗能、高浪費(fèi)已成為制約行業(yè)發(fā)展的瓶頸。在城鎮(zhèn)化發(fā)展綱領(lǐng)的要求下，大力發(fā)展建筑工業(yè)化是告別傳統(tǒng)粗放模式向綠色建造轉(zhuǎn)變的有效途徑。本文以漳州龍海月港小學(xué)項(xiàng)目為例，總結(jié)分析建筑工業(yè)化在建筑設(shè)計(jì)過程中所遇到的問題。

建筑工業(yè)化；綠色建造；建筑設(shè)計(jì)

1 引言

“如果房子也像汽車底盤一樣工業(yè)化地成批生產(chǎn)，……”［1］

——勒·柯布西耶

早在20世紀(jì)，建筑大師勒·柯布西耶就提出“住房是居住的機(jī)器”，在他看來房子和汽車底盤一樣屬于能夠被工業(yè)化生產(chǎn)的產(chǎn)品，提倡以工業(yè)化的方式去建造房子，同時(shí)強(qiáng)調(diào)在工業(yè)化設(shè)計(jì)過程中應(yīng)注重房子形體的設(shè)計(jì)，“原始的形體是美的形體”。勒·柯布西耶的著作《走向新建筑》已成為了今天建筑工業(yè)化重要的理論基礎(chǔ)。如今的建筑工業(yè)化不斷發(fā)展創(chuàng)新，搭積木建房子已不再是遙不可及的夢(mèng)。

2 建筑工業(yè)化的內(nèi)涵

建筑工業(yè)化到底是什么？當(dāng)前業(yè)界普遍認(rèn)可的定義為：建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、部品生產(chǎn)工廠化、部品生產(chǎn)工廠化、結(jié)構(gòu)裝修一體化、過程管理信息化，簡(jiǎn)稱為“五化”［2］。建筑工業(yè)化定義的內(nèi)容非常廣，而人們常說的“建造房子所需的板、墻、柱、梁等部件從工廠生產(chǎn)出來后，再被運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)中，整個(gè)過程就像用搭建積木一樣”，這個(gè)“搭積木”的過程僅僅是大多數(shù)人對(duì)“現(xiàn)場(chǎng)施工裝配化”這單一環(huán)節(jié)的直觀理解。

3 建筑工業(yè)化在建筑設(shè)計(jì)中的案例解析

本次研究選擇的案例項(xiàng)目地址位于漳州龍海市海澄鎮(zhèn)錦江大道，基地西側(cè)、南側(cè)均臨住宅區(qū)，擁有優(yōu)越的教學(xué)環(huán)境，且能在基地周邊產(chǎn)生良好的教育輻射作用（圖1）。在總體規(guī)劃布局上，充分考慮城市展示界面和校園空間界面，將具有鮮明個(gè)性的造型和富有地域特色的建筑立面在這兩個(gè)重要的界面上展開布置，從整體空間上進(jìn)行“點(diǎn)”、“線”“面”的規(guī)劃布置。建筑平面布局合理，流線清晰便捷，形體變化豐富，立面通過色彩、材質(zhì)、肌理等協(xié)調(diào)變化，形成校園對(duì)外良好的城市形象。

從意境上而言，整體建筑造型輕靈、空透，將外廊，外廊柱，樓梯間等元素進(jìn)行穿插重組，精巧細(xì)致。在色彩和材質(zhì)上，建筑以磚紅色為主要色系，局部飾以白色、灰色，給人以雅致、簡(jiǎn)潔的感覺。另外在立面裝飾上也頗具匠心，將許多富有地方傳統(tǒng)特色的元素融入其中，體現(xiàn)了明快簡(jiǎn)潔、獨(dú)具地域特色的傳統(tǒng)建筑風(fēng)格（圖2）。通過建筑工業(yè)化這一新型的建

設(shè)方式與傳統(tǒng)的建筑風(fēng)格相結(jié)合共同打造富有歷史韻味的新時(shí)代建筑。

在工業(yè)化設(shè)計(jì)方面，該項(xiàng)目整體方案采用預(yù)制率達(dá)65%的裝配整體式框架結(jié)構(gòu)，通過建筑工業(yè)化的方式很好地達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。建筑地上框架柱均為預(yù)制，各個(gè)樓層的樓板均采用鋼筋疊合單向板做成，框架梁和次梁均使用疊合梁。整個(gè)建筑的外墻除幕墻以外絕大部分采用的是夾心混凝土外掛墻板，內(nèi)墻則使用了預(yù)制裝配式板條墻。通過序列化的立面設(shè)計(jì)和合理的梁柱體系，讓裝配式施工成為現(xiàn)實(shí)。以標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化、科學(xué)化的方式將科技融入教育，如同搭積木房子一樣，為孩子們搭建一個(gè)美好的未來。

圖1 鳥瞰圖

圖2 外立面意

4 建筑工業(yè)化在建筑設(shè)計(jì)過程中的思考

4.1 建筑工業(yè)化≠外型單一化

談及建筑工業(yè)化，梁思成老先生曾感慨道：“總的目的是要求蓋房子像孩子玩積木那樣，把一塊塊構(gòu)件搭在一起，房子就蓋起來了［3］。在“設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化，構(gòu)件預(yù)制工廠化，施工機(jī)械化”的前提下圓滿地處理建筑物的藝術(shù)效果的問題，在“千篇一律”中取得“千變?nèi)f化”，的確不是一個(gè)容易答解的課題，需要作巨大努力［4］。因此，建筑工業(yè)化在建筑設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)堅(jiān)持標(biāo)準(zhǔn)化的同時(shí)要能充分彰顯建筑物的個(gè)性。一個(gè)建筑物工業(yè)化的程度是由模塊建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)化程度決定的。由于組合方式眾多，因此最終可以得到成千上萬種的立面效果。月港小學(xué)項(xiàng)目在設(shè)計(jì)過程中，強(qiáng)調(diào)方式、模塊和節(jié)點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，按照某種規(guī)則通過不同的拼裝和組合標(biāo)準(zhǔn)模塊,來達(dá)到建筑的藝術(shù)效果(圖3)。

4.2 建筑工業(yè)化≠設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單化

說起建筑工地，大家就會(huì)想起那個(gè)泥水橫流、塵土飛揚(yáng)的施工現(xiàn)場(chǎng)。但隨著建筑工業(yè)化的不斷推廣，大部分施工環(huán)節(jié)能夠在工廠車間內(nèi)完成，將預(yù)制好的各個(gè)板件搬運(yùn)到工地中，直接開始機(jī)械化作業(yè)，就這樣一幢現(xiàn)代化高樓就像被積木一樣被輕松地搭建起來。盡管我們將建筑工業(yè)化描述地像搭建積木一樣容易，但在建筑設(shè)計(jì)過程中卻不簡(jiǎn)單。

以本次研究的工程案例月港小學(xué)項(xiàng)目而言，建筑設(shè)計(jì)這一環(huán)節(jié)已經(jīng)從傳統(tǒng)的建筑生產(chǎn)鏈前端轉(zhuǎn)變成整個(gè)項(xiàng)目的“總指揮”，所以這就要求設(shè)計(jì)師必須要具備統(tǒng)領(lǐng)全局的能力，從整體上對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行細(xì)致地設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過程中，整個(gè)項(xiàng)目運(yùn)行BIM三維協(xié)同設(shè)，而并非傳統(tǒng)建筑模式中的二維協(xié)同設(shè)計(jì)。建筑工業(yè)化對(duì)構(gòu)件的精度要求非常高，如果出現(xiàn)毫米以上的誤差都有可能會(huì)給工程施工帶來巨大麻煩，因此在設(shè)計(jì)過程中，需要運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行反復(fù)的檢測(cè)。與此同時(shí)，發(fā)生變化的還有設(shè)計(jì)內(nèi)容，建筑工業(yè)化需要設(shè)計(jì)預(yù)制構(gòu)件加工圖，這一點(diǎn)與傳統(tǒng)建筑施工圖繪制有所不同。因此，由于建筑工業(yè)化的高要求和高精度，大大增加了建筑的設(shè)計(jì)難度。

圖3 序列化的建筑立面

4.3 建筑工業(yè)化≠建筑裝配化

建筑業(yè)評(píng)估工業(yè)化程度的依據(jù)通常是預(yù)制率的大小。在設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)師往往會(huì)走進(jìn)盲目追求預(yù)制率的誤區(qū)，而忽略了建筑本身的合理性。因此在設(shè)計(jì)過程中，不能片面強(qiáng)調(diào)裝配率越高越好，應(yīng)先在保證結(jié)構(gòu)安全可靠的基礎(chǔ)上，考慮水電、暖通的集成，然后提高裝配率［5］。嚴(yán)格來說，建筑工業(yè)化不等于裝配化，建筑工業(yè)化是造房屋建造的一體化產(chǎn)業(yè)鏈。所以，建筑工業(yè)化是一個(gè)多維的體系絕非簡(jiǎn)單的改良傳統(tǒng)生產(chǎn)方式，也不能單純的理解為就是房屋建筑的“裝配化”。

月港小學(xué)項(xiàng)目在工業(yè)化設(shè)計(jì)過程中，未把預(yù)制率作為硬性指標(biāo)而是根據(jù)工程實(shí)際情況制定合理的裝配化方案。通過模數(shù)化的梁柱體系設(shè)計(jì)，將整齊有序的部分例如梁柱、墻板等采取工廠預(yù)制，個(gè)性化、復(fù)雜的部分例如屋頂造型、特殊的立面裝飾采取現(xiàn)澆的方式，現(xiàn)澆與預(yù)制部分自然銜接過渡，大大地降低了施工的難度，節(jié)約了施工時(shí)間。

4.4 建筑工業(yè)化≠完美無缺

通常來說建筑工業(yè)化與傳統(tǒng)建設(shè)方式相比較，其代表著先進(jìn)生產(chǎn)力,但現(xiàn)階段建筑工業(yè)化仍處于初級(jí)發(fā)展階段仍存在著許多不足。通過月港小學(xué)項(xiàng)目實(shí)踐過程，發(fā)現(xiàn)其在建筑設(shè)計(jì)過程中存在著以下問題：

1）、各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范尚不健全

當(dāng)前國(guó)家大力倡導(dǎo)發(fā)展建筑工業(yè)化，但行業(yè)相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)尚不健全，建筑工業(yè)化在目前規(guī)范條件下可適用的范圍比較窄。設(shè)計(jì)單位在設(shè)計(jì)過程中缺乏與之配套的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，往往是各行其是，標(biāo)準(zhǔn)不一也大大增加了工廠標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的難度。

2）、設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)缺乏

現(xiàn)階段，建筑工業(yè)化在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)上還比較欠缺，國(guó)內(nèi)成熟的工程案例較少，缺乏可相互學(xué)習(xí)交流的經(jīng)驗(yàn)。雖然歐美國(guó)家的建筑工業(yè)化發(fā)展比較成熟，但各國(guó)國(guó)情差異比較大，在設(shè)計(jì)時(shí)一些經(jīng)驗(yàn)借鑒時(shí)還需與我國(guó)實(shí)際情況相結(jié)合。因此，建筑工業(yè)化設(shè)計(jì)底子薄需要不斷積累完善，這將是一個(gè)長(zhǎng)期不斷循序漸進(jìn)的過程。

3）、構(gòu)件生產(chǎn)工廠制約

由于現(xiàn)階段構(gòu)件生產(chǎn)工廠較少，構(gòu)件生產(chǎn)工廠到施工現(xiàn)場(chǎng)往往距離很遠(yuǎn)，因此運(yùn)輸成本占比較高。另外由于目前構(gòu)件工廠普遍規(guī)模較小，其生產(chǎn)設(shè)備尺寸存在局限性，這使得很多好的設(shè)計(jì)方案，真正到了工廠加工階段工廠卻生產(chǎn)不出來。

5 結(jié)語

綜上所述，現(xiàn)階段我國(guó)建筑業(yè)增速趨勢(shì)放緩，產(chǎn)能過剩等矛盾較為突出，建筑業(yè)原有的粗放型發(fā)展模式已不再適應(yīng)行業(yè)的發(fā)展。因此，要進(jìn)一步推動(dòng)建筑工業(yè)化的發(fā)展，構(gòu)建一個(gè)健全的政策和制度體系，為建筑工業(yè)化發(fā)展創(chuàng)造一個(gè)良好的環(huán)境，使之早日形成一個(gè)完整的產(chǎn)業(yè)鏈。并借此契機(jī)引導(dǎo)建筑行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，發(fā)展高效集成的現(xiàn)代化建設(shè)技術(shù)。相信在不久的將來，隨著配套政策落地、法規(guī)制度的不斷完善，建筑工業(yè)化將迎來全新的發(fā)展。

［1］（法）勒·柯布西耶.走向新建筑（第二版）［M］陳志華，譯.西安：陜西師范大學(xué)出版社，2004.

［2］張格非.預(yù)制裝配式混凝土建筑在住宅產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景［J］城市建設(shè)理論研究.2015.

［3］梁思成.論建筑工業(yè)化：從拖泥帶水到干凈利索［J］人民日?qǐng)?bào)，1962.

［4］梁思成.論建筑工業(yè)化：從拖泥帶水到干凈利索［J］人民日?qǐng)?bào)，1962.

［5］張傳成，李軼，許凱.發(fā)展新型建筑工業(yè)化,促進(jìn)建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化［J］建筑技術(shù)開發(fā).2015.