文/深圳市建筑科學研究院股份有限公司 孫曉雨 朱厚宏
隨著我國經(jīng)濟發(fā)展,城鎮(zhèn)化進程加快,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、降低建筑對環(huán)境的影響,是未來建筑發(fā)展的必然趨勢,在此背景下,通過對建筑空間進行可變性設(shè)計,延長建筑壽命、提高資源利用率、節(jié)約土地和空間,符合可持續(xù)發(fā)展的時代要求。隨著我國人口出生率變化,社會的產(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法滿足人們的使用需求。建筑使用過程中,隨著用戶的興趣愛好、家庭結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟收入變化,人們對建筑空間和功能的需求也隨之改變。社會發(fā)展對建筑提出了可變性和適應性的新要求,故研究可變需求下的建筑工業(yè)化建造技術(shù)確有必要。
可變性指在建設(shè)過程中,建筑預留空間可變的可能,在使用中可根據(jù)需求變更內(nèi)部空間,如移動、增加或減少隔墻等以改變空間的功能布局。通過對建筑空間的可變性和適應性研究,對建筑空間的變化提出合理的設(shè)計建議,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)用戶自身特點自由改變空間布局。
2)建筑順應時代的發(fā)展可有助于延長壽命。新時代,建筑的發(fā)展、更新和淘汰的速率加快,人們對建筑空間的要求從“夠用”提升到對居住舒適度和藝術(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)和運營成本??勺兘ㄖ稍谘娱L建筑壽命的基礎(chǔ)上,節(jié)約建設(shè)資源。可變建筑空間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)省費用,且管線、設(shè)備更換方便,能減少運營過程的資源浪費。
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到套型自由變化的目的,進而便于將模塊化的空間進行組織或拼合以滿足用戶的多樣需求。建筑的可變設(shè)計包括橫向系統(tǒng)、縱向系統(tǒng)和室內(nèi)設(shè)計3方面。
1)橫向系統(tǒng) 在橫向系統(tǒng)進行模數(shù)化的空間布局設(shè)計,能最大程度協(xié)調(diào)橫向系統(tǒng)間的關(guān)系,進而創(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 縱向系統(tǒng)和室內(nèi)設(shè)計是對橫向系統(tǒng)的協(xié)調(diào)和補充。在建筑工業(yè)化設(shè)計中,建筑布局應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,房屋尺寸應優(yōu)化設(shè)計以滿足各類家具擺放及人們對空間活動的尺度要求。
模塊化設(shè)計包括模塊劃分和組合,指以整體思維研究建筑系統(tǒng)的復雜構(gòu)成,通過分解、組合以獲得良好的可變效果。模塊化設(shè)計是建筑工業(yè)化的主要途徑,也是實現(xiàn)空間可變的切實方法,具體措施是以標準化為基礎(chǔ),運用模塊化設(shè)計方法對各功能要素進行水平分解和縱向分級,從而建立橫縱2個方向多層級的豐富模塊系統(tǒng)。對建筑部品和構(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準模塊。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。
裝配式建筑具有施工靈活、建筑垃圾少、適應性強、工期短等優(yōu)點。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)計選擇。裝配式建筑在提高效率、穩(wěn)定質(zhì)量方面遠優(yōu)于傳統(tǒng)建筑,通過制造標準化的裝配式構(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,不會如普通框架結(jié)構(gòu)一樣受梁柱尺寸制約。
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。對空間單一,但又希望使用功能多變的用戶來說,最簡單有效的辦法就是通過家具的重新組合來實現(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考慮對象,依托家具擴展空間或?qū)揖攥F(xiàn)有造型進行多功能設(shè)計及擴充,實現(xiàn)家具與空間協(xié)調(diào)。
2)對家具進行縱向擴展設(shè)計,增加空間層次感,提升立面空間的利用率,根據(jù)層高和功能需求進行合理的空間規(guī)劃布局。
3)通過設(shè)計在空間中可折疊、旋轉(zhuǎn)、開合、移動的具有附加功能的家具,讓使用者可進行一系列動作轉(zhuǎn)換,達到空間可變的目的。
建筑中設(shè)備和管線的配置也會影響空間的靈活可變性。為使機電設(shè)備、管道在多個變化方案中仍可正常使用且易于檢修,可將管道走線設(shè)計為管線與主體結(jié)構(gòu)分離,直接在同層解決。管線施工過程中,如遇多類型管線交叉,應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,應預留檢修口,方便管道的定期檢查和維修。
標準化和模塊化設(shè)計能實現(xiàn)住宅空間主體結(jié)構(gòu)和圍護結(jié)構(gòu)分離,形成開放式格局,提高空間的可變性及適應性。通過BIM模型輔助設(shè)計,可動態(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,論證復雜部位和關(guān)鍵的施工節(jié)點,查看可能存在的問題,對空間可變進行可行性分析,確保施工的可行性。通過模塊自由組合實現(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,應用BIM技術(shù)對各部品部件進行碰撞檢查,以避免傳統(tǒng)設(shè)計中的錯漏碰缺。
建筑標準化、集成化能更好地實現(xiàn)建筑可變空間的設(shè)計。通過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期對建筑的使用需求,節(jié)約建筑的建設(shè)及后期運營成本,實現(xiàn)建筑可持續(xù)發(fā)展。