可變需求下的建筑工業(yè)化建造技術研究*

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)化建造技術確有必要。

1 可變建筑的必要性

可變性指在建設過程中，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)約建筑的建設和運營成本?？勺兘ㄖ稍谘娱L建筑壽命的基礎上，節(jié)約建設資源。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、設備更換方便，能減少運營過程的資源浪費。

2 可變需求下的建筑工業(yè)化建造技術

2.1 空間布局設計模數(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。建筑的可變設計包括橫向系統(tǒng)、縱向系統(tǒng)和室內(nèi)設計3方面。

1）橫向系統(tǒng) 在橫向系統(tǒng)進行模數(shù)化的空間布局設計，能最大程度協(xié)調(diào)橫向系統(tǒng)間的關系，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)設計 縱向系統(tǒng)和室內(nèi)設計是對橫向系統(tǒng)的協(xié)調(diào)和補充。在建筑工業(yè)化設計中，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)化設計以滿足各類家具擺放及人們對空間活動的尺度要求。

2.2 復雜建筑系統(tǒng)模塊化

模塊化設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，運用模塊化設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。

2.3 裝配式工藝標準化

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。

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。

2.5 綜合設備管線可維護化

建筑中設備和管線的配置也會影響空間的靈活可變性。為使機電設備、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。

2.6 BIM輔助設計施工

標準化和模塊化設計能實現(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技術對各部品部件進行碰撞檢查，以避免傳統(tǒng)設計中的錯漏碰缺。

3 結(jié)語

建筑標準化、集成化能更好地實現(xiàn)建筑可變空間的設計。通過研究可變需求下的建筑工業(yè)化建造技術，可滿足用戶在不同時期對建筑的使用需求，節(jié)約建筑的建設及后期運營成本，實現(xiàn)建筑可持續(xù)發(fā)展。