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人民网:以一体化建造的系统论推进装配式建筑高质量、

发布日期: 2019-09-10 字号:[ ]


编者按:日前,由中国工程院院士肖绪文作序,澳门二十一点游戏博彩董事长叶浩文撰写的建筑施工类重要专著《一体化建造》,已经由中国建筑工业出版社正式出版发行。本网也以“高端访谈”的形式对专著作者进行了独家专访。为进一步让“一体化建造——建造活动的思维方法和新时代的绿色发展观”更加深入人心,助推我国建造方式变革,本网将陆续摘录刊发该专著的相关内容,以飨读者。敬请关注!

本期为大家推介的是“一体化建造”系列之二:以一体化建造的系统论推进装配式建筑高质量、可持续发展!

一、 系统工程理论

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“系统工程”是实现系统最优化的管理工程技术理论基础,发端于二战之后,是二战后人类社会若干重大澳门二十一点游戏博彩突破和革命性变革的基础性理论支撑和方法论。比如美国研制原子弹的曼哈顿计划和登月火箭阿波罗计划就是系统工程的杰作。我国两弹一星以及运载火箭等重大项目的成功,也是受惠于钱学森先生将系统工程的理论和方法引入并结合了我国国情的需要。今天,我们发展装配式建筑,就是要向制造业学习,建立起工业化的系统工程理论基础和方法,将装配式建筑作为一个完整的建筑产品来进行研究和实践,形成以达到总体效果最优为目标的理论与方法,才能实现装配式建筑的高质量、可持续发展。基于上述原因,应该有针对性地将一体化建造方法作为一个系统工程来研究和实践,并遵循以下原则:

1.一体化建造的系统工程研究应采用先决定整体,后进入部分的步骤。即先进行建筑系统的总体设计,然后再进行各子系统和具体问题的研究。

2.一体化建造的系统工程方法应该以整体最佳为目标,通过综合、系统的分析,利用信息化手段来构建系统模型,优化系统结构,使之整体最优。

3.一体化建造应做到近期利益与长远利益相结合,社会效益、生态效益与经济效益相结合。

4.一体化建造应该以“三个一体化”的系统思想为指导,综合集成各学科、各领域的理论和方法,实现专业间不同阶段的融合、跨界、集成创新。

5.一体化建造研究强调多学科协同,应按照“系统工程”的要求组成一个专业配套度高,知识结构合理的共同体并采取科学合理的协同方式。

6.一体化建造的各类系统问题均可以采用系统工程的方法,本方法具有广泛的适用性。

7.一体化建造应该用数学模型和逻辑模型来描述系统,通过模拟反映系统的运行、求得系统的最优组合方案和最优的运行方案。

二、系统设计理念

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系统工程理论是装配式建筑设计的基本理论。在装配式建筑设计过程中,必须建立整体性设计的方法,采用系统集成的设计理念与工作模式。系统设计应遵循以下原则:

1.要建立一体化、工业化的系统方法。设计伊始,首先要进行总体技术策划,要先决定整体技术方案,然后进入具体设计,即先进行建筑系统的总体设计,然后再进行各子系统和具体分部设计。

2.要把建筑作为整体的对象进行一体化设计。装配式建筑设计应实现各专业系统之间在不同阶段的协同、融合、集成,实现建筑、结构、机电、内装、智能化、造价等各专业的一体化集成设计。

3.要以实现工程项目的整体最优为目标进行设计。通过综合各专业的系统,进行分析优化,采用信息化手段来构建系统模型,优化系统结构和功能质量,使之达到整体效率、效益最大化。

4.要采用标准化设计方法,遵循“少规格、多组合”的原则进行设计。需要建立建筑部品和单元的标准化模数模块、统一的技术接口和规则,实现平面标准化、立面标准化、构件标准化和部品标准化。

5.要充分考虑生产、施工的可行性和经济性。设计要充分考虑构件部品生产和施工的可行性因素,通过整体的技术优化,进而保证建筑设计、生产运输、施工装配、运营维护等各环节实现一体化建造。

三、技术系统构成

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对于建筑技术系统的构成,按照系统工程理论,可将建筑看作一个由若干子系统“集成”的复杂“系统”,主要包括主体结构系统、外围护系统、内装修系统、机电设备系统四大系统,如图1-1所示。其中:

1.主体结构系统

主体结构系统按照建筑材料的不同,可分为混凝土结构、钢结构、木结构建筑和各种组合结构。其中,混凝土结构是建筑中应用量最大、涉及建筑类型最多的结构体系,包括:框架结构体系、剪力墙结构体系、框架-现浇剪力墙(核心筒)结构体系等。

2.外围护系统

外围护系统由屋面系统、外墙系统、外门窗系统等组成。其中,外墙系统按照材料与构造的不同,可分为幕墙类、外墙挂板类、组合钢(木)骨架类等多种装配式外墙围护系统。

3.内装修系统

内装修系统主要由集成楼地面系统、隔墙系统、吊顶系统、厨房、卫生间、收纳系统、门窗系统和内装管线系统8个子系统组成。

4.机电设备系统

机电设备系统包括给排水系统、暖通空调系统、强电系统、弱电系统、消防系统和其它系统等。

图1-1建筑技术系统构成与分类框图

四、系统设计方法

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1

标准化设计

标准化设计是装配式建筑工作中的核心部分。标准化设计是提高装配式建筑的质量、效率、效益的重要手段;是建筑设计、生产、施工、管理之间技术协同的桥梁;是装配式建筑在生产活动中能够高效率运行的保障。因此,发展装配式建筑必须以标准化设计为基础。

发展装配式建筑是建造方式的重大变革,是以标准化、信息化的工业化生产方式代替粗放的半手工、半机械建造方式。装配式建筑通过计标准化、生产工厂化、建造装配化,实现建造全过程程工业化,优化整合产业链的各个环节,实现项目整体效益最大化。

标准化设计方法的建立,是实现建筑标准化、系列化和集约化的开始,有利于建筑技术产品的集成,实现从设计到建造,从主体到内装,从围护系统到设备管线全系统、全过程的工业化。

标准化设计是实现社会化大生产的基础,专业化、协作化必须要在标准化设计的前提下才能实现。装配式建筑是以房屋建筑为最终产品,其生产、建造过程必须实行多专业的协作,并由不同的专业生产企业协作完成,协调统一的基础就是标准化设计;同时,部品部件的生产、制作也必须标准化,才有可能达到较高的精细化程度。因此,只有建立以标准化设计为基础的工作方法,装配式建筑的工程建设才能更好地实现专业化、协作化和集约化,这是实现社会化大生产的前提。

标准化设计有助于解决装配式建筑的建造技术与现行标准之间的不协调、不匹配、甚至相互矛盾的问题;有助于统一科研、设计、开发、生产、施工和管理等各个方面的认识,明确目标,协调行动,进而推动装配式建筑的持续、健康发展。

2

一体化设计

一体化设计,也叫做集成设计,是指以设计的房屋建筑为完整的建筑产品对象,通过建筑、结构、机电、内装、幕墙、经济等各专业实现一体化协同设计,并统筹建筑设计、部品生产、施工建造、运营维护等各个阶段,充分考虑建筑全寿命周期的问题。

一体化协同设计采用建筑信息模型(BIM)技术,能够实现各专业之间的高效协同与配合。一方面,一组协同的BIM模型可被各个专业共同使用,能够完整地描述工程设计对象,真实反映建筑产品的信息。BIM技术为建筑工程提供了一种基于计算机模拟的可视化建筑模型,帮助各专业改进和优化设计,提高设计、施工和运维的质量,减少浪费,创造价值。另一方面,BIM技术可以作为沟通协同的工作方式,为建筑产品提供了多方可以在同一个平台上协作的工作平台,创造了一种新型的项目管理和协作模式。

一体化设计在工程项目的各个设计阶段,应充分考虑装配式建筑的设计流程特点及项目技术经济条件,对建筑、结构、机电设备及室内装修进行统一考虑,保证室内装修设计、建筑结构、机电设备及管线、生产、施工形成有机结合的完整系统,实现装配式建筑的各项技术系统得到协同和优化。

3

系列化设计

系列化设计是标准化设计的延展。通过分析同类建筑的规律,分析其功能、需求、构成要素和技术经济指标,归纳总结出结构基本型式、空间组合关系、立面构成逻辑、机电设备选型和内装部品组合,并做出合理的选择、定型、归类和规划,这一过程即为系列化设计。系列化设计包括模数协调系列、建筑标准系列,以及系列设计等内容。

装配式建筑的系列化设计与工业产品的系列化设计相比,内容更加宽泛,既可以是整体的系列化方式,也可以是部分的系列化方式。比如,保障性住房基于面积划分的套型系列,既包括住宅面积、空间、配套等的系列化,也包括机电设备、装饰装修等的系列化。许多房地产开发企业会界定不同的投资标准、建设标准和售价标准,制定不同的产品系列。

建筑系列化首先需要选择对建设对象起到主导作用的参数,如造价、性能、配置等,然后对这些参数进行分档、分级,确定合理的规格、形制和建设标准,以满足建设和使用的需要,并为指导用户选择提供依据,并用于指导设计、生产、施工和销售。系列化设计就是实现建筑系列化的设计过程。

4

多样化设计

纵观建筑发展史,建筑多样化是人类的不同种群在多样化的自然环境中发展演变而形成。最早的“巢居”、“穴居”、“棚屋”、“干栏式房屋”等作为庇护所的建筑,均是人类的祖先利用其现有的生存条件,因地制宜发展起来的。人类生存环境的多样化,造就了古代建筑的多样化。以古希腊、古罗马、古代中国等为代表的经典建筑,就是这些地区受到气候、水文、地理、建材、资源环境等物理条件和种族、宗教、战争、灾害等历史条件的影响而产生的建筑多样化典范。

近现代以来,随着人类社会的发展进步,在工业化、信息化和互联网等的冲击下,以地球村为特点的全球化浪潮,削弱了人类文化的多样性。在此背景下,日益活跃的全球化建筑活动,形成了“国际式”、“千城一面”、“千篇一律”等与建筑多样化相对立的建筑现象。因此,建筑创作需要更加关注地域性、历史性、民族性、人文性的元素,在全球化浪潮中保持建筑的本土性和多样化。

在装配式建筑发展中,“多样化”与“标准化”是对立统一的矛盾体,既要坚持建筑标准化,又要做到建筑多样化,的确不易。梁思成先生在《千篇一律与千变万化》一文中的论述,比较清楚地说明了标准化和多样化的辩证关系,“在艺术创作中,往往有一个重复和变化的问题,只有重复而无变化,作品就必然单调枯燥;只有变化而无重复,就容易陷于散漫零乱”。在建筑创作中,标准化就像七个音符和各种音调,多样化就像用这些音符和音调谱成的乐章,既有标准和规律,又能做到千变万化。建筑标准化包括建筑功能多样化、空间多样化、风格多样化、平面多样化、组合多样化和布局多样化等。

五、“三个一体化”的建造方式

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按照系统工程理论方法,装配式建筑需要遵循“建筑、结构、机电、装修一体化,设计、生产、施工一体化,技术、管理、市场一体化”(简称三个一体化)的建造方式。主要解决三个制约装配式建筑发展的关键问题:一是建筑、结构、机电设备、装饰装修各专业之间缺乏协同设计,只重视结构的装配化,不注重建筑围护系统、内装系统和机电设备系统的集成和配合,影响装配式建筑技术持续发展的问题;二是建筑设计、加工制造、装配施工各自分隔,设计不能满足工厂加工生产和现场装配施工的需要的问题;三是传统的施工组织管理模式下,产业链碎片化割裂严重,生产关系不能适应产业健康发展的需要,没有实现技术、管理、市场的有效整合问题。

1.建筑、结构、机电、装修一体化

从系统化设计角度,建筑、结构、机电、装修一体化主要解决工程设计层面的专业协同问题。 在工程设计过程中,通过建筑、结构、机电、装修等各专业的一体化设计,主要是解决各专业技术之间的协同配合,设计出完整的最终产品(建筑)。 在设计过程中通过建立标准化的模数、模块,形成统一的技术接口和规则,实现建筑、结构、机电、装修之间的专业协同; 在实施路径上,通过采用BIM信息化手段,确保各个专业在同一个虚拟模型上统一设计,实现“建筑结构、机电设备和装饰装修的一体化,最终形成完整的高质量的设计产品。

2.设计、生产、施工一体化

从工程建设角度,设计、生产、施工一体化主要解决工程建造全过程的协调配合问题。 在工程建设中,需要各主要环节之间的协调配合,解决技术链之间的有效衔接,形成高度的组织化管理,向管理要效率和效益。 通过切实可行的高效管理方法,解决设计、制作、施工之间相互脱节,各分包企业之间相互“扯皮”的问题,并将会有效地消解工厂化、装配化带来的增量成本,减少过程中的浪费,大幅度地提升工程建设的效率和效益。

3.技术、管理、市场一体化

从产业化发展角度,技术、管理、市场一体化主要解决以包代管的传统模式下,产业链碎片化割裂严重,生产关系不能适应产业健康发展的需要,没有实现技术、管理、市场的有效整合问题。 一直以来,我国建筑企业的技术与管理“两层皮”,技术是技术,管理是管理,技术研究缺乏与管理体系的融合,缺乏市场的需求研究,造成技术成果难以转化,技术成果和管理体系形成了束之高阁,可持续发展的能力不强。 要提高企业自身的可持续发展的能力,解决管理和运行机制不适合技术发展和市场需求的问题,需要实现“管理、技术和市场的一体化”。

一体化建造是发展观的深刻变革。一体化建造方式具有工业制造的特征,所以需要建立以建筑为最终产品的系统工程理念,用工业化的设计思维和方法来建造房屋。一体化的建造过程是一个产品生产的系统流程,要通过建筑师对建造全过程的控制,进而实现工程建造的标准化、一体化、工业化和高度组织化。毫无疑问,倡导一体化建造既是一场建造方式的大变革,也是生产方式的革新,更是实现我国建筑业转型和创新发展的必由之路。






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