“搭積木”建房子，建筑工業(yè)化設(shè)計實踐與思考

張文裕

福建省建筑設(shè)計研究院

“搭積木”建房子，建筑工業(yè)化設(shè)計實踐與思考

張文裕

福建省建筑設(shè)計研究院

隨著我國經(jīng)濟水平的不斷提高，建筑行業(yè)高速發(fā)展的同時也暴露出諸多弊端，傳統(tǒng)模式下高污染、高耗能、高浪費已成為制約行業(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)項目為例，總結(jié)分析建筑工業(yè)化在建筑設(shè)計過程中所遇到的問題。

建筑工業(yè)化；綠色建造；建筑設(shè)計

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，建筑大師勒·柯布西耶就提出“住房是居住的機器”，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，同時強調(diào)在工業(yè)化設(shè)計過程中應(yīng)注重房子形體的設(shè)計，“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。

2 建筑工業(yè)化的內(nèi)涵

建筑工業(yè)化到底是什么？當前業(yè)界普遍認可的定義為：建筑設(shè)計標準化、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，再被運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場中，整個過程就像用搭建積木一樣”，這個“搭積木”的過程僅僅是大多數(shù)人對“現(xiàn)場施工裝配化”這單一環(huán)節(jié)的直觀理解。

3 建筑工業(yè)化在建筑設(shè)計中的案例解析

本次研究選擇的案例項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，將具有鮮明個性的造型和富有地域特色的建筑立面在這兩個重要的界面上展開布置，從整體空間上進行“點”、“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，樓梯間等元素進行穿插重組，精巧細致。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)了明快簡潔、獨具地域特色的傳統(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代建筑。

在工業(yè)化設(shè)計方面，該項目整體方案采用預(yù)制率達65%的裝配整體式框架結(jié)構(gòu)，通過建筑工業(yè)化的方式很好地達到了預(yù)期目標。建筑地上框架柱均為預(yù)制，各個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)計和合理的梁柱體系，讓裝配式施工成為現(xiàn)實。以標準化、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)計標準化，構(gòu)件預(yù)制工廠化，施工機械化”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)計過程中，應(yīng)堅持標準化的同時要能充分彰顯建筑物的個性。一個建筑物工業(yè)化的程度是由模塊建設(shè)的標準化程度決定的。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)項目在設(shè)計過程中，強調(diào)方式、模塊和節(jié)點的標準化設(shè)計，按照某種規(guī)則通過不同的拼裝和組合標準模塊,來達到建筑的藝術(shù)效果(圖3)。

4.2 建筑工業(yè)化≠設(shè)計簡單化

說起建筑工地，大家就會想起那個泥水橫流、塵土飛揚的施工現(xiàn)場。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)制好的各個板件搬運到工地中，直接開始機械化作業(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)計過程中卻不簡單。

以本次研究的工程案例月港小學(xué)項目而言，建筑設(shè)計這一環(huán)節(jié)已經(jīng)從傳統(tǒng)的建筑生產(chǎn)鏈前端轉(zhuǎn)變成整個項目的“總指揮”，所以這就要求設(shè)計師必須要具備統(tǒng)領(lǐng)全局的能力，從整體上對各個環(huán)節(jié)進行細致地設(shè)計。在設(shè)計過程中，整個項目運行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。建筑工業(yè)化對構(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給工程施工帶來巨大麻煩，因此在設(shè)計過程中，需要運用BIM技術(shù)進行反復(fù)的檢測。與此同時，發(fā)生變化的還有設(shè)計內(nèi)容，建筑工業(yè)化需要設(shè)計預(yù)制構(gòu)件加工圖，這一點與傳統(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)計時，設(shè)計師往往會走進盲目追求預(yù)制率的誤區(qū)，而忽略了建筑本身的合理性。因此在設(shè)計過程中，不能片面強調(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)化是一個多維的體系絕非簡單的改良傳統(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)項目在工業(yè)化設(shè)計過程中，未把預(yù)制率作為硬性指標而是根據(jù)工程實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，將整齊有序的部分例如梁柱、墻板等采取工廠預(yù)制，個性化、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，其代表著先進生產(chǎn)力,但現(xiàn)階段建筑工業(yè)化仍處于初級發(fā)展階段仍存在著許多不足。通過月港小學(xué)項目實踐過程，發(fā)現(xiàn)其在建筑設(shè)計過程中存在著以下問題：

1）、各項標準規(guī)范尚不健全

當前國家大力倡導(dǎo)發(fā)展建筑工業(yè)化，但行業(yè)相關(guān)規(guī)范標準尚不健全，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)計單位在設(shè)計過程中缺乏與之配套的設(shè)計標準時，往往是各行其是，標準不一也大大增加了工廠標準化生產(chǎn)的難度。

2）、設(shè)計經(jīng)驗缺乏

現(xiàn)階段，建筑工業(yè)化在設(shè)計環(huán)節(jié)上還比較欠缺，國內(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。雖然歐美國家的建筑工業(yè)化發(fā)展比較成熟，但各國國情差異比較大，在設(shè)計時一些經(jīng)驗借鑒時還需與我國實際情況相結(jié)合。因此，建筑工業(yè)化設(shè)計底子薄需要不斷積累完善，這將是一個長期不斷循序漸進的過程。

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)場往往距離很遠，因此運輸成本占比較高。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)階段我國建筑業(yè)增速趨勢放緩，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，要進一步推動建筑工業(yè)化的發(fā)展，構(gòu)建一個健全的政策和制度體系，為建筑工業(yè)化發(fā)展創(chuàng)造一個良好的環(huán)境，使之早日形成一個完整的產(chǎn)業(yè)鏈。并借此契機引導(dǎo)建筑行業(yè)轉(zhuǎn)型升級，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］人民日報，1962.

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

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