【关键词】钢结构住宅;建筑规范;产业化;模块化;工厂化
1钢结构住宅的发展历程
1910年3月,德国沃尔特·格罗皮厄斯提交了一份合理化生产住宅建筑的备忘录,到今天仍然是对标准化住宅单元的预制、装配和分布的先决条件的最为透彻的阐述。二次世界大战之后,在英国、美国和法国开发了以钢材为基础工业化住宅系统。
1920年左右,“预制装配住宅”就作为一个新概念传入了日本。
1932年,一批从德国留学回来的日本建筑系教授创办了“新建筑工艺学院”,注重“包豪斯”的体系和总体性(绘画、雕刻和家具制作等)。当时也有少量的实验性工业化住宅的研发,但这些试验都没有发展到工厂化大批量生产销售的程度。
由于早期西方的钢结构住宅都提倡大跨度、可分隔,基本上都是采用热轧型钢的梁柱结构体系。而日本住宅建筑又一直是采用中国古代的梁柱结构体系,所以日本人在住宅产业化的起始阶段就一直进行梁柱建筑体系的研究。
2钢结构住宅的发展与建筑规范之间存在的矛盾
在中国住宅建筑行业,政府多年来一直都在坚持不懈地提倡和鼓励住宅科技创新,但住宅科技的发展现状却不容乐观,与发达国家的差距较大。问题主要出在我们已经贯彻执行了几十年的建筑规范体系上。从科学的角度来看,“创新”的住宅产品和技术通常都没有现成的可供执行的建筑规范,而且也不太可能完全符合现有规范。也就是说,“创新”的住宅产品和技术通常是“非标”(即没有可以执行的建筑规范),甚至是“违法”(即不符合现有建筑规范)的建筑产品。
现在我们再看看发达国家是如何解决住宅科技创新与强制执行建筑规范的矛盾的。在我们国家,判断住宅产品是否合格只有华山一条道___符合或不符合现有建筑规范。而在发达国家,住宅产品有二条途径可以通过建筑规范官员的检查:
第一,按照现有建筑规范设计和建造的建筑产品,当然,不容置疑要按现有建筑规范来审查、监理和验收;
第二,创新的建筑产品,既然是创新的建筑产品,当然就没有可以执行的建筑规范,因此必须提供得到认可的第三方检测机构的产品检测和评估报告。建筑产品无外乎要控制以下三类技术指标,即:(1)结构性能参数;(2)保温密封性能参数;(3)防火性能参数和燃烧后的有毒气体参数。建筑规范官员可以根据这些检测报告来审查和判断建筑产品是否合格。
另外,规范始终落后于建筑实践,甚至于实践产品出来四、五十年后规范才颁布。如果没有这条创新的建筑产品审查通道,就不可能有今天在全球住宅市场蓬勃发展的冷轧钢材住宅。
从冷轧钢材住宅在中国近20年的发展历程来看,阻力不是来自技术;阻力也并非来自市场;阻力来自于目前我们还没有一个可以执行的冷轧钢材住宅规范,也没有一个创新的住宅产品和技术推广的途径或通道。尽管部分规范如:《轻型钢结构住宅技术规程》、《轻型房屋钢结构技术规程》陆续颁布。
但如果所有的创新住宅产品和技术都要等待规范颁布后才能顺利投放市场,而一个规范往往又要编制数年乃至近十年,那么中国的住宅建造技术什么时候才能跟上(或超越)国际住宅发展的步伐,同时我们还要去学习、引进、应用和普及新的建造技术。
因此说如果建筑界不从制度上创新,不建立起一条创新住宅产品和技术的审批通道,再好的住宅产品和技术都无法正常、顺利地推向市场。那么我们只能看着国际住宅产品和技术日新月异的飞速发展,而无法进入中国住宅市场。
3我国在钢结构住宅产业化、模块化、工厂化方面的发展
3.1湖南远大可建科技有限公司在钢结构住宅产业化、模块化、工厂化方面的发展
在钢结构住宅产业化、模块化、工厂化方面,远大可建科技有限公司经过4年多的技术开发和市场实践,有了一定的发展,找到了一条高效的工厂化、模块化的发展之路。
工厂化、模块化生产是指可持续建筑(简称“可建”)的楼型、户型、主板(楼承地板)及外墙窗、内墙门、通风、水电等,全部打包成一个个独立的模块在工厂制作,在模块设计过程中采用“减(少)、简(简单明了)、通用化”的设计原则,用总图将各个模块元素整合成一栋楼房所需的要素。通过全面推行工厂模块化生产,实施大规模、高质量、低成本的生产可建,才能使得生产商在极短的时间内建立起生产能力,并产生规模效益。
可建工厂化条件下的模块化要素:主板(楼承地板)模块化、柱梁模块化、外墙窗模块化、厨卫模块化、通风水电模块化、楼梯电梯模块化、内墙门模块化、内装模块化、楼型模块化,工厂化模块化生产是可建发展需遵循的原则。
3.2湖南远大住宅工业有限公司(简称“远大住工”)是国内首家以“住宅工业”类别核准成立的新型住宅制造工业企业,是住建部授牌的我国唯一一家综合性“国家住宅产业化基地”。
首先,在质量方面,住宅工业化的推行,将进一步改善住房的质量问题。预制建筑构件工厂化、标准化生产,可以避免人为因素,避免施工上的转包行为,质量可以控制。
其次,工业化生产减少了浪费。包括人力、原材料、时间、工序方面的费用节省。构配件实行标准化工厂生产,浪费少。现场实行装配式施工,基本减少了人为因素难以避免的浪费。
第三,成本可控在建筑行业成为了可能,更能节省劳动成本,同时也降低了劳动强度和安全隐患,建筑综合成本明显可控。
第四,住宅工业化的推行将“节能环保”在建筑行业成为可能。“工厂造房”,很多工序都是在工厂完成的,是区别于传统泥瓦匠施工模式的“干法造房”,大量节约施工用水,同时,集中工业化生产,建造过程节能,综合能耗低;工厂规模化生产,优化集成,最大限度减少材料损耗;工厂制造,大量减少现场作业,无粉尘、噪音、污水污染;集中装修,无二次装修大量建筑垃圾污染。
可见,与传统的建筑模式相比,住宅的工业化体现了成本可控制、质量有保证、节约、安全的特点和优势,符合国家节能、低碳、节约经济的发展要求,符合住宅产业现代化和人居质量提升的发展方向。
3.3深圳万科股份公司
万科发展住宅产业化,主要有三个原因,一是国家政策的引导使得万科走上了发展住宅产业化的道路。第二个方面企业认识到了这是行业发展的规律。第三个是万科后期发展规划要求他必须走工厂化、模块化的道路才能完成他的历史使命。
万科认识到他们的使命是这样的,首先我们要追求整个过程和速度效率,第二要保证房子的质量和性能。第三是对环境做出自己应有的贡献。第四是要形成合作关系,包括和政府,包括和产业链上下游的商业机构和厂商形成合作关系,这是他们在产业化方面所遵循的方向。
4结论
1999年,国务院办公厅颁发了《关于推进住宅产业现代化提高住宅质量的若干意见》,该意见作为一个纲领性文件,开始了我国住宅工业化的探索之路,也标志着我国的住宅开始走向一个工业化的新时代。
2012年财政部、住房和城乡建设部《关于加快推动我国绿色建筑发展的实施意见》
2013年《国务院办公厅关于转发发展改革委住房城乡建设部绿色建筑行动方案的通知》
通过以上论述可得出结论,钢结构住宅的产业化、模块化、工厂化受国家产业政策支持并且是建筑历史发展的必然趋势。
参考文献:
[1]张爱林,刘学春等.远大可建工业化装配式多高层钢结构性能关键问题研究报告,北京工业大学,2012.9.
[2]丁成章.工厂化制造住宅与住宅产业化.
高层建筑裙房的优势
*建筑面积上能提供空间尺度上的可行性
社区卫生服务中心的建筑面积一般为1000~3000m2,根据服务人数可做适当弹性调整。普通高层建筑的标准层面积从经济性合理性的角度,一般为800~1500m2(除大型商业、办公综合体),其裙房面积根据使用功能不同,有一定幅度的扩张。这就为其成为卫生服务中心的有效载体提供了空间尺度上的可行性。
*提高建筑本体的利用率
底层使用率较高,二层及以上楼层空置率较高往往成为当前高层建筑裙房的使用现状。开发时的定位单一、各类商业功能的设置重复是导致这一现象的主要原因。选择合理区位及建筑载体设置社区卫生服务中心,既能满足居民对社区医疗保健服务的需求,又使建筑本体的经济效益和社会效益得以充分发挥。
*在交通布局及流线组织上具有优势
城市社区卫生服务中心的总体规划布局,根据其服务范围和人数以及内部功能的差异性,需要各入口分流、避免不同病症人叉干扰,有效组织人流。这就要求在规划设计时应留足与社区主要道路、周边建筑的采光距离及有效的消防通道,对社区中心的各个出入口应做出全面、合理的布局与安排。高层建筑的总图布局时,由于自身尺度等原因,其采光间距及消防间距与周边建筑之间留有较为宽松的距离,且四周道路(车道及人行步道)较为便捷,这就为社区卫生服务中心的置入提供了有利的交通流线组织条件,方便各个功能性入口的合理布局。
高层裙房建筑本体优势
*柱网尺寸的灵活性与适应性
高层建筑的裙房功能大多定位于商业、餐饮娱乐、展示、公共服务等,其所要求的柱网尺寸较大且布局规整,常见柱网尺寸为6.9m―9.0m。社区卫生服务中心的基本单元功能房间面积要求不大,普通诊室面积要求10以上,面积较大的房间如健康教育室、预防接种室等面积要求为40~65。高层建筑裙房的柱网尺寸有利于将这些功能房间进行有机组合,并为其灵活布置提供了空间上的可能性,也为不同功能单元之间的相互结合与联系、交通体的合理连接带来了可行性与适应性(见图1)。
*结构体系的改扩建可能性
将社区卫生服务中心置入高层裙房,首先其自身交通流线较为复杂,其次要做到服务中心人流与高层建筑其他各部分人流有效分隔,这都要求结合具体功能对裙房部分进行改扩建,增设楼、电梯等交通体。高层建筑通常为钢筋混凝土框架或框剪结构,承重结构的独立性较好,围护体系的可变性较强,为社区卫生服务中心所需要的改扩建提供了可能性。
*结构层高的优势
城市社区卫生服务中心各功能空间对建筑层高有一定要求,大部分房间净高要求不低于2.8m,并且层高上部根据服务中心的建设规模和档次应预留吊顶、空调系统、暖通系统、防火系统、照明系统、气动物流传输系统及医疗系统管道系统所需空间高度。高层建筑裙房结构高度常见尺寸为3.9m~5.7m,在满足服务中心对层高和净高的要求方面有其较为明显的优势。
*配套设施的完善性
高层建筑裙房内各类设备如强电、弱电、水、空调、消防等配置齐全,满足社区卫生服务中心所需的各项设备要求,同时可避免单独建设的资源重复消耗(见图2)。
设计策略
*选择合适的空间载体
选择合适的高层建筑裙房作为社区卫生服务中心的载体是左右服务中心最终使用效果的重要一环。在实践中,要求设计师根据所设计的社区卫生服务中心的规模、服务人数、服务半径及所在的区域特点等因素,合理选择交通组织流畅、受周边建筑影响较小、面积大小合适、平面形态规整、采光通风良好、配套设施完善、结构有利于改扩建的高层建筑裙房作为社区卫生服务中心的有效空间载体。
*确定各出入口的位置
城市社区卫生服务中心根据其服务范围和人数、功能、流程、管理、卫生、安全等方面要求,需要各入口进行分流以避免不同病症人叉干扰,并有效组织人流车流。在建筑设计中,按门急诊入口、康复保健入口、后勤服务入口等进行总体设计,且主要入口应设置在相对独立区域的建筑首层。
*建立功能单元模块
模块化设计是对一定范围内的不同功能或相同功能不同性能的设计对象进行功能分析的基础上,划分并设计出一系列功能模块,通过模块的选择和组合构成不同的定制化设计,以满足基本要求一致情况下各种灵活可变性的需求。将模块化的设计理念引入社区卫生服务中心的设计中,既可以简化设计流程,缩短设计周期,又便于统一管理及设备设施的配套,有效地控制造价、降低建设成本。同时,依据模块化弹性可变的特质,有利于社区卫生服务中心根据不同规模、服务人数等需求,产生出可持续发展变化的应对策略。
社区卫生服务中心的主要医疗服务功能包括临床科室、预防保健科室、医技科室和管理保障等。在实践中,依据构成各部分功能的具体房间的使用性质、区域关系、总体流程及相互组合模式等,将卫生中心的具体功能部位划分为以下八个单元模块:入口接待区、门急诊区、诊疗区、医技区、预防保健区、病房康复区、手术区、行政办公区。各单元模块的面积比例可根据具体规模及服务对象进行微调,如以老年社区为主的服务中心应适当加强预防保健区及康复区的面积配置(见图3)。
*功能单元模块的设计
在社区卫生服务中心的具体功能单元模块设计中,首先应以重点模块为核心,优先考虑需要良好采光通风的单元模块的布局(如门急诊区、诊疗区),以单元模块的人流量、使用效率及相互流线关系确定其各自所在楼层的分布,以两层的社区卫生服务中心为例,用模块的形态简要示意在不同柱网开间下的各功能单元模块的总体布局(见图4);其次,依据柱网形态,将模块内的基本功能用房(如医技区的X光室、心电图室、B超室等)与模块内的水平或竖向交通有机组合,使之产生出应对于不同柱网尺寸的匹配性与灵活性(见图5);第三,各单元模块应形态规整,空间简洁明晰,在连接方向的尺度应尽可能一致或接近,便于各单元模块的相互组合。第四,对于一些与其他单元有紧密联系的功能单元模块(如入口接待区、门急诊区等)应考虑设置一些模糊空间,使之产生较强的弹性与空间适应性,为同一模块与不同模块的连接与组合带来可能。
*功能单元模块的组合
社区卫生服务中心各个功能模块单元的组合,首先应根据功能、流程、管理、卫生及安全的要求进行整体性考虑与布局。并在满足基本功能需要的同时,适当考虑未来发展。做到功能分区合理,建筑布局紧凑,管理方便,减少能耗,流程科学,洁污流线清楚,内部交通便捷,避免交叉感染。
在综合医院流线组合设计中,各科室之间常采用两种主要的水平交通骨架模式:树枝状联系模式、辐射型联系模式。针对社区卫生服务中心的建设规模和使用特点,尤其针对高层建筑裙房空间内设计服务中心的特殊性,在建筑过程中应根据不同的柱网关系、裙房平面形态及不同卫生中心的具体功能要求,常采用单内廊式、复廊式与组合式的连接方法解决各单元模块的整合问题(见图6)。
*交通连接体设计
在社区卫生服务中心的标准化设计中,水平和竖向的交通体(走道、过厅、楼梯、电梯等)是连接各功能模块的核心要素。高效、通用的交通空间设计,对加强功能模块间的联系、减少医患人流交叉、患病就诊人流与保健康复人流的干扰等医疗空间设计关键问题的解决都起着重要的作用。在交通连接体的设计中,首先应考虑与入口接待区紧密联系,具有视线可达性,方便就医人群使用;第二,竖向交通体往往需要对原有裙房结构进行改建,应充分考虑结构的承载性,且与原有建筑交通流线相互独立;第三,交通连接体的无障碍设计、人性化设计是衡量新时期下医疗建筑品质的重要标准,在设计中应得到高度重视。
*个性化、人性化设计
社区卫生服务中心的规模、建筑面积虽然较小,但作为医疗体制建设体系的基础单位,其面对的就医人群相当广泛。在具体设计中,室内空间氛围的营造、公共空间色彩的运用、人工照明的层次、绿色生态节能、材质质感的表达、无障碍设计的考虑等诸多方面的细节都充分体现了设计中的个性化与人性化,也是决定一个社区卫生服务中心品质优良与否的重要因素。
*识别性与标识设计
提高社区卫生服务中心的室内外空间识别性也是提高其服务水平的一个重要内容。社区卫生服务中心的标识设计,首要的应该是系统化和统一化。2007年卫生部启用社区卫生服务机构标识,2009年《社区卫生服务机构建设标准》第三十二条指出:“社区卫生服务机构应配置完善、清晰、醒目的标识系统。”社区医院的标识除了使用统一标识,应满足传递信息和吸引注意力的基本功能外,还应由相关部门或机构根据社区卫生服务中心的规模和特性,制定统一的模块化设计样本,以达到系统化的整体形象设计,突出医疗建筑形象,方便居民识别。
1.1通过对建筑物的分析,可以得知其具备艺术品的功能,通过对精美的建筑设计的应用,实现建筑的美观设计模块及其结构设计模块的协调,保证其良好的艺术成果的呈现,这也需要进行侧重点的分清,进行建筑艺术模块、美观模块、功能模块等的协调,从而实现其生产工艺的优化,保证建筑造型的呈现,进行功能模块及其结构设计模块的完美结合。这就需要避免传统的设计理念的应用,进行设计对象设计理念的与时俱进,从而满足现阶段建筑设计及其结构设计的需要,保证其结构体系的健全,实现结构设计建筑形式及其建筑功能的创新,保证其建筑形式及其建筑功能的统一性、辩证性。
1.2为了满足当下建筑设计的需要,进行人们的功能需求分析是必要的,正式由于人们的功能需求差异,才导致了建筑物的本身应用形式,正是由于人们的生活需求方式的差异,才影响了建筑物的自身形式。这一系列的建筑形式又影响了人们的日常生活。通过对建筑形式及其功能的分析,可以得知两者的关系并不是矛盾的而是一种相互辩证的关系,通过对不同的建筑风格的划分,可以更加明确的得知建筑物的应用风格。这可以分为不同的类别。一类是将优美的建筑造型、完善的使用功能、先进的结构体系和工业化制造与施工工艺有机地结合起来,创造出技术先进、新颖、经济适用的建筑物;另一类则是以追求某些新奇的艺术效果为主,创造出奇特怪诞的建筑造型,结构方案从属于不完全合理的建筑设计,放弃了结构设计的合理性和经济性。由此看来,建筑之美不单单是广义的美观”而已,功能美”、意义美”、文化美”更赋予其深刻的内涵。显然,在建筑物的外形设计过程中,应尽量遵循前一个标准。
2建筑艺术及其技术的统一
2.1在建筑设计模块中,进行其建筑物特点的分析是必要的,其具备观赏性的性能,这一点得到了广泛的认可。建筑设计的完毕,实现了内外观、应用功能等的固定,展现了设计人员的劳动价值。为了与时俱进,进行建筑物的新型设计理念的应用是必要的,从而按照新型的设计理念去设计建筑物,保证建筑物的整体设计体系的健全,使得该建筑成为了个人设计、无人欣赏的摆设。但凡世界闻名的建筑物,设计中都存在着对建筑美观的考虑,有着广泛的哲学、伦理学等学术理论基础。建筑师作为建筑的缔造者,应该摆脱各种主义的条条框框带来的限制,构建更多贴近现实,能体现艺术魅力、彰显建筑风格的优秀作品。
2.2在当下建筑物设计模块中,通过对艺术表现形式的应用,更有利于实现建筑成果的效益。这需要进行多种艺术表现形式的应用,进行多元化的设计理念的应用,切实满足当下工作的需要。这就需要进行人民大众喜闻乐见的建筑文化的应用,进行建筑技术及其艺术的协调,保证其实用性及其美观性,保证其技术的成熟性,满足现阶段的建筑形式的竞争需要,保证项目施工模块的有效开展。在日常的建筑业中,一方面,建筑设计师要更多地利用艺术表现形式和建筑形式的竞争来打动业主以便获得项目施工。这另一方面,广大的受众则根据自身的需求而更加注重建筑形式以及艺术表现形式来满足自己个性化的要求和审美趣味。要实现这两者的兼顾从而达到技术与艺术并重、实用与美观兼顾,则需要依靠成熟的技术条件,这些条件也是建筑美的本源。在当下建筑设计模块中,建筑物的审美价值扮演着重要的角色,这就需要进行建筑物的审美特色的加入,进行艺术成分的提升,保证建筑物的美观的体现,保证当今社会的建筑艺术更加的创新,蓬勃发展,切实满足当下人们的生活需要。这就需要引起相关建筑设计人员的重视,保证多元化的设计理念的落实及其应用。当今社会艺术的光芒更加闪耀,设计中艺术的成分也会越来越重,建筑的美感必将得到进一步的提升。放眼全世界,百层高楼已经在各地拔地而起,2008年的北京奥运上的鸟巢和水立方也让我们的眼球得到了充分的享受,这样的建筑既美观又实用,其中包含的艺术、人文理念也让人折服。