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装配式建筑的“三化论”

2018-1-29 09:34| 发布者: EaBIM门户编辑| 查看: 97| 评论: 0|来自: 建筑工业化装配式建筑网(ind-building)

摘要: 绪论装配式建筑古已有之,希腊古典柱式中的柱头、柱身及柱础以装配的方式组装在一起。装配式建筑不是舶来品,我国古建筑中的榫卯、斗栱均采用了装配组装的方式,整栋建筑甚至可以不用一颗铆钉和一滴胶水,仅通过榫卯 ...


绪论

装配式建筑古已有之,希腊古典柱式中的柱头、柱身及柱础以装配的方式组装在一起。装配式建筑不是舶来品,我国古建筑中的榫卯、斗栱均采用了装配组装的方式,整栋建筑甚至可以不用一颗铆钉和一滴胶水,仅通过榫卯干式连接的方式就可以建造完成。建筑业泰斗梁思成先生在1962年即提出了“设计标准化、构件预制工厂化、施工机械化”的“三化论”。从20世纪80年代末期开始,我国的装配式建筑经历了从一度繁盛到逐步走向衰落的过程。停滞了近20年的装配式建筑,终于在21世纪迎来了复苏。随着时代的发展和科技的进步,装配式建筑行业在吸收并学习“三化论”的基础上,提出了新的“五化一体”概念,补充增加了“机电内装一体化与管理信息化”。2016年叶浩文同志在中国建筑学会建筑产业现代化发展委员会成立大会上,代表学会作了《建筑工业化“三个一体化”的发展思维》主题报告,首先提出了“三个一体化”发展论,为行业转型发展,向着工业化、绿色化、信息化系统集成的方向迈进提供了理论支持和实践方法论。

 

装配式建筑的“三化论”

1962年9月9日梁思成先生在《人民日报》上撰文《从拖泥带水到干净利索》。在此非常有必要以敬仰的心态,重温梁先生的文字,原文如下:

“结合中国条件,逐步实现建筑工业化。”这是党给我们建筑工作者指出的方向。我们是不可能靠手工业生产方式来多快好省地建设社会主义的。

19世纪中叶以后,在一些技术先进的国家里生产已逐步走上机械化生产的道路。唯独房屋的建造,却还是基本上以手工业生产方式施工。虽然其中有些工作或工种,如土方工程,主要建筑材料的生产、加工和运输,都已逐渐走向机械化;但到了每一栋房屋的设计和建造,却还是像千百年前一样,由设计人员个别设计,由建筑工人用双手将一块块砖、一块块石头,用湿淋淋的灰浆垒砌;把一副副的桁架、梁、柱,就地砍锯刨凿,安装起来。这样设计,这样施工,自然就越来越难以适应不断发展的生产和生活的需要。

第一次世界大战后,欧洲许多城市遭到破坏,亟待恢复、重建,但人力、物力、财力又都缺乏,建筑师、工程师们于是开始探索最经济地建造房屋的途径。这时期他们努力的主要方向在摆脱欧洲古典建筑的传统形式以及繁缛雕饰,以简化设计施工的过程,并且在艺术处理上企图把一些新材料、新结构的特征表现在建筑物的外表上。

第二次的世界大战中,造船工业初次应用了生产汽车的方式制造运输舰只,彻底改变了大型船只个别设计、个别制造的古老传统,大大地提高了造船速度。从这里受到启示,建筑师们就提出了用流水线方式来建造房屋的问题,并且从材料、结构、施工等各个方面探索研究,进行设计。“预制房屋”成了建筑界研究试验的中心问题。一些试验性的小住宅也试建起来了。

在这整个探索、研究、试验,一直到初步成功,开始大量建造的过程中,建筑师、工程师们得出的结论是:要大量、高速地建造就必须利用机械施工;要机械施工就必须使建造装配化;要建造装配化就必须将构件在工厂预制;要预制就必须使构件的类型、规格尽可能少,并且要规格统一,趋向标准化。因此标准化就成了大规模、高速度建造的前提。

标准化的目的在于便于工厂(或现场)预制,便于用机械装配搭盖,但是又必须便于运输;它必须符合一个国家的工业化水平和人民的生活习惯。此外,既是预制,也就要求尽可能接近完成,装配起来后就无需再加工或者尽可能少加工。总的目的是要求盖房子像孩子玩积木那样,把一块块构件搭在一起,房子就盖起来了。因此,“标准应该怎样制订”就成了近20年来建筑师、工程师们不断研究的问题。

标准的制定,除了要从结构、施工的角度考虑外,更基本的是要从适用——即生产和生活的需要的角度考虑。这里面的一个关键就是如何让求得一些最恰当的标准尺寸的问题。

多样化的生产和生活需要不同大小的空间,因而需要不同尺寸的构件。怎样才能使比较少数的若干标准尺寸足以适应层出不穷的适用方面的要求呢?除了构件应按大小分为若干等级外,还有一个极重要的模数问题。所谓“模数”就是一座建筑物本身各部分以及每一主要构件的长、宽、高的尺寸的最大公约数,每一个重要尺寸都是这一模数的倍数。只要在以这模数构成的“格网”之内,一切构件都可以横、直、反、正、上、下、左、右地拼凑成一个方整体,凑成各种不同长、宽、高比的房间,如同摆七巧板那样,以适应不同的需要。模数不但要适应生产和生活的需要,适应材料特征,便于预制和机械化施工,而且应从比例上的艺术效果考虑。我国古来虽有“材”、“分”、“斗口”等模数传统,但由于它们只适于木材的手工业加工和殿堂等简单结构,而且模数等级太多,单位太小,显然是不能适用于现代工业生产。

建筑师们还发现仅仅使构件标准化还不够,又从两方面进一步发展并扩大了标准化的范畴。一方面是利用标准构件组成各种“标准单元”,例如在大量建造的住宅中从一户一室到一户若干室的标准化配合,凑成种种标准单元。一幢住宅就可以由若干个这种或那种标准单元搭配布置。另一方面的发展就是把各种房间,特别是体积不太大而内部管线设备比较复杂的房间,如住宅中的厨房、浴室等,在厂内整体全部预制完成,做成一个个“匣子”,运到现场,吊起安放在设计预定的位置上。这样,把许多“匣子”垒叠在一起,一幢房屋就建成了。

从工厂预制和装配施工的角度考虑,首先要解决的是标准化的问题。但从运输和吊装的角度考虑,则构件的最大允许尺寸和重量又是不容忽视的。总的要求是要“大而轻”。因此,在吊车和载重汽车能力有限的条件下,如何减轻构件重量,加大构件尺寸,就成了建筑师、工程师,特别是材料工程师和建筑机械工程师所研究的问题。研究试验的结果:一方面是许多轻质材料,如矿棉、陶粒、泡沫矽酸盐、轻质混凝土等等和一些隔热、隔声材料以及许多新的高强轻材料和结构方法的产生和运用;一方面是各种大型板材(例如一间房的完整的一面墙做成一整块,包括门、窗、管、线、隔热、隔声、油饰、粉刷等,一应俱全,全部加工完毕),大型砌块,乃至上文所提到的整个房间之预制,务求既大且轻。同时,怎样使这些构件、板材等接合,也成了重要的问题。

机械化施工不但影响房屋本身的设计,而且也影响到房屋组群的规划。显然,参差错落,变化多端的排列方式是不便于在轨道上移动的塔式起重机的操作的(虽然目前已经有了无轨塔式起重机,但尚未普遍应用)。在“设计标准化,构件预制工厂化,施工机械化”的前提下圆满地处理建筑物的艺术效果的问题,在“千篇一律”中取得“千变万化”,的确不是一个容易解答的难题,需要作巨大努力。

我国古代哲匠的传统办法虽然可以略资借鉴,但显然是不能解决今天的问题的,但在苏联和其他技术先进的国家已经有了不少相当成功的尝试。“三化”是我们多快好省地进行社会主义基本建设的方向。但“三化”的问题是十分错综复杂,彼此牵挂联系着的,必须由规划、设计、材料、结构、施工、建筑机械等方面人员共同研究解决。几千年来,建筑工程都是将原材料运到工地现场加工,“拖泥带水”地砌砖垒石、抹刷墙面、顶棚和门窗、地板的活路。“三化”正在把建筑施工引上“干燥”的道路。近几年来,我国的建筑工作者已开始做了些重点试验,如北京的民族饭店和民航大楼以及一些试点住宅等。但只能说在主体结构方面做到“三化”,而在最后加工完成的许多工序上还是不得不用手工业方式“拖泥带水”地结束。“三化”还很不彻底;其中许多问题我们还未能很好地解决。目前基本建设的任务比较轻了。

我们应该充分利用这个有利条件,把“三化”作为我们今后一段时间内科学研究的重点中心问题,以期在将来大规模建设中尽可能早日实现建筑工业化。那时候,我们的建筑工作就不要再拖泥带水了。

梁先生在文章中提到了很多关键词,例如“模数”、“网格”、“标准化单元”、“匣子”、“三化”等。虽然时间过去了半个世纪,这些关键词依然是发展装配式建筑经常被提及的概念。就目前而言,有些内容是进步了的,有些还是在原地踏步,还有一些甚至出现了倒退。现阶段我们肩负着历史与行业发展的使命,以“预制梦想、装配未来”为发展理念,提出“五化一体”的产业发展方向,坚持“三个一体化”核心思想,时刻牢记“两提两减”的装配式建筑发展初心。

注:本文文字内容摘自《装配式混凝土建筑设计》,该书由中建科技有限公司、中建装配式建筑设计研究院有限公司、中国建筑发展有限公司编著,为国家重点研发计划资助项目(2016YFC0701900 /2016YFC0701500)研究成果,本书编委会主任叶浩文,副主任叶明、樊则森,由中国建筑工业出版社出版、发行。


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