前面两篇短文发表之后,获得朋友们的积极反响,感谢大家的支持!当然,文中的观点也不是所有人都认可。我想,这是好事啊,能够激发思考和讨论,正是本文的意义所在。
有朋友提出:“随着工厂加工智能化的发展,构件层面的标准化会不会阻碍整体标准化,反而成为对设计院、加工厂的约束?从长远的发展来看,尤其是随着智慧化的发展,构件标准化是不需要的。” 也有朋友认为:“智慧化生产更需要标准化!”
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前文概要
前文目录
1.设计标准化程度低下是制约当前装配式建筑发展的头号问题
2.什么是标准化?
3.为谁“标准化”?
4.标准化的形式有哪些?
4.1简化和统一化
此处承接上文,继续讨论标准化方法中的通用化。
4.2. 通用化
4.2.1. 什么是“通用化”?
通用化是标准化最常见的形式。李春田主编的《标准化概论》对“通用化”是这么定义的: “在互相独立的系统中,选择和确定具有功能互换性或尺寸互换性的子系统或功能单元的标准化形式叫做通用化。”
通俗地讲,通用化就是系统中有一部分产品或零部件,在维修或更换时可以互相替换,替换后系统的功能和尺寸仍然能够保持不变。因此,互换性是通用化的前提。
功能互换性指的是系统内不同的对象在功能上具有相同的性能,能够互相替换;尺寸互换性指的是系统内的对象在尺寸上相同或相近,在精度范围内能够实现互换。具有以上“互换性”的实物产品(往往是产品的零部件,或者是中间产品)一般叫做“通用件”。当然,通用化的对象不限于实物产品,也可以对方法、规程、技术要求、工艺和管理活动等进行通用化。建筑设计中常用的通用图(或标准图)也属于非实物通用化的一种形式。
通用化的目的是扩大同一类产品或零部件(如元器件、部件、组件、中间产品等)的使用范围,最大限度地减少设计和制造过程中的重复劳动,缩短设计和开发周期,有利于提高效益。
4.2.2. 标准图集是基本的通用化设计
在设计时采用国家、地方或企业的标准图集是建筑设计通用化最常见的做法(图20)。标准图集将建筑的一些成熟做法固定下来,可以起到简化设计工作、减少设计人员重复劳动的作用,有利于提高设计效率、减少设计错误。但是,如果过度依赖标准图集,会使得设计人员技术创新的能力退化,导致技术进步缓慢,不利于建筑品质提升。所以,在一些建筑精品项目中,建筑师往往不会直接采用标准图集中的惯常做法,而会不辞辛苦地进行技术上的二次创作,以达到所期望的建筑品质。
图20 标准图集是基本的通用化设计(中国院主编的预制钢筋混凝土楼梯(公共建筑)),图片来自网络
4.2.3. 如何进行“通用化”设计?
通用化在建筑设计中的应用是一个筛选分析、处理入库、改进扩展和再积累的循环过程(图21)。
第一步,从已有的建筑设计资料入手,或者寻找一个通用性特征较强的设计项目,分析组成建筑的分部、组件或部件,如楼栋、单元、楼电梯、厨房和卫生间、主体结构和外围护墙体等的部品部(构)件,分析其共性和个性,从中找出具有共性的部分或者部(构)件,并将其定义为“通用部件”。这是通用化的起步环节,可以为通用化设计和“通用部件库”的建立打下基础。
第二步,对入围的“通用部件”进行分析和归纳,进一步理清规格、性能等各种参数,并明确这些“通用部件”的适用条件或接口。经过处理后的通用部件可以纳入“通用部件库”,形成“库存设计”,当设计其他建筑时,首先尽量采用已有的“通用部件”。
第三步,在新的建筑设计中,已有的“通用部件”可能不能够完全满足设计的需求,可以对已有的“通用部件”进行二次设计,增加新的功能或者对尺寸进行改动和扩展,从而产生新的“通用部件”。这些新“通用部件”是在已有“通用部件”上进行二次开发。
第四步,在新的建筑设计中,也会产生全新的“通用部件”。这些通用部件不是已有的通用部件的延伸或扩展,完全是新设计的。新的“通用部件”可以经过标准化处理,添加到现有的“通用部件库”,对“通用部件”库进行丰富和扩充。
基于“通用部件库”中的“通用部件”进行设计,可以大幅度提高设计效率和质量。当然,完全采用通用设计,是很难满足建筑的个性化需求,因此,需要设计定制化的部品部件。一般来讲,定制的部品部件只属于某个独特的建筑。如果能够在新的设计中再次采用,那么这些定制部品部件也就有了共性,可以成为“通用部件”。
图21 通用化设计与“通用部件库”的建设流程示意
4.2.4. 装配式建筑中哪些部(构)件适合 “通用化”?
在现有的装配式建筑设计中,可以将一些部品部(构)件通用化。例如,住宅主体结构中的水平构件——楼板和楼梯板,不同项目的设计荷载没有多大差别,楼板、楼梯板特别适合采用通用化设计,形成系列化产品,应用于不同的住宅项目。而竖向构件由于需要考虑建筑高度、抗震、抗风等影响因素,加上建筑造型的变化,进行通用化设计相对较为困难。
图22 适合用作通用构件的预制叠合楼板(来源:北京燕通建筑构件有限公司)
图23 适合用作通用构件的预制楼梯板(来源:北京燕通建筑构件有限公司)
采用通用化水平构件进行设计的效益是全方位的,不仅有利于设计,也有利于构件生产。以装配式混凝土建筑为例,做个简单测算。一般情况下,预制率达到40%时,建筑中的预制水平构件(包括:楼板、楼梯板、阳台和空调板等)占全楼预制混凝土总体积的比例大约30%~40%,如果70%的水平构件(主要是楼板和楼梯板)能够通用化,那么通用PC构件占到所有预制构件的比例可以达到20%~30%!这部分预制楼板和楼梯板完全可以不必等待设计院或构件深化设计单位的图纸,就可以进行库存生产。工厂可以充分利用闲置时段的产能,进行通用构件生产,既提高了产能的利用率,又对降低构件的成本具有直接作用。(图24)
图24 PC预制工厂可利用闲置产能进行通用构件库存生产示意
在部(构)件通用化方面,仅靠生产企业或者设计机构的自发积累,效果有限,原因在于单个企业分散积累的样本不足以支持社会化生产。因此,只有政府部门或者行业协会主导,才有可能推动某些部构件成为符合社会化生产的通用构件。去年,住建部主导完成了1本装配式住宅设计选型标准和3本装配式建筑选型指南的编写,为推进部(构)件通用化打下了良好的工作基础。鉴于不同区域情况不同,建议后续的工作可由地方政府或者行业协会制定通用部(构)件的产品目录,供建设单位、设计机构和生产企业选用。
前文
1. 装配式建筑|再论设计标准化(1)
2. 装配式建筑|再论设计标准化(2)