個性化定製建築 標準化構件拼出各式房型

「南北飄窗、廚衛雙明、時尚外牆……」這些上海市民喜愛的個性化經典房型,不久後有望在預製裝配式建築(PC建築)上實現「個性化定製」,工業化方式建造的PC(Precast Concrete – 預鑄混凝土)建築將化身為「變形金剛」,可以滿足市民的個性化需求。

在 2014年10月14日開幕的「2014上海國際綠色建築與節能展覽會」上,上海城建集團展出了國內首個「裝配式建築標準化部件庫」。這些標準化部件庫好 比26個英文字母,排列組合可以形成眾多「單詞」,首批以剪力外牆、飄窗外牆、陽台、樓梯、女兒牆、疊合樓板等為主的90個標準構件系列,進一步形成大、 中、小房型,以及配套的標準構件,以滿足開發商對不同戶型、面積和層高的需求。今後,隨著標準化房型和配套標準化構件庫逐步完善,這些有限的標準化「積 木」,可拼裝出幾何倍數於其自身數量的建築成品,涵蓋目前市場幾乎所有熱門和特殊房型。目前,首批針對市民喜好設計的90餘個標準化預製構件數據庫,已在 萬科、保利等多個上海進行中的建案應用。

當「標準」遇上「個性」

綠 色低碳的預製裝配式建築,在推廣中面臨的一大障礙是成本。上海城建集團建管部總經理周雋介紹,現階段國內預製行業大多是先報批建築方案和圖紙,後進行 PC(Precast Concrete – 預鑄混凝土)建築深化設計及構件拆分。由於多數方案在前期設計中未考慮PC概念,使得拆分後的預製構件形態、尺寸各異,幾乎每一個構件都是「法拉利式」的 限量版定製產品,模具等資源浪費較大,產品成本居高不下。數據顯示,當前每平方米PC建築成本要比普通建築高400元左右,其中六至七成高在開模上。

PC 建築想降低成本,需提升標準化程度,可不同人群對房型喜好不一,如何平衡?上海城建集團初步形成了一系列能滿足不同需求的標準化預製構件。「將這些數據標 準化形成數據庫,並將數據資源分享至產業前端的建築方案,在設計階段即引入PC(Precast Concrete – 預鑄混凝土)概念,使既有預製建築生產模式發生徹底改變。」

這種全新的標準化PC產業模式,不僅使預製構件在流水線上實現規模化生產,而且勞動生產率可提高200%。更為重要的是,通過不同標準構件的合理組合,能同時滿足用戶和企業的個性化及標準化需求。

經典房型全覆蓋

上 海居民喜歡怎樣的房型呢?上海城建在充分調研的基礎上,提煉出一系列標準化房型。這些房型普遍適應市民居住習慣,如內走廊外移,每一戶均南北通透,採用南 北飄窗,廚衛明亮;結構體系合理,採用剪力牆結構,室內無突出的梁和柱;層高合理,適應16層-28層建築;外飾面可考慮個性化外觀,可用塗料、面磚、花 崗岩飾面;外立面簡潔,適應工業化建造模式。

「在這些房型基礎上,我們對建築進行部件化拆分,形成了首批90個標準構件系列,並進一步形 成大、中、小房型,以及配套的標準構件,以滿足開發商對不同戶型和面積的需求。」上海城建物資公司副總經理朱永明介紹說,今後隨著標準化構件庫的逐步完 善,利用這些有限的標準化「積木」,可拼裝幾乎目前市場上所有熱門和特殊房型。

寶業集團聯合上海現代建築設計(集團)有限公司設計出了一 款「可變房型」。寶業集團上海建築工業化研究院惲燕春博士表示,這一房型的最大特點,就是將所有承重牆挪至房子外圍,室內空間無承重牆、柱、梁,入住後, 可根據業主需求,隨意對空間進行分割。比如,可以將兩室一廳變為三室兩廳;甚至買下兩套改造後,變成四室兩廳,方便三代同堂居住。目前這一房型已在浦東惠 南鎮寶業·萬華城23號樓試點建造。

寶鋼在中國首發的新一代裝配式鋼結構住宅體系—「Baohouse」,也可靈活改變戶型。 「Baohouse」是在借鑑國際住宅經驗的基礎上,將承重結構骨架使用鋼結構來提升高耐久性,而且是固定不變的。但是,住宅所用的分隔構件,則可以根據 住戶要求靈活變換。也就是說,在一定空間範圍內,可以依使用者的需要或愛好,分隔成多種多樣的內部空間。

成本可降低20%

新的標準化PC模式,在時間、成本和質量上均有顯著提升。據上海城建統計,新PC產業模式與傳統PC模式相比,總體用時可減少10%以上,總體成本可降低20%,產品質量可提升50%。

目 前上海城建初步形成系列標準預製構件數據庫。據上海市綠色建築發展三年行動計劃,各區縣政府在本區域供地面積總量中落實的裝配式建築的建築面積比 例:2014年不少於25%;2015年不少於50%;2016年,外環線以內符合條件的新建民用建築原則上全部採用裝配式建築,裝配式建築比例將提高。

專 家表示,通過產業模式的創新和預製構件實體大數據庫的建立,未來只需用平價就可購買個性化定製PC房,資訊化與數據庫分析等這些在大數據時代下常用的手 段,更能從設計、施工到運營實現全過程使用,無論是既有建築改造,還是造型獨特的新建建築,都可以通過BIM(建築資訊模型 Building Information Modeling),通過可視化模型的方式,建立一個包括幾何、物理、材料、設備、人員等資料在內的基礎數據共享平台,為建築的方案、成本、管理、安全提 供決策分析支持。比如說,在設計階段,BIM 能輔助設計師的想像完成異形設計直至可視化;在施工過程中,可模擬施工過程合理佈置施工現場、安排進度計劃等,並及時發現潛在的設計錯誤,降低施工風險。

預鑄(Precast)是人類營建發展歷史過程中,為適應需求所逐漸產生的一種施工觀念與方法。其觀念實由「磚石構造,利用預先製成之磚、石材料,逐一疊砌 成整體構造物」之體驗而得,進而發展成「將整體構造物視為由若干部分成品經由施工縫砌疊組合而成」之構想,預鑄乃指將工廠中大量生產的構造物組件組合,而 安裝至設計位置者。

在預鑄的發展過程中,模矩觀念佔有絕對的重要性;模矩原為希臘古典建築中,為尋求建築造型的美,所訂定柱式及蓋盤的比 例單位;近代建築大師柯必意(Le Corebusier)將模矩加入適合人體尺寸的因素,使古典比例與人體尺度接合起來,重新用在建築上。近代預鑄觀念,受工業化生產方式的啟發,以及戰後 對住宅需求之壓力,營造業發出了房屋工業化的呼聲,為適應大量生產與人類多樣需求,訂定模矩,製定基本尺寸,即利用模矩使建築生產上的全部尺寸秩序化,並 達成有機的規格化,此為預鑄發展的主要條件;磚既是模矩配合的最好例子,能藉大量工業化生產降低成本,此亦即預鑄構件最基本的特性之一。

預 鑄的觀念很早即存在於人類的實質營建發展中,如早先希臘、羅馬大量製造的大理石柱,以及中國建築中引為特色的斗栱,皆可視為早期的預鑄,其中已含有現代預 鑄所倡導之模矩及標準化概念,不過這些仍屬手工時代的產物。自工業革命後,預鑄已更進一步與工業化生產相結合,而發展成為系統營建(System Building)的形態。

1851年舉辦的倫敦萬國博覽會以不到六個月的施工時間,完成了令世人矚目的水晶宮(Crystal Palace),即是充分發揮了預鑄工法的功效。其後預鑄仍持續進展,唯一般人仍將之視為臨時性的營建技術。至1930年代,預鑄的實用化構想才漸趨成 熟,並進入試驗工業化生產的階段,歐美各國預鑄工廠也紛紛成立,其間雖因第二次世界大戰而一度呈停頓狀態,但至1950年代,因戰後急速的復建工作,而產 生大量的房屋需求;同時歐洲共同市場的建立,驟然地帶來了整體的經濟繁榮,促成勞動者與技工的缺乏,加上北歐區域地理上自然條件的限制-施工期限等各種因 素的衝擊,迫使房屋建築施工法非加以修正改良,則不足以滿足實質環境的需要,是以預鑄構造即大量應用於建築方面。如今,由於預鑄工法中的接合部,因材料強 度品質,以及銲接強度之提高,設計理論之改良確立等客觀形勢的成熟發展,預鑄不僅在非地震帶國家中大量採用,即在地震帶地區,也逐漸有高層預鑄建築之出 現,可見預鑄的觀念,如今不僅專業人員,即便是一般民眾也皆能接受,並正視它的存在價值。

圖檔

圖片顯示1949年於美國俄亥俄州哥倫布市建造的 Lustron Prefabricated House 所有構件
photograph by Arnold Newman; copyright 1984 Arnold Newman; also copyright Fotofolio

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