建筑设计行业前沿技术：工业化住宅设计

建筑设计行业前沿技术：工业化住宅设计

郭煜

碧桂园集团佛山市博鸿儒产城发展有限公司

摘要：工业化住宅设计在制造与施工中的逐步应用，促进了建筑设计行业的发展。工业化住宅设计应用了集成技术以及信息技术，以社会化的形式来进行上下游链接和部品配件制作，由此实现建筑对工厂制造的引进。但目前尚存在需解决的问题，如较高的设计成本、较长的设计周期等。本文对工业化住宅设计进行了研究分析，以期具有一定的参考和学习价值。

关键词：建筑设计；工业化住宅；前沿技术

一、工业化住宅设计存在的问题

1.结构体系和模数化、标准化的选择和设计：目前国内还没有从工业化结构体系方面，对住宅建筑进行确立，还无法协调配合结构和专用结构这两种体系，也很少重视标准化概念和设计技术。因此工业化住宅目前需要较高的设计成本、较长的设计周期。

2.深化设计构件和装配节点：对工业化住宅来说，最为重要的是对构配件和装配节点的标准化定性和构造详图设计。目前在深化设计方面仍显不足。

3.开发专业的工业化三维设计软件：装配式设计中的混凝土结构十分特殊，因此需要在施工开始之前，对设计方案进行反复检查，确保在设计阶段能够做到对各专业交叉问题的解决，以此来准确地进行工业化设计^[1]。因此，需要开发更加专业的工业化三维设计软件已达到工业化设计需求。

二、工业化住宅建筑的设计

1.预制技术的工业化优势

工业住宅对设计和施工有较高要求，需要进行科学化的管理。工业化住宅的效率体现在，大部分构件都可在工厂内生产加工，在施工现场进行拼装，以此提高施工安全性，并可实现对资源的充分利用。但由于不同业主对住宅设计的要求存在差异，所以构件的大量工业化生产往往由于规模化问题而较难实现。因此在设计阶段必须要考虑其生产规模，做好对相关标准的统一。由于住宅的部分构件较为复杂，所以在生产阶段必须要应用预制技术。同时，在进行实际选择的过程中，依然需要结合具体情况，以尽可能地发挥预制构件的优势^[2]。

2.重视“更新”性能

工业化住宅重视“更新”性能，结构体系采用大开间式，改造相对容易。在改造期间，必须要结合设计师自身的预见能力，从互换性方面对设计工作予以重视；同时，在维修完成后，需要提供一系列完善的售后服务。

与工业化住宅相比，现有住宅的性能价格发展变化趋势具有以下特点：

（1）初期低性能低价格：受现有生产方式的限制，现有的住宅性能较差，同时由于目前劳动力价格较低，所使用的部件质量较差、价格较低，因此其价格与工业化住宅相比较低。

（2）价格随时间发展而上升：由于现有住宅属于劳动密集型产品，随着经济发展、居民收入的提高，劳动力价格也会随之提高，而在现有以手工操作为主的生产方式下，劳动生产率很难再有大的提高，甚至会下降，从而导致住宅的价格以较快的速度上升，并且将在一段时期后超过工业化住宅。

（3）性能会有限度缓慢上升：现有生产方式生产的住宅，由于对产品的要求提高，在注重设计、加强施工管理和提高某些技术水平的条件下，其性能会有一定的提高，但性能提高速度会很慢，且提高程度有限，与工业化住宅的性能差距越来越大。

3.最大程度的标准化、模块化

工业化住宅成本高，大面积推广需要对其标准及模块的实现予以高度重视。标准化体现在住宅楼栋以及住宅户型等方面；而模块化就是在标准化的基础上，进行更深一层的全面组合，组合成为相应的标准化单元。由于不同业主对产品的要求不同，因此采用模块化的形式，能够实现不同层面的生产^[3]。

4.在统一模数的前提下促进设计空间、产品尺寸的多样化

增值单位就是建筑模数单位，也称之为标准尺寸单位，是在结合建筑物和构配件的基础上，对各类构件进行尺寸协调。然而，基于建筑设计个性化的需求，建筑模数在工业化住宅设计中并未得到统一，很难减少构件及模具的种类。但例如，在层高确定的情况下，可以统一其门窗高度以及楼梯尺寸。另外，在安装相关构件的过程中，也需要对其内装以及尺寸等因素加以考虑，主卧以及厨房等开间必须具有同一模数的尺寸。

5.充分发挥和利用预制混凝土的特点

预制混凝土具有较强的可塑性，通过对模具的浇筑能塑造不同形状，能仿制大部分装饰材料，并且能够保证其强度良好^[4]。同时，预制混凝土还具有良好的防水及防滑功能。因此，需要根据初步的施工技术方案确定混凝土入仓手段和工作性能要求，提出混凝土试验检验计划，提前做好施工需要的混凝土配合比。

6.根据不同区域的气候特点和性能要求，简化连接构造节点设计

在对工业住宅进行设计的过程中，连接构造节点的设计最为复杂。在设计期间，如果节点设计的难度较大，就会增加施工周期和施工费用，因此要考虑所需材料和设备构件的便捷性。在对构造节点进行设计的过程中，需要根据不同区域的气候特点和性能要求，简化连接构造节点设计，为设计组件提供安全保障。在实施防火期间，通常需要应用的材料就是防火胶；在进行防水期间，由于会受到雨水以及台风等因素的影响，因此需要对气候特点进行考虑。

7.影响设计价值发挥的几个问题

工业化住宅对产业效益、产业技术以及管理模式提出了工业化的要求，但大多数工业或住宅项目依然延续着以往的模式理念，无法实现精细化管理，无法体现出成本优势。住宅工业化设计，需要遵循合理性、美观性以及经济性原则。然而在实际设计阶段，主要关注点往往局限于美观性，却忽视了较为重要的功能性，对内部质量的关注较少。所以必须要对细节进行重点设计^[5]。

三、工业化住宅生产模式分析

通过对各类工业化住宅的对比分析，总结出以下三种生产模式。

1.异地建造预制生产

这种模式仍然采用手工制模板以及绑扎钢筋等传统材料和工艺，来进行结构构件的生产和施工。在完成构件养护后需运送到施工现场，等待装配施工。此类模式虽然将现场大量手工作业移至工厂内，但构件生产方式并未得到根本性改变。国内初期的预制构件厂采用的就是这种建造模式，例如工业厂房杯口基础等等。

2.部分构配件的社会化生产

构配件的社会化生产是指，预制构件厂引入了工业化的加工方式，并考虑是否需要调整构件类型，以此来进行社会化生产。例如台湾润泰集团在进行工业制造时引入了框架柱模式，将自主研发的多螺旋箍筋技术和套筒注浆技术，应用到了框架柱配筋和连接环节，用工厂化的形式制造了框架柱。螺旋钢筋和预制框架柱模板分别采用机械加工和手工制作的形式，在工厂内进行了大规模工业化制造^[6]。在生产预制构件时，通过对此类工业化模式的应用，能够对钢筋进行流水线加工，在经过技术研发后，为连接和钢筋加工提供了更加标准的技术，实现了手工操作的减少和制作效率的提升，并促进了连接质量的提高，使手工制造逐步转变为了工厂制造。

3.工业化流水线生产

工业化流水线生产在预制构件生产期间引入了专业流水线。借助电脑中控，在流水线系统中输入经过深化设计的预制构件图纸，通过电脑对机械臂的控制能够进行自动样板放样和自动混凝土浇筑等。由于流水线是在工厂内完成的，因此大幅减少了构件制作所需的劳动力，在流水线制作中应用了工厂化的模式。扩建完成后的产品需要送到现场进行机械化装配，在工厂内就能够完成构件的制造^[7]。

结束语：

工业化住宅在国内逐渐被关注与讨论，而工业化住宅设计由于其前瞻性、高效性、节能性等因素被也被逐步应用到了设计制造以及建筑施工领域，未来或将实现住宅建筑设计的颠覆与革新。

参考文献：

[1]赵琅.工业化住宅建筑的特点和设计建议[J].城市建设理论研究(电子版)，2017，(30):85.

[2]蔡天然.住宅建筑工业化发展历程及其当代建筑设计的启示研究[D].西安建筑科技大学，2016.

[3]龙玉峰.工业化住宅建筑的特点和设计建议[J].住宅科技，2014，34(06):50-52.

[4]张桦. 建筑设计行业前沿技术之三——工业化住宅设计[J]. 建筑设计管理, 2014, 000(007):24-28.

[5]刘东卫. 刘东卫:住宅产业转型升级与新型住宅工业化设计探索[C]// 2015中国土木工程詹天佑奖优秀住宅小区技术交流暨国际工业化住宅设计与建造峰会. 0.

[6]刘东卫, 魏红, 刘志伟. 新型住宅工业化背景下建筑内装填充体研发与设计建造研究[J]. 中国勘察设计, 2014, 000(009):44-51.

[7]樊则森, 杜佩韦, 杜娟,等. 新预制装配住宅——万科假日风景住宅工业化技术运用[J]. 建筑创作, 2011, 07(No.146):148-155.