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    经济论文

    开放建筑理论与装配式建筑设计的契合研究

    时间:2020年03月31日 所属分类:经济论文 点击次数:

    摘要:开放建筑理论采用两种不同的体系来设计灵活多变的内部空间结构。装配式建筑的内部空间受预制结构影响较大,无法产生灵活多变的空间,限制了装配式建筑的应用。结合开放建筑理论的特点与装配式建筑空间变化的需求,探讨将开放建筑理论运用到装配式建筑

      摘要:开放建筑理论采用两种不同的体系来设计灵活多变的内部空间结构。装配式建筑的内部空间受预制结构影响较大,无法产生灵活多变的空间,限制了装配式建筑的应用。结合开放建筑理论的特点与装配式建筑空间变化的需求,探讨将开放建筑理论运用到装配式建筑设计中,让两者结合产生丰富的空间变化。

      关键词:开放建筑装配式建筑绿色建筑SI体系

    建筑设计

      0引言

      当前我国绿色建筑发展行业势头迅猛,而装配式建筑作为绿色建筑中的一个重要的分类,其发展也是不可阻挡。但是,由于装配式建筑的内部空间分布的单一性,以及外立面的千篇一律一直是为大家所诟病。而开放建筑理论作为一种较为新型的建筑设计理论,可以充分解决装配式建筑内部空间缺少变化的问题。将开放建筑理论与装配式建筑相结合,能较好地实现装配式建筑的设计性。

      1研究背景

      1.1装配式建筑的发展现状

      装配式建筑又称建筑工业化,即建筑的各个构件预先在工厂里进行生产,例如梁、板、柱等构件,再根据需要运输到施工现场,在现场进行组装,拼配成所需要的建筑物。装配式建筑作为绿色建筑的新型产业,其工业化特征一直是国家大力推广的基础,主要具有三个建造特点:结构构件性,构件预制性以及构件集成性,且装配式建筑体现出了建筑功能与形式意义的复合[1]。

      1.2开放建筑理论及可行性

      20世纪60年代约翰·哈布瑞肯(N.J.Habraken)提出开放建筑的“SI”体系[2],“SI”体系是建筑各个部分按照所处在的开放建筑所划分的层级关系可以分为支撑体系统(SupportSystem)和填充体(InfillSystem)系统。而在开放建筑里的层级划分是有等级控制的,处于高一层级的建筑部分可以控制处于低一层级的建筑部分,从而限制其低层级的变化与发展,而处于低一层级的部分可以自由的变化与发展,并且不会影响到高一层级。

      由此任何可以控制或者限定低一层级变化和发展的高一层级都可以相对的认为是下一层级的“支撑体”。而受到高一层级控制和限定的低一层级都可以看作相对上一层级的“填充体”。荷兰代尔夫特理工大学伯纳德·鲁彭用“Polyvalenoe(多意、多值、多适)”一词来概括这种设计手法:即是将多种可能的功能融入一个静态的空间中,通过其在整体中的相互关系和私密性的变化,释放出相应的功能——即“以不变应万变”[3]。本文结合开放建筑的特点,把开放建筑理论应用到装配式建筑设计当中,可以有效的解决装配式建筑内部空间变化不灵活、外立面单一以及便于现场施工等问题。

      2开放建筑理论的发展及对装配式建筑设计的启示

      2.1开放建筑的理论发展过程

      开放建筑理论从对居住空间的探讨直至对整个建筑内部空间灵活性设计的成熟共有五个阶段。随着经济的发展,人与建筑、环境之间相互认识了解逐渐加深,对于空间的感悟也一直在提升,从而催生了开放建筑理论这一类对空间变化记性思考的建筑设计思想。

      2.2对装配式建筑设计的启示

      开放建筑是一种以开放式营建来设计,营造及管理建筑的方式[5]。其侧重考虑利用现有技术和手段来营造能适应未来变化的一种建筑,同时可以给住户提供一种长效的建筑体系,即所谓的“可持续化”,重点在强调建筑设计与结构之间的协调,如何运用相同的模数设计出更灵活多变的空间,不拘泥于建筑形式和类型,通过这种开放建筑理论进行的建筑设计,可以充分体现人、自然和建筑之间的共生。

      2.2.1使用者参与设计机制

      由于开放建筑理论采用的是“层级”的概念,上一层级对于下一层级具有管辖作用,而相对低层级则可以自由变化,并且层级之间相互联系但又互不干扰[6]。这就实现了装配式建筑在设计过程中功能分区的人性划分,可以让使用者参与到装配式建筑的内部空间设计当中,根据居住功能或办公空间进行自由的划分,并且在管道线路、家具布置以及材料的选择上具有一定的决定权。此方式可以为建筑的使用者们提供机会,为使用者的参与设计机制创造有利条件。装配式建筑设计可以按照开放建筑理论,通过设计权的重新分配来引导使用者共同参与到建筑的内部空间设计当中,最终形成使用者的参与设计机制。

      2.2.2增强装配式建筑的可持续性

      开放建筑理论通过对建筑进行分层级的控制,从而使建筑的不同结构部分具有不同的使用寿命,进而提升建筑整体使用寿命,实现建筑在全生命周期内可持续性的有效提升[7]。在未来对装配式建筑的设计过程中,在不同使用周期内对不同的建筑层级,建筑材料,建筑结构进行修缮和升级,可以减少对建筑主体进行的拆建,从而延长建筑主体使用寿命,并且减少施工带来的资源浪费。而填充结构作为非承重结构可以使用轻质、环保、可回收利用的材料,从而增强整个建筑的可持续性。

      2.2.3推进建筑工业化的发展

      开放建筑作为一种新型居住单元的拼接,从而可以拼接成建筑层级,而多种居住单元拼接而成的建筑层级,可以扩展到社区乃至城市层级。作为预制内墙的维护结构则完全可以在工厂进行施工完毕后,在现场使用吊车进行吊装,从而减少现场施工作业。这种开放建筑与装配式建筑结合的住宅类建筑,可以满足建筑工业化的标准,并且大幅度促进我国建筑工业化生产进程。这就是两者结合对于整个建筑行业发展的影响,从设计之初到业主使用之时,即人为赋予整个建筑的“生命”。

      2.2.4适应性的控制

      开放建筑理论中,使用空间的适应性是衡量一个空间能够分为多少功能的标准,也就是一个固定独立空间适应性的体现。而可变性则隶属于适应性中,是达到适应性的一种手段,支撑体和填充体分离大幅提高了空间的适应性。空间形式由功能的可能性,而非单一、特定、事先确定的功能决定。首先,支撑体所限制的空间为实现可变的使用空间提供了结构基础,且可变的内部空间及构件减少了所需要的拆除次数。其次,以使用者的诉求作为初始点,极力的平衡了建筑功能与内部空间的协调关系,使建筑空间与功能处于一种动态平衡之中,且能随着时间的变化而改变[8]。

      3应用案例分析

      3.1无锡支撑体住宅要要

      将装配式融合进开放建筑理论1984年由建筑师鲍家声主持设计的无锡支撑体住宅是当时开放建筑的一个实验性住宅,鲍家声对无锡支撑体住宅使用了单一支撑体和多种支撑体组合的方式[9],从而对开放建筑的住宅工业化和多样化的可行性进行了探索。该项目吸收了当地民居的传统元素,建造了四合院形式的多层住宅的创新形式。该住宅使用了开放建筑理论,运用支撑体和填充体来进行建筑空间的划分,建造多层庭院式建筑,采用一梯两户式的梯间式的入口形式,每户有一大一小两个房间,两户之间用钢筋混凝土连接,在较大房间和两个房间相连接的部分使用灵活的隔墙,根据业主的需求形成不同的房间以及新的空间组合形式。住宅使用横墙承重的砖混结构。

      无锡支撑体住宅可以使用装配式建筑的建造方法结合支撑体住宅的空间设计理念,来进行支撑体建筑的建造。由于当时技术有限,无锡支撑体住宅只能使用横墙承重的砖混结构,但是现在可以使用钢筋混凝土框架结构进行承重,结构上使用核心筒进行竖向交通的连接可以实现高层建筑的建造。结合当前的装配式建筑技术的建造方法可以大大节约施工成本,缩短施工周期。

      3.2KODA要要运用开放建筑理论设计的装配式建筑

      KODA是由爱沙尼亚事务所Kodasema设计的一种可移动预制装配式小型住宅,其主要特点就是可以让用户在一天内将其移动到新的位置上。在其设计的原型上包括一个开放平面的起居空间和设置在夹层上的卧室,整个房间的占地面积只有25m2,其中还包括了一个小露台。整个房间使用的构件全是在工厂预制生产完成的,在现场完成所有构件的组装。虽然现在装配式建筑发展相当普遍,各种公共建筑和居住建筑都在大力的使用装配式建筑,但是类似于这种可移动的预制装配式建筑,仅是体现在实验性的住宅方面,而这种实验性的小型居住类装配式建筑更加适合与开放建筑理论进行结合,从而产生出更加多变建筑生成原则。

      基于原始KODA的平面设计图来看,整个建筑作为了一个居住单元类型,内部首层以及二层由两种隔断划分成公共活动空间和私密空间。原设计思路是将小型的休息区域放在玻璃墙的后方,而将厨房、浴室和卧室放置在后侧以提供其私密性,睡眠区通过梯子进行连接,其大小仅能放着一张床。将整个建筑运用到SI体系里之后,作为外墙的预制结构则可以看作是SI体系的支撑体体系,作为内墙隔断的预制结构可以看成填充体体系。对KODA的内部空间进行填充体的改变可以得到不同的内部空间的构成,如原型更加注重公共空间的使用和对起居方面的私密性的控制,而通过改变内部隔墙的位置,可得到一个跃层建筑,增加了内部空间竖向方向的视线变化,并且通过减少公共空间的使用面积而增加了起居空间的使用面积,更加注重人为感受。

      通过对内墙位置的改变进而改变的内部空间,可以根据业主的不同需求进行设计,从而可以满足各个业主的使用需求,既然作为可移动装配式居住空间,那么必然会更加注重人为的感受。并且,经过长时间之后相同的内部设计也会使业主对这个实验性单元的新鲜感产生衰退,此时,如果可以重新利用SI体系当中的填充体可以随时拆卸以及重新设计的特性,那么也可以让使用者产生不一样的居住体验。

      4结语

      本文对装配式建筑与开放建筑理论两者结合的进行了初步的研究,由于相关文献以及实际项目较少,故研究还需更进一步的深入。开放建筑理论作为一个较为新型的建筑理论,与装配式建筑甚至其他建筑建造方式的结合比较少见。装配式建筑的发展虽然比较快速,但是由于其发展时间较短的缘故,与其他建筑设计理论相结合的方面也比较匮乏。对于装配式建筑行业来说,当前除了施工之外所面临的最主要问题是装配式建筑外形及内部空间的千篇一律而影响了装配式建筑的发展。装配式建筑的本质就是使用固定模数来确定固定的房间大小,如何确定好一个固定模数显得极为关键。而开放建筑理论则可以通过自身SI体系的特性来随时的改变这一模数,使得装配式建筑能够更好地根据预制构件来进行建造,可以预见这两者的结合是令人期待的。

      参考文献

      [1]王晶.装配化建造-从现在主义的技术转变看建筑装配化建造及对其现实的意义[M].南京:南京大学,2004

      [2]王巧雯.开放建筑理论导向的建筑装配化设计研究[D].济南:山东建筑大学,2015.

      [3]RussellBarry.BuildingSysrems,Industrialization,andArchitect­ure[M].London:JohnWilyandSons,1981.

      [4]贾倍思.鲍姆施拉格­埃伯勒[M].北京:中国建筑工业出版社,2011.

      [5]林丽殊.开放式界面之建筑构造理论[D].高雄:国立成功大学建筑研究所,2002.

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