从2011年开始,东南大学建筑学院建筑技术科学系(2015年整合发展成立建筑技术与科学研究所)以与苏黎世联邦理工学院(ETH)关于紧急建造研究的联合教学为契机,逐渐确立了以工业铝型材作为结构材料的多功能可移动建筑产品研究方向,开展了一系列研发工作,并取得了阶段性成果。从2011年至2014年,东南大学建筑技术科学系团队分阶段、分模块逐渐完成了从简单的集装箱单元铝合金房到可灵活组合的多功能铝合金房,再到功能完善、性能突出的“微排屋”等针对不同需求的可移动产品系列设计与建造实验。在研究过程中,通过基于封闭系统的产品流程设计、构造设计以工业铝合金型材产品为基础,在结构的稳定性、空间的可变性、围护体的热工性能、组件装配的高效性、产品发展的可持续性等方面进行了细致而全面的考虑,形成了一套高度定制的产品零部件和装配工艺(F12)。
图F12 铝合金可移动建筑产品系列研发和建造实践
资料来源:自摄
为了激发产品研发的创造力,闭环的流程设计在一开始就被确立下来并贯穿整个产品研发过程。为了使产品研发工作可以被高效地推进,东南大学建筑学院的建筑技术与科学研究所不仅在内部凝聚了结构、暖通、电气设备等诸多专业的研究人员,还和外部的铝合金型材、板材生产商、家具制造企业、厨卫产品商、太阳能设备企业等建立了密切的合作关系。在并行的流程设计中,这些零散的建筑零配件供应商被整合在一起,成为铝合金可移动建筑系列产品的产业联盟,保证了产品从设计到生产制造,再到建造全过程的连续性(图F13)。诸多有原创性的产品如可调节的基础、多样的围护体组件(保温装饰一体化面板)、可增添的设备(厨卫、太阳能光电、光热等)以及高效的装配工艺都在研发的过程中得以迅速推进。设计部门和生产部门的密切配合使得产品部件的试制、测验结果可以及时得到反馈,问题也能迅速地被改进,既保证了产品的原创性,又加快了研发进度。
图F13-a 闭环流程的基本组成
图F13-b 整合的团队与产业联盟(www.daowen.com)
图F13-c 并行的流程结构
资料来源:自绘
为了实现并行设计及多专业和不同生产部门之间的快捷交流,团队建立了以建筑信息模型(BIM)[3]为基础的信息管理平台(图F14),通过统一的建筑信息模型,形成流畅的信息共享、交流、反馈渠道,同时,通过分层的信息协同相关部门,减少交流屏障,使所有的设计、生产、建造等信息的传递准确而有效。由于建筑信息模型是虚拟真实的建造模型,因此保证了建筑整体可以拆分为不同部分的组件和模块,由不同的设计部门同时推进研发工作,所有局部问题的调整和改进也能得到迅速反馈,确保拆分后的各个模块最终组装时依然可以实现“无缝连接”。最终由建筑信息模型生产的物料清单(工程物料清单(EBOM)和制造物料清单(MBOM))(图F14),直接传输到各个不同产品的生产企业完成零部件的生产,然后在工厂组装成模块,最终在现场完成整体安装。
图F14 由信息化技术控制的设计、生产、建造全过程
资料来源:铝合金可移动建筑设计团队提供,作者编辑;自摄
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