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基于建筑业视角的建筑集成设计方法研究

时间:2020-09-12 19:27 | 栏目:建筑论文 | 浏览:

硕士论文网第2020-09-12期,本期硕士论文写作指导老师为大家分享一篇建筑论文文章《基于建筑业视角的建筑集成设计方法研究》,供大家在写论文时进行参考。
  从回归建筑本体的层面来看,建筑是由材料搭建的。从材料方面入手,进行建筑设计,在设计时期就介入材料的物质性,整个建造的过程亦是充满了逻辑性和场所性。在建筑设计中重视材料的设计与选择,通过材料的变化以达到最终建筑的更新。

  1 引言

  1.1  研究背景
  由德国联邦教研部与联邦经济技术部共同资助的“工业”项目,是在德国工程院、西门子公司、弗劳恩霍夫协会等德国学术界和产业界的建议和推动下形成的,并已上升为国家级战略。德国政府提出“工业”战略,并在年月的汉诺威工业博览会上正式推出。“工业”的目标是建立一个高度灵活的个性化和数字化的产品与服务的生产模式一一分散式增强型控制的基本模式。在该模式中,传统的行业界限消失,并产生各种新的活动领域和合作形式。德国学术界和产业界对于“工业”的定义为:以智能制造为主导的第四次工业革命,或革命性的生产方法。充分将信息通讯技术和网络空间虚拟系统一信息物理系统(相结合,将制造业向智能化转型。近日,工业和信息化部部长苗好作出了“推进信息化和工业化融合,打造中国制造业升级版”的主旨报告,从制造业新趋势、两化融合、创新驱动三个方面论述中国制造业升级路径。两院院士、中国机械工程学会荣誉理事长路甬祥发表了《网络智能制造——中国制造的未来》主旨演讲,中国工程院院长、中国机械工程学会理事长周济在《制造业数字化智能化与“中国制造”》的报告中,明确了中国制造业升级的阶段性使命。德国机械设备制造业联合会电子自动化分会董事总经理等海内外业界专家学者应邀出席,并围绕工业、未来工业智能制造等热点话题发布了精彩报告。作为国民经济支柱产业之一,建筑业也一直学习制造业的先进技术,走向建筑工业化的道路。近年来,建筑业体制改革不断深化,建筑规模持续扩大,我国建筑业得到很大发展,但是这样一种粗放式的发展模式是不能适应建筑未来发展方向的,将制造业的先进理念与技术引进建筑业,建筑工业是未来建筑业新型工业化的必然趋势。实施“以信息化带动工业化”战略是改造和提升传统产业的突破口。年,英国在报告中指出,年内,通过运用信息技术,英国建筑业可以节省约的项目成本。建筑在线网的调查结果显,信息化的介入,可以将施工工期缩短。根据美国的招标网站禾口建造网的调查显示:将建筑市场带入互联网,可以节约的项目成本。年月日,在十二届全国人大三次会议上,李克强总理在政府工作报告中首次提出将“互联网”行动计划作为国家发展战略。“互联网”是创新下互联网发展新形态、新业态,是知识社会创新推动下的互联网形态演进,更强调了信息的重要性。基于上述原因,世界各国都在建筑业信息化方面进行深入地研究开发与工程实践。因此,以信息化带动工业化,是促进我国社会生产力发展的必由之路。
  1.2 拟解决的问题
  “这是最好的时代,这是最坏的时代;这是希望的春天,这是失望的冬天;人们面前精彩纷呈,人们面前一无所有。”这句话源自于狄更斯的《双城记》,而我认为用这句话形容当代建筑的境况是最贴切的。伴随着多元文化纷繁复杂的交织,建筑成为繁华时代的最好的途释者和表现体,进入了一个充满无限可能和拥有全新创造力的境界。建筑的外观呈现符号化、形式化、风格化的趋势,仿佛成为开满连锁店的快餐食品,成为了廉价文化的商品。当前媒体时代,图形的迅速的传播又强化了建筑的图像特征,我们在介绍和认识某个建筑时,往往借助于图片,建筑设计的评价也取决于建筑效果图。那么建筑在设计过程中就会考虑到最终在效果图中的图形效果,建筑异化为图形。在我国,随着社会的发展,建筑学的自主性与外部社会文化需求之间产生了冲突,建筑物质的建造性与抽象的文化性产生了分离,以符号象征和表面样式作为文化表达的载体和重点,使建筑丧失了建造的本质,伤害了建筑的真实性。建筑被赋予了太多华丽的外延,失去了一个相对清晰的内涵。据年美国《经济学家》杂志记录,“由于效率不高、错误以及工程延误等原因,每年给美国亿美元的建筑业投资带来亿美元的损失,建筑业存在着的浪费。”长期以来,我国的经济都是粗放式经营,依靠资源和生产资料的简单再投入来拉动经济的增长,这样的经营方式只能带来短期的经济效益,并不能持久。建筑业作为经济支柱产业之一,必须通过更先进的模式去进行设计去建造。当前我国建筑业的发展现状已经与当初提出的建筑工业化的要求发生了背离,仍以粗放为主,浪费严重,传统陈旧的技术还在大量使用,科技进步贡献率低下。传统的设计方式导致沿用传统的建造方式,而传统的建造方式带来了高能耗和高消耗的问题,严重阻碍了经济的循环发展和可持续发展。建筑能源消耗占了全国能源消耗的约左右,建筑垃圾占了城市总量的装修占了左右,给环境带来了巨大的压力。在设计与建造的过程中无法对接,造成资源的浪费,建筑品质的缺失。
工业4.0在中国发展

  2  建筑工业化的发展

  “设计实践的起点是建造(而非理论;建筑的定义,等于建造的材料方法、过程和结果的总和”。-------张永和
  2.1 建筑工业化
  工业化,即。对于工业化的明确定义有许多不同的界定,其中以联合国经济委员会的定义比较著名,即:生产的连续性;工程高度组织化;生产物的标准化;尽可能用机械代替人的手工劳动;生产过程各阶段的集成化;生产与组织一体化的研究与开发。工业革命开启了工业化的社会文明。自世纪年代英国首先爆发工业革命,世纪初的美国、世纪年代的法国、世纪年代的德国,都先后进入工业时代。工业化时代生产的典型特点是基于标准化的生产,以一种“大量少品种”的流水线式生产方式解决刚性需求。解读工业化社会,将其划分为四个时期,即工业,工业,工业,到年德国提出的工业。工业—一世纪年代至世纪中期,通过水力和蒸汽机实现的工厂机械化可称为工业。这次工业革命的结果是机械生产代替了手工劳动,经济社会从以农业、手工业为基础转型到了以工业以及机械制造带动经济发展的模式。工业——世纪后半期至世纪初,在劳动分工的基础上采用电力驱动产品的大规模生产可称为工业。这次工业革命,将零部件生产与产品装配分离,进入了产品批量生产的模式。工业—一始于世纪年代并一直延续到现在,由于信息技术的发展,制造过程实现自动化,进入工业。自此,机器不仅接管了人类活动中相当比例的“体力劳动”,还接管了一定比例的“脑力劳动”。工业—一德国学术界和产业界认为,未来人类步入以智能制造为主导的第四次工业革命。将使产品全生命周期和全制造流程的数字化以及基于信息通信技术的模块集成,将形成一个高度灵活、个性化、数字化的产品与服务的生产模式。
建筑业信息化
  2.2  建筑工业化发展进程
  国外建筑工业化进程主要从第二次世界大战后开始。二战后,住房和劳动力的紧缺,促使建筑工业化快速兴起。欧洲主要采用预制装配式的生产方式,英法等西欧发达国家,在五、六十年代也重点发展了装配式大板建筑。建筑工业化建造,对解决战后住房问题起到了关键性的作用。年代后,住房问题基本得到解决,建筑工业化由专用体系向通用体系发展。各国在建筑工业化的发展进程中有各自的特点。美国较注重个性化、多样化,没有采用大规模的预制装配化;其他的大部分国家,都大量采用预制装配化。美国、瑞典的工业化建造主要实践在中低层、独立住宅,而新加坡则多为高层住宅,其他国家,如德国、日本等则是二者兼有。瑞典目前,瑞典是世界上住宅工业化最发达的国家之一。所有的建筑材料、构配件都已实行标准化、条码化,可以便捷地在建材市场或网上查询采购。瑞典的工业化发展历程经历了三个阶段:20世纪70年代的大发展时期:瑞典战后实行了大规模的住房建设,瑞典政府制定了“百万套建房计划”,大力发展预制技术,并由民间企业开发了大型混凝土预制板的工业化体系。瑞典政府于1967年制定《住宅标准化》,促进建筑工业化体系的发展。瑞典的标准体系十分完善,“模数协调原则”和工业化标准涉及到住宅的各部分,如门窗、厨卫设备等。70-80年代的成熟时期:70年代,基本住房需求得到满足,新建住宅数量明显减少,人们幵始追求更髙标准和高性能的住宅。到年,瑞典政府与地方合作,对旧住宅进行修理、更新维护,例如增加电梯、增修残疾人坡道。这一时期,瑞典住宅产业化重点转移到提高住宅的性能和质量上,进入成熟时期。年代后的平稳时期:年代以来,随着建筑技术的发展,瑞典政府将关注点转移到生态节能。政府鼓励建造商建造与节能住宅,实现可持续发展,将工业化住宅的先进技术和产品推向世界。日本二战后,日本经历了战争的破坏,住宅供应大量不足。为了尽快解决“房荒”问题,日本政府开始采用工厂化大生产的方式进行大规模住宅建造。由于政府的支持,日本住宅产业发展迅速,实现了数量与质量并重。如今,日本已成为住宅产业化发展最为成熟的国家之一。日本的建筑工业化发展历程分为三个阶段:战后一世纪年代初的满足住房基本需求期:为加快建设,减少工作人员现场工作量,日本建设省制定了一系列工业化住宅发展的方针、政策:统一建立模数制度,实现标准化和部件化,现场施工机械化。根据年住宅调查显示,日本已经达到了一户一住宅的标准,满足了住房的需求。年代中一年代中的完善期:年代,进入到追求住宅性能的阶段,掀起了住宅产业建设热潮,产生了单元住宅、盒子住宅等多种形式,设立了工业化住宅质量管理优良工厂认证制度《工业化住宅性能认定规程》,发布了“优良部品认证制度”。同时还发展了主体结构体系、釆暖体系和通风体系等。80年代中期后的高品质期:随着人们对生活品质的追求,全部新建住宅都采用了新技术、新材料,绝大多数住宅中釆用工业化部件。年,日本推出“中高层住宅生产体系”,该体系具有工业化生产方式、内部空间可变、满足多种不同需求等特点,完成了产业自身的规模化和产业化的结构调整,进入成熟的发展阶段。
从以上的发展历程来看,尽管各国建筑工业化产生的背景、政策、发展重点以及最终的成果都不尽相同,但是仍有共性。

  3 材料介入视角的建筑设计方法

  3.1 材料的释义
  3.2 材料属性
  3.3 物理属性指导的设计方法
  3.4 知觉属性指导的设计方法
  3.5 本章小结

  4 结构视角介入的建筑设计方法

  4.1 结构的释义
  4.2 结构主义
  4.3 理性主义指导的设计方法
  4.4表现主义指导的设计方法
  4.5 本章小结

  5 基于BIM的建筑集成设计的方法

  5.1 集成设计
  5.2 基于BIM的集成设计的优势
  5.3概念设计阶段
  5.4初步设计阶段
  5.5深化设计阶段
  5.6后期设计阶段
  5.7 本章小结

  6  实例验证

  6.1概念设计阶段
  6.2初步设计阶段
  6.3深化设计阶段
  6.4后期设计
  6.5本章小结

  7  结语

  7.1 论文总结
  随着建筑工业化的发展以及工业的提出,建筑工业必将成为未来建筑的发展趋势。然而目前对于建筑工业的研究尚属空白,本文通过分析传统建筑工业化的发展进程与特点以及对代表案例的研究,找到其发展缺陷:建筑类型单一、产品定型化、个性化缺失。针对其发展不足与趋势,结合当今计算机技术,总结出建筑工业的未来发展趋势与特点:第一,是基于当前生产技术的发展,沿袭建筑发展趋势提出的概念,不同于传统的建造与设计方式,因而具有时代性和前瞻性。第二,随着信息技术的发展,建筑工业化的内涵也处于发展和变化中,因而具有动态性和可变性。第三,基于建筑本体论的要求,以及建筑工业化的本质因素,将建筑进行精益化建造,避免粗放的建筑产业模式。第四,相较于传统建筑工业化的千篇一律的设计与建造,更注重从建造角度出发的个性化与定制化的设计,避免千城一面的现象。建筑工业发展的目标不再是纯粹追求大量、快速的建造,而是建筑师通过设计,实现成熟工业技术向建筑生产的转化,实现个性的设计与精致的建造。建筑工业化的本质是从工业化的建造模式去引发的工业化设计,如模块化设计。并且基于建筑回归本体,以建造为设计出发原点的要求,从建造角度入手,分析影响建造的物质因素:材料与结构,并探寻材料与结构介入的建筑设计方法。从设计流程的角度出发,传统设计方法的本质特征是设计流程的线性化。由于各专业的交流减少,降低了建筑设计的整体性和协调性;建筑师考虑的因素主要以艺术为出发点,忽视了新技术、新材料对建筑发展的影响。以建筑工业未来发展趋势为目标,提出基于的集成设计方法。集成设计是指在设计过程中,通过不同因子在不同时期介入设计的方法,整合各个方面的设计要素来设计建筑。集成设计流程强调设计团队在早期的设计理念的迭代。集成设计流程分为不同阶段,每个阶段都要求有独立的循环,并对贯穿整个设计流程的设计目标和准则不断地检验,不同于传统设计的线性流程。相较于传统的设计方法,基于的集成设计,是一种以信息为基础的设计方法,为工业化制造提供信息支撑;具有各个专业协同的能力,避免专业分割造成的建造品质缺失;具有性能分析等附加的设计能力,将设计制约因素集成,得到更加适应场所的个性设计;是以建筑构件作为基本图元去进行设计,面向建造,体现了精益建造的特点。本文将集成设计分为概念设计、初步设计、深化设计、后期设计几个阶段,将材料与结构介入的设计方法不同层次不同深度的集成到各个阶段中,完成建筑的集成设计,从而从整体上增强对建筑的控制。最后论文通过通过鄱阳湖生态经济区规划展示馆这个实例对于集成设计方法
的应用,去佐证集成设计方法。
  7.2 论文不足
  本文的核心内容,基于平台的集成设计,涉及软件繁多,本文主要是以系列软件进行建模与集成应用,并使用进行日照辖射,进行建筑体量模拟等。对于其他同类软件的使用,本文未做探讨。本文的研究多为理论分析,在应用中,则选取一个课程设计,缺乏实际工程项目的实践,会导致一些实际的复杂问题在文中没有提及解决方法。由于作者专业限制,对于结构与材料的分析,是基于建筑师的角度,并没有真正深入到其相关的专业深度。在实例验证中,未对后期设计阶段的各专业协同做实际应用与探讨。
  7.3 前景展望
  建筑工业是我国乃至全世界在建筑业发展的趋势,技术无疑给工业建筑设计提供技术支撑,带来光明前景。然而目前对建筑工业的研究才刚刚起步,需要更多相关建筑师、技术人员和软件开发人员共同致力于该方面研究,实现建筑工业的智能目标。


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