今天為大家介紹的是“一體化建造”系列：以一體化建造的系統(tǒng)論推進裝配式建筑高質量、可持續(xù)發(fā)展！“一體化建造”系列包括系統(tǒng)工程理論、系統(tǒng)設計理念、技術系統(tǒng)構成、系統(tǒng)設計方法、“三個一體化”的建造方式。以下詳細說一下這五大“一體化建造”系列：

一、系統(tǒng)工程理論

“系統(tǒng)工程”是實現(xiàn)系統(tǒng)最優(yōu)化的管理工程技術理論基礎，發(fā)端于二戰(zhàn)之后，是二戰(zhàn)后人類社會若干重大科技突破和革命性變革的基礎性理論支撐和方法論。比如美國研制原子彈的曼哈頓計劃和登月火箭阿波羅計劃就是系統(tǒng)工程的杰作。我國兩彈一星以及運載火箭等重大項目的成功，也是受惠于錢學森先生將系統(tǒng)工程的理論和方法引入并結合了我國國情的需要。今天，我們發(fā)展裝配式建筑，就是要向制造業(yè)學習，建立起工業(yè)化的系統(tǒng)工程理論基礎和方法，將裝配式建筑作為一個完整的建筑產品來進行研究和實踐，形成以達到總體效果最優(yōu)為目標的理論與方法，才能實現(xiàn)裝配式建筑的高質量、可持續(xù)發(fā)展?；谏鲜鲈?，應該有針對性地將一體化建造方法作為一個系統(tǒng)工程來研究和實踐，并遵循以下原則：

1．一體化建造的系統(tǒng)工程研究應采用先決定整體，后進入部分的步驟。即先進行建筑系統(tǒng)的總體設計，然后再進行各子系統(tǒng)和具體問題的研究。

2．一體化建造的系統(tǒng)工程方法應該以整體最佳為目標，通過綜合、系統(tǒng)的分析，利用信息化手段來構建系統(tǒng)模型，優(yōu)化系統(tǒng)結構，使之整體最優(yōu)。

3．一體化建造應做到近期利益與長遠利益相結合，社會效益、生態(tài)效益與經濟效益相結合。

4．一體化建造應該以“三個一體化”的系統(tǒng)思想為指導，綜合集成各學科、各領域的理論和方法，實現(xiàn)專業(yè)間不同階段的融合、跨界、集成創(chuàng)新。

5．一體化建造研究強調多學科協(xié)同，應按照“系統(tǒng)工程”的要求組成一個專業(yè)配套度高，知識結構合理的共同體并采取科學合理的協(xié)同方式。

6．一體化建造的各類系統(tǒng)問題均可以采用系統(tǒng)工程的方法，本方法具有廣泛的適用性。

7．一體化建造應該用數(shù)學模型和邏輯模型來描述系統(tǒng)，通過模擬反映系統(tǒng)的運行、求得系統(tǒng)的最優(yōu)組合方案和最優(yōu)的運行方案。

二、系統(tǒng)設計理念

系統(tǒng)工程理論是裝配式建筑設計的基本理論。在裝配式建筑設計過程中，必須建立整體性設計的方法，采用系統(tǒng)集成的設計理念與工作模式。系統(tǒng)設計應遵循以下原則：

1．要建立一體化、工業(yè)化的系統(tǒng)方法。設計伊始，首先要進行總體技術策劃，要先決定整體技術方案，然后進入具體設計，即先進行建筑系統(tǒng)的總體設計，然后再進行各子系統(tǒng)和具體分部設計。

2．要把建筑作為整體的對象進行一體化設計。裝配式建筑設計應實現(xiàn)各專業(yè)系統(tǒng)之間在不同階段的協(xié)同、融合、集成，實現(xiàn)建筑、結構、機電、內裝、智能化、造價等各專業(yè)的一體化集成設計。

3．要以實現(xiàn)工程項目的整體最優(yōu)為目標進行設計。通過綜合各專業(yè)的系統(tǒng)，進行分析優(yōu)化，采用信息化手段來構建系統(tǒng)模型，優(yōu)化系統(tǒng)結構和功能質量，使之達到整體效率、效益最大化。

4．要采用標準化設計方法，遵循“少規(guī)格、多組合”的原則進行設計。需要建立建筑部品和單元的標準化模數(shù)模塊、統(tǒng)一的技術接口和規(guī)則，實現(xiàn)平面標準化、立面標準化、構件標準化和部品標準化。

5．要充分考慮生產、施工的可行性和經濟性。設計要充分考慮構件部品生產和施工的可行性因素，通過整體的技術優(yōu)化，進而保證建筑設計、生產運輸、施工裝配、運營維護等各環(huán)節(jié)實現(xiàn)一體化建造。

三、技術系統(tǒng)構成

對于建筑技術系統(tǒng)的構成，按照系統(tǒng)工程理論，可將建筑看作一個由若干子系統(tǒng)“集成”的復雜“系統(tǒng)”，主要包括主體結構系統(tǒng)、外圍護系統(tǒng)、內裝修系統(tǒng)、機電設備系統(tǒng)四大系統(tǒng)，如圖1-1所示。其中：

1.主體結構系統(tǒng)

主體結構系統(tǒng)按照建筑材料的不同，可分為混凝土結構、鋼結構、木結構建筑和各種組合結構。其中，混凝土結構是建筑中應用量最大、涉及建筑類型最多的結構體系，包括：框架結構體系、剪力墻結構體系、框架-現(xiàn)澆剪力墻(核心筒)結構體系等。

2.外圍護系統(tǒng)

外圍護系統(tǒng)由屋面系統(tǒng)、外墻系統(tǒng)、外門窗系統(tǒng)等組成。其中，外墻系統(tǒng)按照材料與構造的不同，可分為幕墻類、外墻掛板類、組合鋼（木）骨架類等多種裝配式外墻圍護系統(tǒng)。

3.內裝修系統(tǒng)

內裝修系統(tǒng)主要由集成樓地面系統(tǒng)、隔墻系統(tǒng)、吊頂系統(tǒng)、廚房、衛(wèi)生間、收納系統(tǒng)、門窗系統(tǒng)和內裝管線系統(tǒng)8個子系統(tǒng)組成。

4.機電設備系統(tǒng)

機電設備系統(tǒng)包括給排水系統(tǒng)、暖通空調系統(tǒng)、強電系統(tǒng)、弱電系統(tǒng)、消防系統(tǒng)和其它系統(tǒng)等。

四、系統(tǒng)設計方法

1標準化設計

標準化設計是裝配式建筑工作中的核心部分。標準化設計是提高裝配式建筑的質量、效率、效益的重要手段；是建筑設計、生產、施工、管理之間技術協(xié)同的橋梁；是裝配式建筑在生產活動中能夠高效率運行的保障。因此，發(fā)展裝配式建筑必須以標準化設計為基礎。

發(fā)展裝配式建筑是建造方式的重大變革，是以標準化、信息化的工業(yè)化生產方式代替粗放的半手工、半機械建造方式。裝配式建筑通過計標準化、生產工廠化、建造裝配化，實現(xiàn)建造全過程程工業(yè)化，優(yōu)化整合產業(yè)鏈的各個環(huán)節(jié)，實現(xiàn)項目整體效益最大化。

標準化設計方法的建立，是實現(xiàn)建筑標準化、系列化和集約化的開始，有利于建筑技術產品的集成，實現(xiàn)從設計到建造，從主體到內裝，從圍護系統(tǒng)到設備管線全系統(tǒng)、全過程的工業(yè)化。

標準化設計是實現(xiàn)社會化大生產的基礎，專業(yè)化、協(xié)作化必須要在標準化設計的前提下才能實現(xiàn)。裝配式建筑是以房屋建筑為最終產品，其生產、建造過程必須實行多專業(yè)的協(xié)作，并由不同的專業(yè)生產企業(yè)協(xié)作完成，協(xié)調統(tǒng)一的基礎就是標準化設計；同時，部品部件的生產、制作也必須標準化，才有可能達到較高的精細化程度。因此，只有建立以標準化設計為基礎的工作方法，裝配式建筑的工程建設才能更好地實現(xiàn)專業(yè)化、協(xié)作化和集約化，這是實現(xiàn)社會化大生產的前提。

標準化設計有助于解決裝配式建筑的建造技術與現(xiàn)行標準之間的不協(xié)調、不匹配、甚至相互矛盾的問題；有助于統(tǒng)一科研、設計、開發(fā)、生產、施工和管理等各個方面的認識，明確目標，協(xié)調行動，進而推動裝配式建筑的持續(xù)、健康發(fā)展。

2一體化設計

一體化設計，也叫做集成設計，是指以設計的房屋建筑為完整的建筑產品對象，通過建筑、結構、機電、內裝、幕墻、經濟等各專業(yè)實現(xiàn)一體化協(xié)同設計，并統(tǒng)籌建筑設計、部品生產、施工建造、運營維護等各個階段，充分考慮建筑全壽命周期的問題。

一體化協(xié)同設計采用建筑信息模型（BIM）技術，能夠實現(xiàn)各專業(yè)之間的高效協(xié)同與配合。一方面，一組協(xié)同的BIM模型可被各個專業(yè)共同使用，能夠完整地描述工程設計對象，真實反映建筑產品的信息。BIM技術為建筑工程提供了一種基于計算機模擬的可視化建筑模型，幫助各專業(yè)改進和優(yōu)化設計，提高設計、施工和運維的質量，減少浪費，創(chuàng)造價值。另一方面，BIM技術可以作為溝通協(xié)同的工作方式，為建筑產品提供了多方可以在同一個平臺上協(xié)作的工作平臺，創(chuàng)造了一種新型的項目管理和協(xié)作模式。

一體化設計在工程項目的各個設計階段，應充分考慮裝配式建筑的設計流程特點及項目技術經濟條件，對建筑、結構、機電設備及室內裝修進行統(tǒng)一考慮，保證室內裝修設計、建筑結構、機電設備及管線、生產、施工形成有機結合的完整系統(tǒng)，實現(xiàn)裝配式建筑的各項技術系統(tǒng)得到協(xié)同和優(yōu)化。

3系列化設計

系列化設計是標準化設計的延展。通過分析同類建筑的規(guī)律，分析其功能、需求、構成要素和技術經濟指標，歸納總結出結構基本型式、空間組合關系、立面構成邏輯、機電設備選型和內裝部品組合，并做出合理的選擇、定型、歸類和規(guī)劃，這一過程即為系列化設計。系列化設計包括模數(shù)協(xié)調系列、建筑標準系列，以及系列設計等內容。

裝配式建筑的系列化設計與工業(yè)產品的系列化設計相比，內容更加寬泛，既可以是整體的系列化方式，也可以是部分的系列化方式。比如，保障性住房基于面積劃分的套型系列，既包括住宅面積、空間、配套等的系列化，也包括機電設備、裝飾裝修等的系列化。許多房地產開發(fā)企業(yè)會界定不同的投資標準、建設標準和售價標準，制定不同的產品系列。

建筑系列化首先需要選擇對建設對象起到主導作用的參數(shù)，如造價、性能、配置等，然后對這些參數(shù)進行分檔、分級，確定合理的規(guī)格、形制和建設標準，以滿足建設和使用的需要，并為指導用戶選擇提供依據(jù)，并用于指導設計、生產、施工和銷售。系列化設計就是實現(xiàn)建筑系列化的設計過程。

四、多樣化設計

縱觀建筑發(fā)展史，建筑多樣化是人類的不同種群在多樣化的自然環(huán)境中發(fā)展演變而形成。最早的“巢居”、“穴居”、“棚屋”、“干欄式房屋”等作為庇護所的建筑，均是人類的祖先利用其現(xiàn)有的生存條件，因地制宜發(fā)展起來的。人類生存環(huán)境的多樣化，造就了古代建筑的多樣化。以古希臘、古羅馬、古代中國等為代表的經典建筑，就是這些地區(qū)受到氣候、水文、地理、建材、資源環(huán)境等物理條件和種族、宗教、戰(zhàn)爭、災害等歷史條件的影響而產生的建筑多樣化典范。

近現(xiàn)代以來，隨著人類社會的發(fā)展進步，在工業(yè)化、信息化和互聯(lián)網(wǎng)等的沖擊下，以地球村為特點的全球化浪潮，削弱了人類文化的多樣性。在此背景下，日益活躍的全球化建筑活動，形成了“國際式”、“千城一面”、“千篇一律”等與建筑多樣化相對立的建筑現(xiàn)象。因此，建筑創(chuàng)作需要更加關注地域性、歷史性、民族性、人文性的元素，在全球化浪潮中保持建筑的本土性和多樣化。

在裝配式建筑發(fā)展中，“多樣化”與“標準化”是對立統(tǒng)一的矛盾體，既要堅持建筑標準化，又要做到建筑多樣化，的確不易。梁思成先生在《千篇一律與千變萬化》一文中的論述，比較清楚地說明了標準化和多樣化的辯證關系，“在藝術創(chuàng)作中，往往有一個重復和變化的問題，只有重復而無變化，作品就必然單調枯燥；只有變化而無重復，就容易陷于散漫零亂”。在建筑創(chuàng)作中，標準化就像七個音符和各種音調，多樣化就像用這些音符和音調譜成的樂章，既有標準和規(guī)律，又能做到千變萬化。建筑標準化包括建筑功能多樣化、空間多樣化、風格多樣化、平面多樣化、組合多樣化和布局多樣化等。

五、“三個一體化”的建造方式

按照系統(tǒng)工程理論方法，裝配式建筑需要遵循“建筑、結構、機電、裝修一體化，設計、生產、施工一體化，技術、管理、市場一體化”（簡稱三個一體化）的建造方式。主要解決三個制約裝配式建筑發(fā)展的關鍵問題：一是建筑、結構、機電設備、裝飾裝修各專業(yè)之間缺乏協(xié)同設計，只重視結構的裝配化，不注重建筑圍護系統(tǒng)、內裝系統(tǒng)和機電設備系統(tǒng)的集成和配合，影響裝配式建筑技術持續(xù)發(fā)展的問題；二是建筑設計、加工制造、裝配施工各自分隔，設計不能滿足工廠加工生產和現(xiàn)場裝配施工的需要的問題；三是傳統(tǒng)的施工組織管理模式下，產業(yè)鏈碎片化割裂嚴重，生產關系不能適應產業(yè)健康發(fā)展的需要，沒有實現(xiàn)技術、管理、市場的有效整合問題。

1.建筑、結構、機電、裝修一體化

從系統(tǒng)化設計角度，建筑、結構、機電、裝修一體化主要解決工程設計層面的專業(yè)協(xié)同問題。在工程設計過程中，通過建筑、結構、機電、裝修等各專業(yè)的一體化設計，主要是解決各專業(yè)技術之間的協(xié)同配合，設計出完整的最終產品（建筑）。在設計過程中通過建立標準化的模數(shù)、模塊，形成統(tǒng)一的技術接口和規(guī)則，實現(xiàn)建筑、結構、機電、裝修之間的專業(yè)協(xié)同；在實施路徑上，通過采用BIM信息化手段，確保各個專業(yè)在同一個虛擬模型上統(tǒng)一設計，實現(xiàn)“建筑結構、機電設備和裝飾裝修的一體化，最終形成完整的高質量的設計產品。

2.設計、生產、施工一體化

從工程建設角度，設計、生產、施工一體化主要解決工程建造全過程的協(xié)調配合問題。在工程建設中，需要各主要環(huán)節(jié)之間的協(xié)調配合，解決技術鏈之間的有效銜接，形成高度的組織化管理，向管理要效率和效益。通過切實可行的高效管理方法，解決設計、制作、施工之間相互脫節(jié)，各分包企業(yè)之間相互“扯皮”的問題，并將會有效地消解工廠化、裝配化帶來的增量成本，減少過程中的浪費，大幅度地提升工程建設的效率和效益。

3.技術、管理、市場一體化

從產業(yè)化發(fā)展角度，技術、管理、市場一體化主要解決以包代管的傳統(tǒng)模式下，產業(yè)鏈碎片化割裂嚴重，生產關系不能適應產業(yè)健康發(fā)展的需要，沒有實現(xiàn)技術、管理、市場的有效整合問題。一直以來，我國建筑企業(yè)的技術與管理“兩層皮”，技術是技術，管理是管理，技術研究缺乏與管理體系的融合，缺乏市場的需求研究，造成技術成果難以轉化，技術成果和管理體系形成了束之高閣，可持續(xù)發(fā)展的能力不強。要提高企業(yè)自身的可持續(xù)發(fā)展的能力，解決管理和運行機制不適合技術發(fā)展和市場需求的問題，需要實現(xiàn)“管理、技術和市場的一體化”。

一體化建造是發(fā)展觀的深刻變革。一體化建造方式具有工業(yè)制造的特征，所以需要建立以建筑為最終產品的系統(tǒng)工程理念，用工業(yè)化的設計思維和方法來建造房屋。一體化的建造過程是一個產品生產的系統(tǒng)流程，要通過建筑師對建造全過程的控制，進而實現(xiàn)工程建造的標準化、一體化、工業(yè)化和高度組織化。毫無疑問，倡導一體化建造既是一場建造方式的大變革，也是生產方式的革新，更是實現(xiàn)我國建筑業(yè)轉型和創(chuàng)新發(fā)展的必由之路。