前沿丨有生命的房子:如何令建筑“可能”

万科建筑研究中心

IMG_0909 概况 IMG_0910 宿舍位于东莞松山湖万科建研基地内,总建筑面积约4200㎡,地上局部5层。宿舍为基地内百余名科研人员、产业工人、物业服务人员提供住宿用房,营造舒适与生态的居住环境。IMG_0911▲南立面IMG_0912▲北立面 为了促进科研交流,建筑提供了大量的交往空间。首层设置了健身房、瑜伽室、图书室、展览室……;首层与二层之间为架空层,提供了乒乓球台、户外健身器械;二层至四层为宿舍房间,共设置了55间标准单元宿舍。为了在单调的标准开间中取得空间体验多样性,标准楼层中插入预制的钢盒子,钢盒子的开放空间悬挑于建筑北立面,作为每个楼层的公共客厅和公共厨房;四层设有公共洗衣房;顶层布置有屋顶餐厅以及晒衣台。 IMG_0913▲轴测图IMG_0914▲架空层IMG_0915▲1F展览室IMG_0916▲1F健身房IMG_0917▲小型办公区IMG_0918▲公共厨房IMG_0919 IMG_0920▲标准宿舍单元 BIM:全生命周期设计的初尝试 为了打造高品质建筑、提高建造效率,宿舍首次采用了全流程BIM设计,使用工业化的建造方式,打造绿色生态的高品质生活环境。 BIM即是Building Information Modeling,中文译为建筑信息模型。BIM将建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础,进行建筑建模,并通过数字化信息模拟建筑物的真实信息。这种用于设计、建造、成本、采购、物业管理的数字化管理方法,使建筑工程在整个进程中显著提高效率、大量减少风险。 基地宿舍是BIM技术用于建筑建造全流程的一次尝试,从项目前期、设计阶段、建造阶段、再到建筑运营维护阶段、能耗监测,各种信息均使用BIM数据进行管理,覆盖建筑的全生命周期。IMG_0921 1.BIM设计阶段——高精度模型的建立 1)建立建模标准 由项目各家单位共同确定用于后期建模、算量的模型标准,如绘图原则、建模精度标准、图层绘制标准、属性添加标准等,各后续设计管理均在此标准上形成统一的模型平台。 2)设计模型建模 项目使用REVIT软件直接生成全套施工图,各专业协同设计,避免设计失误。PC构件图使用ALL PLAN软件绘制。在设计同时,对所有建材、部品、部件、设备、管线进行数据编辑,赋予材料编号、规格等各类参数。建筑各专业参数、表单可直接由模型导出。IMG_0922▲参数化PC构件IMG_0923 IMG_0924▲宿舍项目BIM截图 3)土建算量模型 将所有内容收拢建模,同时将二次深化设计、厂家材设等信息编辑进模型,并录入成本信息。IMG_0925 ▲屋面管线IMG_0926▲BIM设计图与实际完成对比(图片来自互联网) 4)精装算量模型 依据精装图纸进行模型整合,完成模型算量全覆盖,精细至门窗把手、抽屉等部件。 2.BIM指导施工 通过采用基于BIM模型的工程管理平台,进行工程算量和施工过程的管控,实现实施过程中的工与量的数据管理。                                      1)利用BIM,实现可视化的施工指导,实现施工方案的三维交底,以及三维可视化的施工现场指导。IMG_0927▲可视化指导现场施工(图片来自互联网) 2)利用BIM进行施工组织设计:完成施工总平面布置;临时建筑的设计布置;安排各专业施工过程中的协调作业。 3)项目多方协同管理信息化技术 将BIM模型与进度计划数据导入广联达5D管理平台,实现了三维+成本+时间的5D施工模拟,直观表达项目进度情况,快速评估变更引起的成本变化,并实时进行计划与实际进度对比,能及时调整和正确决策,提高了施工管理效率。实现精确进料,同时多人监控,避免材料浪费。 使用广联达BIM 5D管理平台,实现项目各方在同一平台上的实时管理,如合同管理、变更签证管理、进度管理、质量安全管理、工程量审批、工程款支付等管理的信息化。IMG_0928▲5D造价施工管理平台 3.利用BIM实现建筑全生命周期运营维护 建筑竣工移交使用方的同时提供BIM信息数据,BIM信息可作为资产管理工具,对空间、使用、维护进行系统性管理。 1)对设备进行分类日常检修、设立预防性保养及检修计划。在使用过程中,建筑材料的检修更换可从BIM模型中实物对照查找各类信息,如材料的型号、规格、厂家信息、购买价格、保修期限等等。 2)出具维护运营管理分析,进行维护工单管理,制定应预案及设备管理。 3)使用过程中可对各类能耗监测。如太阳能热水消耗量、空调设备使用量、水电分户计量等。IMG_0929▲基于BIM模型的设备信息 结构创新与工业化技术 基地宿舍是国家“十二五”课题“新型预制装配式混凝土建筑技术研究与示范”的试点项目。结构选型采用创新的装配式框架-剪力墙体系,除首层外,其余层的柱子与剪力墙均采用预制方式建造。 1.为实现大空间活动场所功能,采用28米箱型梁转换技术,转换梁高仅1.2米,跨高比突破23。2-4F通过长达近7米的悬挑钢结构,创造出较大进深的公共活动交往场所。IMG_0930▲红色为大跨结构,蓝色为钢结构悬挑,黄色为屋面钢结构 2.建筑南立面、外墙采用PC外挂形式实现,通过混凝土预制工厂生产高精度PC墙体,保证生产安装的高精度,将土建误差控制在毫米级别。IMG_0931IMG_0932 南立面阳台通过使用标准化的阳台单元模块按遮阳设计进行布置,阳台构件采用的钢结构在工厂焊接,施工现场整体吊装。工业化建造方式提升质量效率、又保证了活泼的立面效果。IMG_0933 3.建筑北立面及东立面间接外墙、室内隔墙、管井均采用ALC蒸压轻质混凝土条板墙,快速拼接安装。全楼取消了砖及砌块作业,全部采用工业化成品进行建造,极大的减少了人工工作量,提高了建造效率。IMG_0934 4.宿舍单元内的卫生间采用整体卫浴,通过防水托盘、拼装蜂窝铝板墙面、拼装天花系统等方式快速组装卫浴空间,并可杜绝渗漏风险。IMG_0935▲整体卫浴 建筑各处还大量使用了新材料新工艺。例如采用自主研发的轻质自隔热混凝土,在满足保温隔热要求的同时免去保温层设置;一体式雨水管地漏取消存水弯头;室内隔墙轻钢龙骨等干法工艺。 因循新标之维 成就绿星之美 基地宿舍是国内首个按照新版《绿色建筑评价标准》(GBT 50378-2014)进行评审的绿色三星项目。 宿舍定位于绿色建筑三星级,按照绿色建筑理念进行设计建造,绿色技术的选择上注重成熟的绿色技术,从节地、节能、节水、节材、室内环境质量、提高与创新六方面达到绿色三星指标要求。主要采用的技术项包括:高遮荫率、场地径流总量控制、立体绿化、被动式外遮阳设计、高效冷热源、节能照明、太阳能热水系统、节水器具、节水灌溉、雨水与中水回用技术、土建与精装修一体化设计、工业化外墙、预制内隔墙、整体厨卫等。 1.场地通风 夏季平均风速控制在2.1米/秒以内,建筑前后压差处于1-4Pa之间,建筑周围无漩涡及无风区,利于夏季室外活动。冬季平均风速3.2米/秒,小于绿色三星要求。IMG_0936▲夏季室外场地风环境模拟IMG_0937▲冬季室外场地风环境模拟 2.室内防眩光 经过对室内自然采光效果进行模拟分析,南立面通过阳台的设置,有效的控制了室内眩光。IMG_0938IMG_0939▲单人间无阳台室内亮度分布(左);单人间设置阳台室内亮度分布(右)IMG_0940▲双人间无阳台室内亮度分布(左);双人间设置阳台后室内亮度分布(右) 3.室内气流组织设计 通过模拟计算,宿舍内人们的活动区域PMV(人体热反应评价指标)基本处于-0.2~0.8之间,PPD(预测不满意百分比)基本处于18 %以下,满足室内活动的舒适度要求。 IMG_0941▲距楼面1.2 m高度处PMV分布IMG_0942▲距楼面1.2 m高度处PPD分布IMG_0943▲健身房室内风模拟 4.太阳能热水系统 首层公共淋浴由架空层单设的空气源热泵供水。二至四层宿舍卫生间洗浴用水设集中太阳能热水系统。在屋面设太阳能集热板、热水水箱、循环泵,以及辅助能源空气源热泵。 5.新风系统 设置无管道负压新风系统,“强制排风,自然进风”,排风设备安装在卫生间吊顶内,通过负压的原理带动室内空气流动,新鲜空气由起居空间进入。 6.垂直绿化 应用垂直绿化技术,植物种类选用基地培育品种,使立面效果层次丰富;同时借由植物墙外挂结构,在植物墙与结构墙体之间形成空气层,以取代墙面覆盖保温层做法,从而实现节能目的。IMG_0944 7.中水系统 建筑布置有中水系统,收集周围场地雨水及中水,通过净化过滤后用于冲厕灌溉。 基地宿舍通过设计和施工各合作方的共同努力,在建造过程中形成一整套全流程信息化模型、应用工业化方法,在建筑技术创新与创造优良人居环境中寻找平衡点。 一栋高效建造、绿色节能、便利好用的前瞻性建筑很快将矗立于松山湖建研基地,这栋建筑,将为万科未来的住宅建造提供更为多元和丰富的可能。IMG_0945   本文所有内容版权归万科建筑研究中心所有,转载与摘编事宜,请与我们联系。欢迎扫描二维码,或搜索“万科建筑研究中心”(微信号 vankejianyan)关注我们。 IMG_6631