随着我国经济发展, 城镇化进程加快, 环境、资源、生态的压力给建筑业提出了更高要求。建筑工业化能提高效率、降低建筑对环境的影响, 是未来建筑发展的必然趋势, 在此背景下, 通过对建筑空间进行可变性设计, 延长建筑寿命、提高资源利用率、节约土地和空间, 符合可持续发展的时代要求。随着我国人口出生率变化, 社会的产业、分工结构改变, 居民生活水平提高, 单一功能的建筑空间已无法满足人们的使用需求。建筑使用过程中, 随着用户的兴趣爱好、家庭结构、经济收入变化, 人们对建筑空间和功能的需求也随之改变。社会发展对建筑提出了可变性和适应性的新要求, 故研究可变需求下的建筑工业化建造技术确有必要。

可变性指在建设过程中, 建筑预留空间可变的可能, 在使用中可根据需求变更内部空间, 如移动、增加或减少隔墙等以改变空间的功能布局。通过对建筑空间的可变性和适应性研究, 对建筑空间的变化提出合理的设计建议, 以有效利用建筑的有限空间、提升建筑工业化整体质量。

1) 空间可变可使建筑满足人们对建筑空间灵活可变、使用面积增大、空间使用率提升和居住环境改善的要求, 有利于建筑为不同人群提供更多样的选择。不同职业、年龄、教育背景、工作经历的人对建筑空间的要求不一, 可变建筑能满足不同用户的需求, 根据用户自身特点自由改变空间布局。

2) 建筑顺应时代的发展可有助于延长寿命。新时代, 建筑的发展、更新和淘汰的速率加快, 人们对建筑空间的要求从“够用”提升到对居住舒适度和艺术感的追求, 建筑空间可变能较好满足人们对建筑空间的新追求。

3) 建筑空间可变有利于节约建筑的建设和运营成本。可变建筑可在延长建筑寿命的基础上, 节约建设资源。可变建筑空间具有最大程度的灵活性, 可避免多次装修产生建筑垃圾, 节省费用, 且管线、设备更换方便, 能减少运营过程的资源浪费。

模数化指套型、空间的模数化。模数化可使空间易于分隔或合并以达到套型自由变化的目的, 进而便于将模块化的空间进行组织或拼合以满足用户的多样需求。建筑的可变设计包括横向系统、纵向系统和室内设计3方面。

1) 横向系统在横向系统进行模数化的空间布局设计, 能最大程度协调横向系统间的关系, 进而创造适合不同工作和生活需求的可变空间^[1]。

2) 纵向系统和室内设计纵向系统和室内设计是对横向系统的协调和补充。在建筑工业化设计中, 建筑布局应尽量采用方正的矩形体块以便构件的安装及调整。此外, 为使空间功能按需求变化, 房屋尺寸应优化设计以满足各类家具摆放及人们对空间活动的尺度要求。

模块化设计包括模块划分和组合, 指以整体思维研究建筑系统的复杂构成, 通过分解、组合以获得良好的可变效果。模块化设计是建筑工业化的主要途径, 也是实现空间可变的切实方法, 具体措施是以标准化为基础, 运用模块化设计方法对各功能要素进行水平分解和纵向分级, 从而建立横纵2个方向多层级的丰富模块系统。对建筑部品和构件归纳分类, 分离相似空间, 统一规范部品构件的数量、尺寸及种类, 形成以通用单元形式存在的标准模块。在相同的结构体系下, 使用不同或相似功能的模块, 重新布局或排列组合以形成不同的新套型。

装配式建筑具有施工灵活、建筑垃圾少、适应性强、工期短等优点。在工厂生产装配式建筑构件有利于保障产品质量。建筑工业化的基本思路是将主体结构和围护结构分离, 以工业化方式建造建筑, 然后将各部件组装。组装思维使建筑具有可变性, 使用者能参与设计选择。装配式建筑在提高效率、稳定质量方面远优于传统建筑, 通过制造标准化的装配式构件^[2], 一方面能保证足够的室内空间, 有利于空间按需改造;另一方面便于改善功能结构, 使建筑空间存在多次分隔改造的可能, 不会如普通框架结构一样受梁柱尺寸制约。

使用不同类型的可变家具是提高空间功能灵活性的另一重要方法。对空间单一, 但又希望使用功能多变的用户来说, 最简单有效的办法就是通过家具的重新组合来实现空间的多变^[3]。

1) 将空间中使用频率较高的家具作为重点考虑对象, 依托家具扩展空间或对家具现有造型进行多功能设计及扩充, 实现家具与空间协调。

2) 对家具进行纵向扩展设计, 增加空间层次感, 提升立面空间的利用率, 根据层高和功能需求进行合理的空间规划布局。

3) 通过设计在空间中可折叠、旋转、开合、移动的具有附加功能的家具, 让使用者可进行一系列动作转换, 达到空间可变的目的。

建筑中设备和管线的配置也会影响空间的灵活可变性。为使机电设备、管道在多个变化方案中仍可正常使用且易于检修, 可将管道走线设计为管线与主体结构分离, 直接在同层解决。管线施工过程中, 如遇多类型管线交叉, 应将给排水管线布置于最下层, 保证给排水通畅。给水分水器、排水集水器、热力分水器等交叉部位安装时, 应预留检修口, 方便管道的定期检查和维修。

标准化和模块化设计能实现住宅空间主体结构和围护结构分离, 形成开放式格局, 提高空间的可变性及适应性。通过BIM模型辅助设计, 可动态模拟分析各种变化的可行性, 确定可变的方案, 方便装配式组装及与传统作业部分的精密衔接, 论证复杂部位和关键的施工节点, 查看可能存在的问题, 对空间可变进行可行性分析, 确保施工的可行性。通过模块自由组合实现套型多样, 检查家具、综合管线能否合理装配在一起, 提前模拟空间变形, 应用BIM技术对各部品部件进行碰撞检查, 以避免传统设计中的错漏碰缺。

建筑标准化、集成化能更好地实现建筑可变空间的设计。通过研究可变需求下的建筑工业化建造技术, 可满足用户在不同时期对建筑的使用需求, 节约建筑的建设及后期运营成本, 实现建筑可持续发展。