建筑设计标准化的实现路径探讨——基于建筑产品技术规格书应用
1 引言
随着我国建筑行业规模化、工业化的迅猛发展,尽快实现建筑设计标准化已成为广大建筑工作者一项迫在眉睫的任务。建筑产品技术规格书(Specification,简称SPEC)作为实现设计标准化的手法之一,是国际上通行的在建筑工程项目设计、施工过程中,对所涉及的建筑产品的功能、性能以及施工、验收等进行详细说明的技术规定,属于舶来品。其中建筑产品是指建筑工程建设和使用全过程中永久结合到建筑实体中的产品,包括各种材料、设备以及它们的组合。
二十世纪70年代,欧美等发达国家在建筑工程项目中已经广泛采用SPEC,迄今已经完全平台化。二十世纪90年代,因外商在华投资建筑工程项目及国外建筑师直接负责设计的大型国内项目,都要求SPEC必须与设计图纸同步提交,SPEC顺势传入中国。其实SPEC对于建筑业内人士来讲并不陌生,例如:众所周知的招标文件中技术标书的“重头戏”就是技术规格书。但我国受建筑师负责制推行滞后、技术实力、人员意识等因素的影响,对建筑产品应用的一体式、全程化的SPEC技术咨询服务还处在盲目和低水平的初级阶段。
实际民用建筑工程项目,房地产企业及参与各方最为关注的焦点问题是既要控制投资成本又要保证完成质量;设计文件中主材表所提供的材料/设备信息注定无法满足概预算、采购等工作需求。实际工作中SPEC技术应用缺乏或不到位,容易出现建筑设计文件中缺少详实的产品描述、控制投资难度大等典型问题。
当前,国内的建筑设计文件包括图纸、设计说明、主材表,但缺少独立、详实的建筑产品技术信息说明,依图施工时,往往因建筑产品不明确,造成采购混乱。设计文件中的主材表,仅简单说明材料/设备的型号、规格等,但针对材料/设备的产品标准、工程标准、关键技术性能要求、施工安装验收关键要求等缺乏全面详细的描述,导致材料/设备不定型,施工中出现返工,成本没法控制,工程质量难以保证,也为工程验收埋下了隐患,增加验收难度。
随着大型建设工程综合化、复杂化、系统化的发展趋势和建筑设计领域推行普及BIM (Building Information Modeling,建筑信息模型)的要求,对于项目开发、设计、施工、管理流程中图纸文件的内容与表达方式也提出了更高要求。SPEC正是应对建筑工程项目中对于产品设计信息综合化的需求而建立的新模式设计文件,包括建筑产品在招标、设计、施工、验收过程中应满足的技术要求和注意事项。在国外,特别是北美,SPEC已经作为设计文件不可或缺的一部分用于整个项目的实施与管理。目前,国内在整个建设流程中,对建筑产品应用的一体式、全程化的信息式服务几乎还处于真空状态;少数项目由于实际建设需要,由房地产企业、产品制造企业“被动自发”地承担采用SPEC的探索研究。因此,迫切需要建立引领行业发展、满足普遍适用性需求的SPEC,来辅助、指导项目参与各方完成不同阶段工程项目的建设任务。因此,作为实现建筑设计标准化的重要路径之一,有必要探讨建筑产品技术规格书的应用问题。
2 我国SPEC体系简介
我国SPEC体系主要参考美国CSI (The Construction Specifications Institute)的MasterFormat,专业分类和编码规则执行行业标准《建筑产品分类和编码》JG/T151-2015的规定,表1是各专业的类目名称和类目编码示例。
SPEC通用模版包括总则、产品和施工三部分,具体示例如图1所示。
3 建筑产品技术规格书应用的需求分析
从用户的现实需求和未来发展的需求予以分析。用户的现实需求主要有两方面:一是对企业中不同部门和人员进行研究,保证SPEC成果以及应用方式方法能够满足企业各部门的期望;二是了解项目各阶段的需求,研究满足项目顺利运转、规避风险和解决问题的方法。用户的未来发展需求集中在SPEC是建筑设计标准化的实现手法方面。只有彻底研究清楚用户的实际需求,才能提高SPEC功能和使用性,才能针对用户的需求来研发和提供适合的SPEC服务成果形式。
3.1 基于用户现实需求的分析
3.1.1 企业的需求
在企业内部,SPEC的应用涉及公司的高层到基层不同层级的人员,也涉及不同的部门。常见的企业人员层级自上而下分为决策者、管理者和执行者。决策者视点较高,一方面关心项目的利益最大化,另一方面也关注企业的长久发展,关注企业的规范化、标准化管理等;管理者的聚焦点是项目管理,最关心工程进度和成本,重视工期、成本和质量的最佳结合,担心执行层面是否按计划完成预定目标;而执行层最关注自己工作内容本身,最重视能否按期交出个人的工作成果,并且避免出错。
面对高层决策者,SPEC需要突出标准化的特征,体现其在规范化管理、成本控制方面的作用,以及对执行者违规行为的限制。对于管理者,应充分展现SPEC在质量与风险控制、优化管理流程方面的优势,为管理提供便捷性和有效性的服务,降低管理的责任风险;见于此,需要强化SPEC做为执行者工作准则的作用,强调在工作流程中留痕。而对于基层的执行者,往往是接受方,是较被动的一方;主要多从简化工作内容,能为完成工作提供支持,尽可能的使SPEC易于上手,从贴近工作流程和节点的角度来进行优化;另外也应提供规范工作流程的方法,使得每项工作有据可依,减少执行者的风险责任。
从部门职能角度来分析,以房地产企业为例,常见的部门设置包括设计、工程、成本合约、采购、租售、开发等,其中涉及SPEC的主要部门为设计、工程、成本合约、采购等,相应部门的任务和期望见表2。部门最关心其所承担责任的工作的完成质量,也是部门希望获得专业支持和服务的动机,例如:因为工作量大,没有足够时间完成;能力不足或存在风险;能从专业机构获取更多的信息,得到更好的建议,提高工作成绩。
3.1.2 项目各阶段的需求
(1)项目定位阶段
项目定位是为了确定目标、方向和路线,以提高获取最大收益的几率。项目定位有两个重点:一方面是市场分析,研究项目的价格和客户群,使设计更加合理,使项目更加符合客户的期望;另一方面是实施规划即实现目标的计划,特别是建筑建造的方案和路径,并以此确定项目的成本。
该阶段企业需要建材、建筑技术方面的支持,希望了解国家的相关政策、最新的建筑技术、针对不同客户群的应用关键技术和材料的可行性等。
(2)设计阶段
设计阶段涉及建筑、结构、机电、幕墙、精装、景观、标识等多个领域,需要对建筑产品的种类、系列、参数、成本等进行确定。对于多数设计部门,因人员配备有限,往往一个专业只有一名技术人员,因此最需要在设计图纸审核、建筑产品咨询等方面获得帮助与支持:辅助承担一部分工作,或者简化技术人员的工作;多一道检查把关,减少技术疏漏;能够及时获得技术、设备、材料方面的信息,完善和优化设计。
该阶段还需要第三方顾问公司对设计院的设计和产品选用提供评价和建议;设计院在设计过程中也需要供应商和产品信息,保证设计意图的可实施性和成本的可控性。
(3)招标阶段
招标阶段是对建筑材料和产品及其供应商和施工企业的筛选,也是成本及合约的确定阶段。期间房地产企业需要完整的招标技术文件,对不明确的问题予以澄清和界定,对技术疏漏进行弥补,对责任进行明确划分;希望能形成对投标企业的生产、采购、运输、安装等提出明确要求的完整技术文件;希望能有第三方顾问公司在评标过程中提供咨询,协助作出合理的选择。
(4)施工阶段
施工阶段是建筑工程中历时最长的阶段,也是建筑工程是否达标的决定性阶段。房地产企业出于对利益最大化的考虑,希望工程进度、成本和质量三者关系能求得最佳。
影响进度和成本的重要事件是变更和洽商,有效规避变更洽商的方法很多,例如:在审核施工方案时获得支持或方法,减少因预留条件不符或其它疏漏而造成的变更;明确施工边界,减少因边界不明造成的额外支出;在材料变更审核、材料检验等方面获得专业支持。
在工程质量方面,基于目前我国工程建设企业和人员的水平参差不齐、职业素养普遍较低、偷工减料等违反职业道德的现象普遍,面对材料规格标准混乱、随意变更施工工序、降低隐蔽工程验收标准、减少合规施工措施、以假乱真以次充好等问题,迫切需要专业公司介入,以期快速改变局面。
(5)验收及运行调试阶段
通过调研发现,许多技术系统在验收及运行调试环节并不能及时发现问题,交付后,系统却无法正常运行。加之系统由物业管理公司运营,没有足够的技术能力管理和维护系统。因此,需要有一套完整、便捷的技术文件,对技术系统和零部件的运行、管理、维护方法进行详细的说明,从而指导物业管理公司的运维工作。
3.2 基于未来发展需求的分析
建筑设计标准化是建筑工业化重要的基础和前提,实施设计标准化的终极目标是将建筑构件的类型、规格、质量、材料、尺度等统一标准,将其中建造量大、使用面广、共性多、通用性强的建筑构配件及零部件、设备装置,经过综合研究编制成配套的标准设计图和SPEC,指导建筑构配件、零部件、制品、材料、卫生技术设备、建筑物和它的各部位统一参数,形成有序的工厂流水生产,现场装配化干法施工作业,运用先进的科技手段实现设计施工的一体化,满足建筑工业化全过程对生产要素进行集成和系统性整合。
SPEC作为实现设计标准化强有力的手法之一,能从根基即建筑产品上真正规范建筑工程。在工程建设中,建筑产品的需求量大,品种规格繁杂,供应来源广泛。SPEC从统一建筑产品的选用标准入手,尽可能减少材料/设备类型,统一建筑模数,形成建筑设计标准化,在提高建筑施工质量和效率的同时,降低成本和能耗。
4 建筑设计管理中SPEC应用
SPEC是设计和施工之间的桥梁,是对设计图纸的深化和细化,应用面极其广泛,能指导建筑产品选用、行使设计复审的义务,也能彰显产品标准和工程标准双管齐下的必要性,强调环保性能要求和作为运维助手的要求。
4.1 指导精准选用建筑产品
建筑产品是整个工程建造的核心。对选用满足质量要求“最低价格”的建筑产品,是工程投资方和建设者追求的理念。
SPEC以现行建筑工程标准和建筑产品标准为基础,对设计图纸中材料、设备和系统的技术要求进行详细的文字描述,是项目标准。如何理解SPEC是项目标准?使用图3形象地进行诠释,横坐标代表建筑产品的价格,纵坐标代表建筑产品的性能指标,假设一个项目指定使用性能指标在Ⅲ档的产品即可满足要求,则详细分析如下:
(1)厂家1和厂家2的产品,因其性能低,不能满足项目要求,直接淘汰。
(2)厂家5和厂家6的产品性能虽高于项目要求,但价格太高,也不能入围。
(3)厂家3和厂家4的产品性能指标与项目要求档次吻合,但厂家4的产品价格高于厂家3,所以厂家4同样惨遭淘汰。
所以,项目最终选择厂家3的产品,它的性能指标满足项目要求,并且价格相对较低。SPEC就是根据客户具体项目的档次要求,量身定制建筑产品选型标准,追求最佳性价比。
4.2 行使设计复审的义务
编制SPEC以设计文件为依据,必须与设计保持一致,不能“两张皮”。在编制SPEC时,一旦发现设计有问题,必须第一时间进行汇报、沟通,所以说SPEC是对设计的再次审查,承担设计复审的义务。
以某住宅地下室防水为例,原设计存在的问题是:侧墙采用聚氨酯防水涂料和SBS高聚物改性沥青防水卷材的构造做法中,这两种材料不相容,不能紧密相连。修改设计后采用3厚SBS高聚物改性沥青防水卷材(热熔),不仅使设计和构造做法合理化,更重要的是节约投资(该项目约节省55元/m2)。设计修改前后侧墙的构造做法见表3。
由于设计人员往往对材料特性及构造做法研究不深;但SPEC编制人员,都是专门从事建筑产品应用研究的专业技术人员,对材料特性及构造做法烂熟于心,能真正挑起SPEC编制和设计复审的双重大梁。
编制SPEC时同步对设计所行使的复审,并不能取代专业审图公司的工作,原因:一是复审内容仅限于建筑产品应用方面,属于局部的审核工作;二是复审类似顾问咨询公司的工作性质,不能与专业审图公司的工作性质并驾齐驱。
4.3 产标和工标“双管”齐下
企业生产的建筑产品首先需满足现行国家/行业产品标准,才能正式投放市场;而用于不同建筑部位的产品同时还需满足相关的工程标准。以地下室防水工程所使用的弹性体改性沥青防水卷材为例,分析编制SPEC需同步列出产品标准和工程标准的必要性。
表4的可溶物含量、低温柔性、热老化低温柔性,这三项指标在工程标准和产品标准中要求一致;但拉伸性能在工程标准中强调要求纵横向都需达到目标值800,产品标准没有强调纵横向;不透水性在工程标准中要求保持120min,在产品标准中要求只保持30min即可。
为此,企业生产的不同档次产品,在工程不同部位使用时,需结合相关的工程标准进行选型。SPEC列明工程标准和产品标准,缺一不可,双管齐下,保证建筑产品的正确选用。
编制SPEC时,面对国家标准、行业标准、地方标准和企业标准等众多庞杂的标准体系,在不同的使用条件下准确选择应当依据的标准和相应标准的关键条文,做到不漏项,需要SPEC编制人员极高的专业素养,在开展具体编写工作前,对每类SPEC适用的工程标准、产品标准进行深入的研究至关重要。
4.4 强调环保性能要求
设计有节能篇,但无环保篇及其指标约束。绿色环保是建筑选材永恒的话题,SPEC对所选用产品要求必须满足相关标准规定的环保性能,下面举例说明。
(1)幼儿园运动场场地合成材料面层除满足物理机械性能的规定外,还需满足有害物质限量的规定。
(2)室内陶瓷砖除满足理化性能的规定外,还需满足环保性能的规定。
(3)室内地面用天然防滑大理石板材除满足物理性能的规定外,还需满足放射性能的规定。
像上述选材时强调环保要求的情况不胜枚举,SPEC编制时,需根据材料使用场所有针对性地把好绿色环保关,摈弃污染环境、不利健康的材料。
4.5 运维助手
项目竣工验收时,竣工文档中不可或缺的应包括SPEC,这是由于建筑投入运营后,维护保养在所难免,尤其是当材料/设备出现故障或损坏时,需按照SPEC规定的档次和性能指标予以更替。竣工文档中一旦缺失SPEC,则无从查找发生故障或损坏的材料/设备档次和性能指标,将给更替工作带来无尽的障碍和困难。
充分发挥SPEC对建筑产品应用的技术主导作用:选用标准统一,适用度高,全面提升项目建设管理效率,是监管的有力保障。
5 结语
在建筑设计领域,伴随BIM的普及应用,建筑师的工作方式正在从二维图纸向三维协同方向发生革命性的转变。SPEC创立了一种新的设计文件形式,使建筑产品技术信息作为单独的设计文件参与指导工程建设,为工程质量保驾护航。利用BIM制图时,构件/设备都带有明确的属性信息,SPEC专攻建筑产品的属性方向,SPEC与BIM的有机融合,为房地产企业、设计、施工、监理、物业等各方之间创建了用于信息共享和高效运转的基础平台。将来,通过研究建筑产品SPEC分类编码与BIM中产品信息分类代码的协调统一和映射关系,使纸媒的设计变成信息综合的套餐式服务成为现实。
[2] 中华人民共和国住房和城乡建设部建筑市场监管司.《关于征求在民用建筑工程中推进建筑师负责制指导意见(征求意见稿)意见的函》建市设函[2017]62号[EB/OL]. (2017-12-11) .http://www.mohurd.gov.cn/wjfb/201712/t20171213_234337.html.
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[5] 教育部体育卫生与艺术教育司,等.GB/T 19851.11-2005中小学体育器材和场地第11部分:合成材料面层运动场地[S].北京:中国标准出版社,2005.
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[7] 咸阳陶瓷研究设计院,等.GB/T 4100-2015陶瓷砖[S].北京:中国标准出版社,2015.
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