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1.内容提要 建筑构造作为建筑的物质构成要素，是建造技术的重要组成部分。构造技术反映了整个社会的组织——选择和制造建筑材料的方法、构件组合的方式、组织建造的方法、人工分配的方法、经济核算以及人们的决策对生态的影响等等。因此，构造技术的研究作为创新规律的一部分与建筑教育和实践中通常强调的空间、功能、形式等“内核”同样重要。 本书以建筑学视角切入，从生产力、构造组合原理和系统设计方法等不同方面对建筑构造的历史发展规律进行了总结，形成了建筑构造技术的发展框架：即建筑构件的生产模式、建筑构造工艺以及建筑构造系统组合方式的演变。在该框架内研究各个方向的发展趋势及其相互作用关系。在理论研究的基础上，结合当下国内外建筑工业化的发展趋势，拓展了新的基于制造业流程控制的建筑产品构造设计方法，并应用于可移动铝合金建筑产品研发中，实现了高品质的建筑产品设计与生产制造，实现了从理论到应用的升华，对本土的建筑技术教育发展以及工业化背景下的建筑设计与构造技术的结合提供了重要的理论依据和实践指导。 2.序一 2013年秋天，我在参加江苏省科技论坛“建筑工业化与城乡可持续发展论坛”上提出：建筑工业化是建筑学进一步发展的重要抓手，也是建筑行业转型升级的重要推动力量。会上我深感建筑工业化对中国城乡建设的可持续发展将起到重要促进作用。2016年3月5日，第十二届全国人民代表大会第四次会议政府工作报告中指出，我国应积极推广绿色建筑，大力发展装配式建筑，提高建筑技术水平和工程质量。可见，中国的建筑行业正面临着由粗放型向可持续型发展的重大转变。新型建筑工业化是促进这一转变的重要保证，建筑院校要引领建筑工业化领域的发展方向，及时地为建设行业培养新型建筑学人才。 张宏教授是我的学生，曾在东南大学建筑研究所工作近20年。在到东南大学建筑学院后，张宏教授带领团队潜心钻研建筑工业化技术研发与应用十多年，参加了多项建筑工业化方向的国家级和省级科研项目，并取得了丰硕的成果，建造·性能·人文与设计系列丛书就是阶段性成果，后续还会有系列图书出版发行。 我和张宏经常讨论建筑工业化的相关问题，从技术、科研到教学、新型建筑学人才培养等等，见证了他和他的团队一路走来的艰辛与努力。作为老师，为他能取得今天的成果而高兴。 此丛书只是记录了一个开始，希望张宏教授带领团队在未来做得更好，培养更多的新型建筑工业化人才，推进新型建筑学的发展，为城乡建设可持续发展做出贡献。 3.序二 建筑构件的制作、生产、装配，建造成各种类型建筑的方法、模式和过程，不仅涉及过程中获取和消耗自然资源和能源的量以及产生的温室气体排放量（碳排放控制），而且通过产业链与经济发展模式高度关联，更与在建筑建造、营销、运营、维护等建筑全生命周期各环节中的社会个体和社会群体的权力、利益和责任相关联。所以，以基于建筑产业现代化的绿色建材工业化生产——建筑构件、设备和装备的工业化制造——建筑构件机械化装配建成建筑——建筑的智能化运营、维护——最后安全拆除建筑构件、材料再利用的新知识体系，不仅是建筑工业化发展战略目标的重要组成部分，而且构成了新型建筑学（Next
Generation Architecture）的内容。换言之，经典建筑学（Classic
Architecture）知识体系长期以来主要局限在为“建筑施工”而设计的形式、空间与功能层面，需要进一步扩展，才能培养出支撑城乡建设在社会、环境、经济三个方面可持续发展的新型建筑学人才，实现我国建筑产业现代化转型升级，从而推动新型城镇化的进程，进而通过“一带一路”战略影响世界的可持续发展。 建筑工业化发展战略目标是将经典建筑学的知识体系扩展为新型建筑学的知识体系，在如下五个方面拓展研究： （1） 开展基于构件分类组合的标准化建筑设计理论与应用研究。 （2） 开展建造、性能、人文与设计的新型建筑学知识体系拓展理论与人才培养方法研究。 （3） 开展装配式建造技术及其建造设计理论与应用研究。 （4） 开展开放的BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）技术应用和理论研究。 （5） 开展从BIM到CIM（City Information Modeling，城市信息模型）技术扩展应用和理论研究。 本系列丛书作为国家“十二五”科技支撑计划项目2012BAJ16B00“保障性住房工业化设计建造关键技术研究与示范”，以及2013BAJ10B13课题“水网密集地区村镇宜居社区与工业化小康住宅建设关键技术与集成示范”的研究成果，凝聚了以中国建设科技集团有限公司为首的科研项目大团队的智慧和力量，得到了科技部、住房和城乡建设部有关部门的关心、支持和帮助。江苏省住房和城乡建设厅、南京市住房和城乡建设委员会以及常州武进区江苏省绿色建筑博览园，在示范工程的建设和科研成果的转化、推广方面给予了大力支持。“保障性住房新型工业化建造施工关键技术研究与示范”课题2012BAJ16B03参与单位南京建工集团有限公司、常州市建筑科学研究院有限公司及课题合作单位南京长江都市建筑设计股份有限公司、深圳市建筑设计研究总院有限公司、南京市兴华建筑设计研究院股份有限公司、江苏省邮电规划设计院有限责任公司、北京中外建建筑设计有限公司江苏分公司、江苏圣乐建设工程有限公司、江苏建设集团有限公司、中国建材（江苏）产业研究院有限公司、江苏生态屋住工股份有限公司、南京大地建设集团有限责任公司、南京思丹鼎建筑科技有限公司、江苏大才建设集团有限公司、南京筑道智能科技有限公司、苏州科逸住宅设备股份有限公司、浙江正合建筑网模有限公司、南京嘉翼建筑科技有限公司、南京翼合华建筑数字化科技有限公司、江苏金砼预制装配建筑发展有限公司、无锡泛亚环保科技有限公司，给予了课题研究在设计、研发和建造方面的全力配合。东南大学各相关管理部门以及由建筑学院、土木工程学院、材料学院、能源与环境学院、交通学院、机械学院、计算机学院组成的课题高校研究团队紧密协同配合，高水平地完成了国家支撑计划课题研究。最终，整个团队的协同创新科研成果：“基于构件法的刚性钢筋笼免拆模混凝土保障性住房新型工业化设计建造技术系统”，参加了“十二五”国家科技创新成就展，得到了社会各界的高度关注和好评。 最后感谢我的导师齐康院士为本丛书写序，并高屋建瓴地提出了新型建筑学的概念和目标。感谢东南大学出版社及戴丽老师在本书出版上的大力支持，并共同策划了这套建造·性能·人文与设计丛书，同时感谢贺玮玮老师在出版工作中所付出的努力，相信通过系统的出版工作，必将推动新型建筑学的发展，培养支撑城乡建设可持续发展的新型建筑学人才。 东南大学建筑学院建筑技术与科学研究所 东南大学工业化住宅与建筑工业研究所 东南大学BIMCIM技术研究所 东南大学建筑设计研究院有限公司建筑工业化工程设计研究院 2016年10月1日于容园·南京 4.前言 建筑构造是建造技术教育的重要组成部分。构造技术反映了整个社会的组织——选择和制造建筑材料的方法、构件组合的方式、组织建造的方法、人工分配的方法、经济核算以及人们的决策对生态的影响等等。在之前的建筑历史研究中我们通常只关注了空间、图像，而忽略了构成它的要素。高品质的建筑需要高品质的思想，而高品质的构成要素和建造方法是这个思想中必不可少的，构造技术的进步最终会成为提高建筑品质卓有成效的推动力。因此，构造史的研究作为创新规律的一部分与建筑教育和实践中通常强调的空间、功能、形式等“内核”同样重要。 本书从建造的角度出发，从生产力、构造组合原理和系统设计方法等不同方面对建筑构造的历史发展规律进行了总结，并针对当下国内外建筑产业化发展的趋势，提出了新的基于制造业流程控制的建筑产品构造系统设计方法。研究主要包括以下几方面工作： 首先，通过回溯建造的历史发掘建筑构造技术发展规律。从不同历史阶段的、不同地域的、有代表性的建造实践中，总结出建筑构造原则、建筑构成要素以及建筑有机性的发展，作为构造技术发展规律的理论基础。 其次，在建筑学视野下研究了构造系统各方面的历史发展，建立了构造技术发展框架：建筑构件的生产模式、建筑构造工艺，以及建筑构造系统组合方式演变。前两者是显性的，是构造技术发展的外延；第三个要素则是隐性的，是构造技术发展的内涵。这三者的发展既有层层递进的结构关系，又有相互交叉的并行关系：生产技术的变革是构造进步的原动力，构件生产模式的演变是构造工艺进步和系统组合方式变化的基础；而最终系统组合方式的发展又会促进生产模式与构造工艺的继续革新。 最后，本书从当下制造业发展趋势出发，建立了基于开放的闭环的建筑产品构造设计方法，并应用于可移动铝合金建筑产品研发中，实现了高品质的建筑产品设计与生产制造。 5.目录 第一章绪论1 第一节迈向产业化时代的当代中国建筑业1 第二节构造技术研究的重要性2 第三节研究框架19 第二章从局部到整体23 第一节建筑构造原则24 一、 需求原则24 二、 质量原则33 三、 经济原则53 四、 可持续原则59 第二节建筑构成要素的发展74 一、 凸显的“框架”75 二、 分离的“围护体”77 三、 进化的“基础”80 四、 扩展的“设备”82 五、 建筑的“无名性”85 第三节建筑的“有机性”87 一、 “自然”“机器”还是其他？87 二、 抽象的自然89 三、 精确的机器92 四、 “塑性”的整体95 第三章建筑构件生产模式的演变102 第一节标准化103 一、 标准材料103 二、 标准工艺104 第二节从手工艺到机器制造107 一、 手工艺：现场制造107 二、 机器制造：工厂化生产111 第三节批量定制113 一、 可变性生产：面向市场的通用机械114 二、 机器进化：走向全面的信息化控制117 三、 劳动力解放：改变建造者的角色121 第四章建筑构造工艺的进步124 第一节单项构造技术的发展124 一、 契合构造126 二、 固定连接构造128 三、 可变连接构造130 四、 运动构造133 五、 折叠构造135 六、 弹力构造138 第二节集成构造技术的发展138 一、 模块化：来自汽车制造业的启示138 二、 预制装配建造的发展142 三、 建筑模块化装配技术144 第三节装配“句法”154 一、 模数协调154 二、 公差控制158 第四节构造技术创新方法的变革162 一、 材料创新——工艺革新的起点162 二、 物理模型研究——结构找形的基础167 三、 计算机辅助设计与制造——复杂形体的“智能生成”171 四、 建造实验——性能提升177 第五章建筑构造系统组合方式的演变185 第一节封闭的传统系统：区域标准与全能的建筑师185 一、 两种基本建造方式185 二、 限定：区域标准186 三、 整合：全能建筑师189 第二节开放的现代建筑构造系统：从“通用产品”到“形式制造”190 一、 “开放”的起点：“多米诺”原型实验——手工艺与工业化的结合190 二、 “开放”的误区：“通用标准”的虚构与误解193 三、 “折中”的开放：“表皮定制”与线性的流程194 四、 “开放”的局限：滞后的创新研发197 第三节当代建筑构造系统“开放的闭环”：“垂直整合”的定制设计199 一、 建筑产品流程设计的“闭环”：自我革新的工业化住宅产业200 二、 探索制造的本质：深度定制202 三、 垂直整合：并行的流程207 四、 流程整合的技术手段：建筑信息模型214 本章小结219结论222 附录铝合金可移动建筑产品构造系统226 第一节批量定制的可移动建筑产品的发展与问题226 一、 可移动建筑产品的市场需求226 二、 可移动建筑的历史沿革227 三、 可移动铝合金建筑产品实验231 第二节基于“开放的闭环”的研发流程设计233 一、 研发团队与技术手段233 二、 模块化设计与装配技术235 第三节基于整体性能设计的系列零部件237 一、 主体结构237 二、 围护体组件239 三、 基础241 四、 设备体与装修体243 五、 模数协调与公差控制246 第四节装配构造设计248 一、 栓接构造248 二、 卡扣连接251 三、 滑动构造252 本章小结258 参考文献260 |
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