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KEP到KSI内装部品的展望

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《建筑学报》2014年第八期

1内装部品体系的发展基础

1.1部品专用体系和通用体系日本住宅公团在兴建公共住宅的同时,带动了同一规格部品的批量生产,使住宅标准化部品进行批量化生产成为了可能。1959年,日本制定了KJ(KokyoJutaku)规格部品认证制度,但由于KJ部品的尺寸、材料只能由公团规定,使得生产单一规格的部品厂商之间不存在良性竞争,因而KJ部品在1970年代逐步淡出视线。作为推动部品产业化发展的重要举措,日本建设省成立了(财)住宅部品开发中心,制定了BL(BetterLiving)优良住宅部品认定制度,并于1974年开发BL部品。从KJ部品向BL部品的发展,是一个从“大量少品种”向“少量多品种”生产的转变过程,也是一个从部品开发到部品集成的过程,并最终指向系列化部品产业化的发展。“少量多品种”避免了批量生产下同一种部品的一味复现,各种类型的部品在通用化的体制内可以灵活的更换。相比之下,KJ规格部品认证制度可以被看作是部品的专用体系,由日本住宅公团制定生产标准、选用类型,并应用于公团住宅建设中。BL优良住宅部品认证制度则是一种部品的通用体系,只是提出了通用部件要求的最低标准。民间厂家可以变通的自行设计、研发符合要求的多样化适用部品。这种通用体系的构建,完善了日本住宅工业化和住宅部品产业化的发展,公共住宅得以全面实施部品化。

1.2多样化内装部品体系日本战后的批量建设在持续了30年之后,住宅需求由注重数量转向了注重质量。随着日本住宅系统研发的深入,住宅部品产业化趋向成熟。BL认证部品的普及,使得部品的规格化、标准化以及基本性能方面都得到了全面提高。从1973年开始、一直持续到1981年的日本KEP开发,彻底转变了既定的单一模式,更为强调研究住宅部品生产的合理化和产业化,以通用体系部品间的组合实现灵活可变的居住空间。随着时代的发展,如何解决居住者多样化的居住要求成为了突出问题。日本公营集合住宅于1976年开发的NPS体系,是一种为解决SPH不足而建立的多样化公共住宅标准设计,从而有效地解决了这个问题。SPH是针对套型的标准化设计,而NPS是标准设计体系。因此,从SPH到NPS的进化发展,也是一个从“大量少品种”向“少量多品种”标准设计的转变过程。日本部品产业化的稳步发展为日本住宅工业化奠定了坚实的现实基础,也为逐渐开始CHS体系研究打开了新的契机。作为原日本建设省(现国土交通省)为了提高居住水平和振兴住宅相关产业的重要研究内容,1980年开始的CHS在结合了KEP高效的供给形式和NPS多样化的居住方式的基础上,逐步成为了综合性开发的住宅体系。在结合了KEP高效的供给形式和NPS多样化的居住方式的基础上,逐步成为了综合性开发的住宅体系。这种新住宅建筑体系目的是为了提高住宅的耐久性和社会性;同时也为部品产业化搭建了优质平台,便于内装部品的灵活更换,最终实现住宅长寿化。其具有高耐久性的建造方式,灵活可变的居住方式,以及维修管理系统,也预示了公共住宅将向可持续发展型的SI住宅升级换代。

1.3可持续内装部品体系如果将CHS住宅体系作为日本住宅建设系统式开发的基础性成果,那么KSI则是走向成熟的标志性成果。基于20世纪末全球范围内提出的可持续发展理念和日本住宅工业化水平的不断提高,加之日本在1997年提出了“环境共生住宅”“资源循环型住宅”的绿色理念,KSI住宅应运而生。KSI住宅秉承了分离体系,但在住宅设计理念、技术研发、部品集成等方面有了全新升级。进入21世纪以来,日本在集合住宅建设项目中全面推广和实施了KSI住宅技术。KSI体系明确了支撑体和填充体的分离。其支撑体部分强调主体结构的耐久性,满足资源循环型社会的长寿化建设要求,而其填充体部分强调内装和设备的灵活性和适应性,满足居住者可能产生的多样化需求。KSI创造了可持续居住环境的最成熟体系,对于建设资源节约型、环境友好型社会等方面都具有重要意义。

2四大内装部品体系的构建

2.1KEP开放性体系KEP(KodanExperimentalHousingProject)国家统筹试验性住宅计划(1973-1981),日本住宅公团开发的“由工厂生产的开放式部品形成的住宅供应系统”,以实现住宅部品生产合理化为目标,彰显了住宅的多样性、可变性和互换性。KEP构建了开放性的住宅建筑体系,改变了程式化的住宅供应方式;并以住宅工业化技术手段作为技术保障,开发适用于该体系下的通用性部品,满足居住者对住宅灵活性与适应性的需求。

2.1.1KEP的居住者参与机制KEP的重要思路就是让居住者参与到设计环节和建造过程之中,改变住宅被全权控制在规范流程之内的模式,将灵活可变的居住空间交由居住者自己决定。在住宅建设之初,就充分考虑了对套内可变空间的塑造,因此将整个住宅设计和建造过程分为四个阶段进行(表1)。

2.1.2KEP的目录式选择KEP目录式住宅设计系列(KEPSystemCatalogue)的中心思想是向居住者提供一个开放性的可变居住空间,通过不同部品的组合实现住宅的灵活性与适应性(图3)。KEP作为住宅建筑体系的研究,实现将主体预制化、内装板式化、水相关部分整体化等各种技术集成综合开发,形成了一种菜单式的选择模式,从而通过部品完成内装、通过目录实现设计。此外,KEP对住宅部品群的分割方法、界面衔接、成立条件等技术组合都做了有意义的研究。KEP中所有的部品设计需要遵守结构体和设备体中相应的尺寸模数关系,同时着重部品和接口专向设计,保证部品的通用性、互换性和兼容性。KEP提出住宅部品的分割规则,即对部品群(整体卫浴、集成厨房、系统收纳等)实行统一的规格标准,工厂预制、现场装配。部品群的灵活性与适应性改变了早期住宅工业化封闭的体系,建立了住宅内装部品生产的开放系统,也促进了与之相应的住宅产业同步发展。

2.2NPS新标准体系NPS(NewPlanningSystem)新标准设计体系,日本统称为“公共住宅设计计划标准”,是能够适应设计多样化的新系列。NPS实施的意义在于为创造灵活性与适应性的居住空间提供了方法准则,并促进住宅产业化发展。考虑到工业化时代的生产方式,NPS通过结构主体系统和设备系统分离,既可以维持一定的框架,又形成可自由变换的多样性居住空间。结构体的标准化是新标准设计体系建立的基础,即基本结构平面标准化。内装部品的标准化则是促进综合性标准设计系统的构建。

2.2.1NPS的面积系列分类NPS设计以长期居住为前提考虑套型的设计,由按照套型分类转变成按照面积系列分类(表2),以不同的面积系列对应居住者多样化居住要求,同时不同的面积类型也反映出了不同的套型构成。

2.2.2NPS的系列化平面设计NPS的主要特征是形成系列化平面,通过不同的面积类型选择与组合模式,实现住宅总体布局上、住栋设计上的多样化,以及在套内空间上也有一定的突破。采用“比例标准化”,居住者可以根据实际情况决定平面大小。具体而言,在住栋设计方面,NPS根据不同的建设条件,统一套型进深,实现了把不同套型拼接起来的混合住栋(图4)。在套内空间设计方面,采用了灵活可变的隔断,如轻质隔墙、柔性遮挡、隔断家具等,大大提高了套内空间的自由度。

2.3CHS综合性体系CHS(CenturyHousingSystem)百年住宅体系,是为居住者持续提供舒适的居住生活而建立的,包含设计建造、生产供给、维护管理等全过程在内的综合性住宅建设体系。CHS的意义在于通过确保住宅的功能耐久性和物理耐久性,实现长寿化的百年住宅建设目标(图5)。其中,前者指住宅在功能上的灵活性与适应性,是满足成长中家庭需求变化的发展条件;后者针对住宅主体的寿命,耐久性高的结构主体是社会资产的构成基础。两者同步推进,才能真正实现CHS百年住宅建设的构想。

2.3.1CHS的设计原则日本在1988年,围绕CHS开始了“百年住宅建设系统认定事业”,一直持续到今天,并为此制定了《百年住宅建设系统认定基准》。这项基准给出的六项基本原则,在明确住宅的必要性能和促进住宅长寿化上起到了重要的先导作用。除此之外,国内外研究中还有一些对CHS的概括,例如CHS基本条件[1]、CHS设计六要素[2]等(表3)。这些概括总结之间存在彼此重叠的内容,但恰恰说明了CHS的重要性。CHS就是要在住宅设计之初就预见性地提供可变居住空间以应对成长中的家庭变化(图6)。

2.3.2CHS的部品群划分在CHS众多的原则、要点中,将部品群按照耐用年限划分,并采用优先滞后的原则进行连接是其独有的思想。在不损伤住宅本体的前提下进行部品更换,这就需要部品处于相对独立的状态,更换其中某一个临近使用年限的部品时,不至于影响到其他耐久年限较长的部品。早期的工业化住宅只考虑到主体结构层面的标准化,而CHS则是同时协调主体结构部品群和内装部品群的尺寸、定位、相互关联。通过模数化设计与系列化设计,建立统一的协调模数网格体系,实现结构、部品、设备之间的有机结合。针对“部品群耐用性等级”,CHS划分了5种类型,耐用年限分别为04型3~6年,08型6~12年,15型12~25年,30型25~50年,60型50~100年。建立不同耐用年限的部品群可以降低住宅改建的成本和难度,也使得住宅的居住性能得到长效保证,大大延长了住宅的寿命。

2.4KSI适应性体系KSI(KikouSkeletonInfill)机构型SI住宅,是日本UR都市机构将SI住宅理论应用于公共住宅工业化生产实践中,有效利用资源,减少建筑废弃物,其绿色营造、生产、再生方式实现了公共住宅的可持续发展[3]。支撑体S(Skeleton)由住宅的结构主体、共用设备组成,具有100年以上的耐久性,提高了住宅在全生命期内的资产价值。填充体 I(Infill)由各内装部品和设备组成,具有灵活性和适应性,提高了住宅在全生命期内的使用价值。

2.4.1KSI的长寿化理念KSI体系秉承长寿化住宅建设理念(图7)。第一,实现真正的百年住宅建设。KSI综合开发出长期耐久性住宅,将日本之前50年的耐久年限全面提升到100年。因为建筑生命周期延长,相应的节约建设成本、降低能源消耗、构建可持续发展社会的优势得以更好展现。第二,延续对可变居住空间的推广。通过促进相关部品产业发展,全面提高产业层次,更好的实现空间灵活性与适应性。第三,创造了可持续居住环境。有利于延续城市历史文化、构建街区独特风貌,使居住者在物质(满足居住)和精神(美好回忆)两方面得到保障。

2.4.2KSI的内装部品体系集成KSI体系结合可持续发展理念,在KEP、NPS、CHS体系的研究成果之上,对内装部品进行了全面升级,更为强调适应性的开发,形成了健全的内装部品体系集成(图8)。KSI适应性内装部品体系的不断健全,为居住者自主参与设计提供了更为可靠的现实基础,使其可以决定居住单元的内部分隔、甚至是立面造型。居住者根据自己不同的生活方式和爱好进行灵活的空间划分、内装布置,满足多样化的需求,实现个性化的住宅设计。

3内装部品体系的实践

3.1内装部品体系的综合实践KSI住宅实验楼于1998年建于日本UR都市机构的住宅技术研究所内,是最具代表性的典型KSI住宅。KSI住宅实验楼总建筑面积约为500m2,建筑主体结构中采用了无承重墙的纯钢架结构,使用高品质混凝土,对柱、梁、板进行了优化配置,不仅增强了结构体的耐久性,而且提升了填充体的可更新性。KSI住宅实验楼内的4个套型各具特色,且各有侧重点的进行了不同材料、技术、工法塑造可变空间的实验,其中三个是供部品企业研究开发,一个(203室)是由UR都市机构自主研发(表4、图9、10)。KSI住宅实验楼通过将SI体系的分离技术与高度集成的现代化建材和工法相结合,实现可变性和可持续性发展的需求。截至目前,研究所仍然对这栋住宅进行着持续研究,从而探索能够满足居住者各类生活和工作方式的新集合住宅形式。

3.2内装部品体系的实践价值内装部品开发逐渐主导住宅设计策略。日本的住宅部品开发并不是以某个通用的住宅标准为前提,而是将住宅部品作为住宅组成要素进行开发。因此在设计之初,摆脱了传统设计思路中首先要对建筑功能与形式的推敲,取而代之的是充分考虑内装部品对住宅面貌与品质产生的影响。适应性内装部品体系迎合可持续性发展。作为KEP、NPS、CHS体系的发展,SI适应性内装部品体系综合了绿色低碳、低能耗的技术应用,成为了当今、乃至未来发展的重要方向,是建设高品质住宅的有效途径。只有把人们对居住的现实需求与整体的未来发展结合起来,才能不断提升住宅的资产价值、使用价值和社会价值,保证其发展的可持续性。

4KEP到KSI的借鉴意义

纵观日本住宅建设从KEP到KSI的发展历程,对于我国的住宅设计与建设有很多有价值的启示。在这一过程中,我们所认识和学习到的不只是其各个时期具体的技术要点和实施手段,更应是推动其发展的内在因素、先进理念(图11)。符合可持续发展建设理念、以建设长寿化住宅为目标的适应性内装部品体系正引领新型住宅产业发展,这也预示着未来高品质住宅建设的方向。

4.1建筑主体和内装部品分离为必要前提采用新型工业化建造方式和技术集成,建设高效、设计及工艺精准、技术尖端的新型工业化住宅,以适应当今社会发展模式。建筑主体和内装部品的分离,是实现可变居住空间的前提,同时也是实现住宅全生命周期最大价值的条件。坚持将SI体系整体性实施于项目建设全过程,合理确定设计发展方向和技术实施重点,从而真正提高结构主体耐久性和内部空间的灵活适应性,为实现建筑可持续建设提供现实保障。

4.2嵌入式部品群的建立为控制实施手段开发高度整合的部品群,以大幅提升部品的附加价值。部品群建立的目的就是通过部件级的标准化,达到部品的多样化,是部品库优化的重要途径。随着时代发展,部品库的规模越来越庞大,需要我们有效地采取控制手段,控制主要的部品群种类,如整体卫浴、集成厨房、系统收纳等,将这几种大类别的部品群以模块形式整体嵌入住宅中。部品群简化了设计和订购的流程,增加了其流动性能,提高了部品群整体稳定性,更为重要的是为居住者提供了丰富的组合选择。

4.3建立完善的内装部品集成为发展途径住宅部品作为工业化应用技术的新载体,彻底改变了住宅的面貌,提高了住宅的质量。住宅内装部品工业化的基础是在满足居住者不同生活方式和居住需求的同时,形成新的供给方式。通过最大限度实现内装部品集成,有效解决住宅工业化中标准化与多样化之间的矛盾,大幅提高工业化成品住宅的整体水平,为居住者提供高质量的居住保障,延长住宅的有效寿命,最终实现住宅建设的可持续发展。

作者:秦姗伍止超于磊单位:中国建筑标准设计研究院

建筑学报责任编辑:杨雪    阅读:人次
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