[发明专利]一种用于住宅工业化建造和部品化装配的模块化系统及设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及住宅建筑领域，特别涉及一种用于住宅工业化建造和部品化装配的模块化系统及设计方法。 

背景技术

住房不但是居住文化和现实需求的具体体现，同时也是社会文明和科技水平的综合反映，近一个世纪以来，随着生活方式的变革，中国人的居住形态发生了根本性的改变。改革开放后，人们的居住条件得到了普遍提高。但由于诸多原因，与其他行业的发展比较，我国住宅生产方式是及为落后的，具体体现在应用标准混乱、施工技术粗放、管理系统脱节等整体工业化水平较低，特别是绝大多数住宅还已“毛坯房”的方式交付给使用者，使用者不得不进行二次“装修”，而传统“装修”又是以现场手工作业来完成的，不但带来环境污染和资源浪费等一系列问题，更为严重的是影响建筑安全和使用寿命。建立一套可行的方法体系，推动住宅以成品方式交付，淘汰传统手工操作方式，提高住宅工业现代化水平，是我国住宅产业现代化所面临的现实问题。 

住宅工业现代化的本质是用现代工业的生产方式来建造住宅。其特征包括：标准化设计、工厂化生产、信息化管理、一体化实施。工业时代以工业化为特征，工业化以机器大生产为前提，以工业标准化为手段实现生产效率的最大化。标准化以简化、统一化、通用化、系列化、组合化、模块化为手段，通过综合效率的提高，达到控制成本、提升品质的目的。新型工业标准化体系以模块化设计理论为基础，不但实现标准化的效率，同时提供了一种以标准化为条件的多样化设计方法，而成为现代标准化的最高形式。今天模块化原理以被应用到工业制造的各个领域，而遗憾的是这一系统解决问题的方法，在住宅建设领域却没有得到深刻的理解和广泛的运用。 

模块化方法的本质，就是将系统分解为相对独立的标准模块，通过统一的设计规则，规范各模块接口技术及边界条件，使各模块既能够实现自身的技术演进，又能通过统一的接口条件组成新系统，使产品更新能够以最小的代价，获取最大的效率。用模块化设计原理进行住房过程，也就是分解和组合的过程，由于住房是由建筑结构、围合空间及各种居住生活设施共同构成的复杂系统，如何统一各模块间边界条件，实现顺利组合是关键性技术环节，所谓边界包括两方面；接口技术和几何尺寸，在工业化设计中，运用“模数”方法可以解决标准化过程中各模块间的尺寸协调问题，然而，现行的建筑模数系统存在诸多缺欠，是作为外件的结构体与作为内件的填充体实现模块化的整体装配带来很多问题。 

建筑模数指建筑设计中选定的标准尺寸单位。按《住宅建筑模数统一协调标准》规定：基本模数的数值规定为100mm，以M表示，即1M＝100mm。基本模数的导出模数分为扩大模数和分模数，扩大模数的基数为3M，6M，12M，15M，30M，60M共6个，其相应的尺寸分别为300mm、600mm、1200mm、1500mm、3000mm、6000mm；分模数的基数为1/10M，1/5M，1/2M共3个，其相应的尺寸为10mm、20mm、50mm。建筑空间模数采用扩大模数“3M＝300mm”为进级单位。分模数指整数除基本模数的数值，主要适用于缝隙、构造节点、构配件断面尺寸。这一模数体系的不足有以下几个方面： 

首先，要实现外部结构体与内部填充体的一体化装配的前提条件是设计的一体化，也就是说模数体系应不但能满足建筑设计应用尺寸的要求，还应该满足室内部品设计应用尺寸的要求，然而，现有建筑模数最小的尺寸数字是分模数“10mm”，以10mm为标准单位是无法满足不居室部品设计对尺寸的要求的，如橱柜台面厚度尺寸为36mm、柜门厚度为18mm等均不是10mm的整数倍，当然10mm更满足不了部品设计对细小尺寸的要求。 

其次，采用建筑分模数进行部品尺寸设计存在与空间尺寸的关联问题，建筑分模数是由基本模数“1M＝100mm”分割出的10mm、20mm、50mm，这个尺寸系列在建筑构件中使用可能没有问题，但部品设计使用这个系列不太方便，原因是建筑空间是以“3M＝300mm”作为尺寸进级单位的，分割模数“10、20、50”所形成的尺寸系列，与空间的“300”没有直观的关系，而10、20、50之间也没有直观的关联性，造成整体尺寸系统的无序。