工程質量是建筑業永恒的主題,它不僅影響建筑市場主體的利益,也影響著人民群眾的生命和財產安全。今天結合建設與房地產工程建設實際,講一講工程質量在新形勢下應包含的四大概念,并介紹與工程建設相關的管理標準體系。
一、工程質量的新內涵及制度創新
隨著國家投資體制和工程建設管理體制改革的進一步深化,特別是住房制度改革的深化,社會對于工程質量的期望越來越高,工程質量已經不再是單純追求滿足建筑物的結構安全和使用功能,僅僅滿足符合性要求,完善的工程質量應以顧客滿意為宗旨,內涵包括結構質量、功能質量、魅力質量和可持續發展質量四大新概念。
1.結構質量
結構質量是建設工程質量價值實現的核心,一旦發生結構質量隱患,后果就不堪設想。建設工程結構質量的優劣,不僅決定工程質量的好壞,而且涉及人民生命財產的安全。建筑結構的安全、可靠是建筑工程質量的重要指標。結構安全既包括正常使用條件下的安全、耐久、適用,也包括極端條件下(如地震、臺風、冰凍災害)工程的良性破壞和工程使用人的人身安全。現就目前工程結構質量狀況,從合理壽命、抗災能力、結構優化三個方面來探討結構質量對建筑物質量的作用。
1.1.合理壽命
1.1.1. 工程使用壽命現狀
大型工程項目的結構損壞造成使用壽命縮短的實例不斷映入眼簾,令人十分痛心。
據統計資料顯示,分別建于1984年和1989年的濟南、濰坊機場的跑道早已不能使用;北京三元里立交橋和天津八里臺立交橋,使用不到10年就出現較大裂縫;上海站的枕軌僅使用8年就破損2/3;1980年投入使用的西直門立交橋已經加固;1990年交付的國家奧林匹克體育中心已經大規模修補等等。以上工程主體結構一次使用壽命均不到50年,有的不到20年甚至不到10年。這些80年代的工程按當時設計施工是符合國家規范的,但隨著改革開放的發展,這些結構嚴重的超負荷使用,所以出現了諸多問題。
而近年來一些工程在工程交付不久就出現結構質量問題,雖然不存在安全隱患,但主體結構的裂縫也嚴重影響使用壽命。如2004年就投入建設的沈陽虎石臺公鐵立交橋在建當年準備竣工時發現較大裂縫,致使2009年才交付使用。竣工僅2年的南京漢中門大橋,在2009年12月被發現其花崗巖欄桿出現50多處裂縫,影響正常使用。
由于結構質量不合格,我國建筑物實際使用期限的統計資料顯示出工程使用壽命遠遠低于預期水平。對于辦公樓、住宅旅館、醫院及學校等建筑物,除鋼筋混凝土結構平均使用年限為51年以外,磚石、砌塊結構平均使用年限43.75年,一些建筑在使用過程中存在安全隱患。工業建筑物的結構破損比較嚴重,其結構的使用壽命不能保證50年,這與我國規范規定的普通房屋結構所要求的50年以上或100年及以上的使用年限相差甚遠。
1.1.2結構質量對工程合理壽命的影響
根據《民用建筑設計通則(試行)》,一般認為按民用建筑的主體結構確定的建筑耐久年限分為四級:一級100年以上,適用于重要的建筑和高層建筑(指10層以上住宅建筑、總高度超過24米的公共建筑及綜合性建筑);二級耐久年限為50—100年,適用于一般建筑,三級耐久年限為25—50年,適用于次要建筑;四級為5年以下,適用于臨時性建筑。若對于地基和主體結構發生質量缺陷,是否在合理使用壽命內引起爭議,應首先確定該建筑物的合理使用壽命。根據2001年1月1日實施的《建設工程質量管理條例釋義》規定:工程合理使用壽命是指從工程竣工驗收合格之日起,工程的地基基礎、主體結構能保證在正常的情況下安全使用的年限。工程合理使用年限也是勘察、設計單位的責任年限。
建設工程結構的耐久性與建筑物的使用壽命密切相關,結構耐久性越好使用壽命越長。而工程結構的使用壽命又取決于以下四個方面的因素。
(1)材料的自身特性。以鋼結構為例,由于鋼材的強度主要與受力大小和受力性質有關,如受彎構件,采用高強度的鋼材很容易由撓度或局部失穩控制截面,使強度不能充分發揮;受壓桿件,細長壓桿整體穩定與承載力和鋼材強度無關,可采用低強度鋼材;中長壓桿及短桿,當內力不大時不一定有利;受拉桿件,當桿件內力不大時,采用高強度鋼材使截面過小,可由長細比控制。
(2)結構的設計與施工質量。設計因素如材料的選擇、強度的值、設計計算與構造措施等,施工因素如焊接材料的選擇、防火涂料的選擇、連接處的處理、施工質量控制等,都直接影響結構的壽命。如為了延長工程的使用壽命,鋼結構施工工藝要求涂兩道防銹漆,并且彩鋼板用電鍍鋅且鍍鋅標準為最低180克,需要兩涂兩烘,這樣來增加外圍保護層的抗腐蝕能力,鋼筋的壽命也能延長。
(3)結構所處的環境。外界環境因素對結構壽命的影響十分顯著。以鋼結構為例,在所有環境因素中,鋼筋腐蝕的危害最大。建筑物的鋼筋在干燥環境下是不容易銹蝕的,多數房子在50年里不會因為鋼筋銹蝕而受損,但是在潮濕的環境下或者有氯化物侵蝕的建筑物,一般的邊緣帶、角部、女兒墻較易損壞,鋼筋易銹蝕,保護層易脫落。
(4)結構的使用條件與防護措施。結構的使用條件和特定的防護措施、壽命期間的維護不同,將使結構內在壽命延長。正常大氣環境和應力狀態下,鋼結構大約腐蝕深度為每十年0.4mm(有腐蝕條件的建筑除外)。因此對鋼結構建筑的說明應注明使用條件和維護要求。我國至今對建筑物使用階段的使用安全與維護管理還在逐步規范中。
(5)一次性投資。結構使用壽命與一次性投資有關,一次性投資越大,建筑物的使用年限越長。如歐洲的很多鋼結構建筑物已建造了近百年,至今完好。目前很多業主在選擇鋼結構承包商時,都愿意用較大的成本換取鋼結構的終身保修,這樣的做法雖然一次投資大,但在一定程度上保證了鋼結構的使用壽命。世界預制輕鋼結構建筑系統設計、制造的領先者巴特勒公司的鋼結構建筑都能保證使用百年以上。
1. 2 抗災能力
1.2.1工程抗災能力現狀
隨著人類社會的發展和進步,災害帶來的損失也越來越嚴重。我國是一個多自然災害的國家,地震、風災、水災、火災等災害,均造成過重大損失,尤其是對建筑物。
(1)地震:是迄今具有巨大潛能和最大危害性的災害,我國約46%的城市和許多重大工程設施分布在地震帶上,約2/3的大城市處于地震區,200余座大城市位于地震烈度7度以上地區,20座百萬以上人口的特大城市位于地震烈度8度的高強地震區,歷次地震都不同程度地對建筑物造成了損壞。2008年5月12日,四川汶川地震震級達到里氏8級,地震造成百萬房屋倒塌,千萬間房屋損壞,北川縣城、汶川縣映秀鎮等部分城鎮夷為平地,初步估計此次地震及其引起的次生災害造成災區基礎設施損失超過1800億元。為了減弱地震的損失,現行的2001規范,《建筑抗震設計規范》(GB50011—2001)(2008年汶川地震后作了局部修訂),從2002年1月1日實施,1989和2001規范引入了彈塑性分析法和時程分析法抗震計算,提出了“小震不壞、中震可修、大震不倒”的設防原則。但除此之外,建筑物的受損情況除了與震級作用大小有關外,還跟場地條件、設計、施工等多種因素有關。
(2)風災:全球超過15%的人口居住有熱帶暴風雨危險的地區,如美國東南部、日本、菲律賓等,其中包括我國沿海。另外,東起臺灣、西達陜甘、南迄兩廣、北至漠河,以及湘黔丘陵和長江三角洲,均有強龍卷風。隨著城市經濟的發展,一座座標志性的高層建筑拔地而起,人們更加關心風這個自然因素對高層建筑的影響。美國John Hancock大樓受風災影響,更換了10348塊玻璃,增加預算830萬美元。國內近幾年來建筑物的玻璃幕墻、屋頂搭蓋物被大風吹毀的事例也不少。如浙江大學逸夫樓在一夜大風勁吹下,所有的幕墻玻璃幾乎都被吹毀。至于臺風季節建筑物、結構物、幕墻玻璃及覆蓋物等被風吹毀的事例,在沿海城市更是屢見不鮮。風災的課題,已責無旁貸地展現在今日城市規劃、建筑設計部門、施工單位的面前。如同城市中大氣污染、噪聲污染、光污染、采光權糾紛等環境問題一樣,能否在高層建筑的規劃與布局伊始就周密地考慮到優化風環境,防范不測風災,而進行認真的論證和試驗,這已成為評估城市建設規劃優劣的一個重要衡量指標。
(3)火災:隨著國民經濟的發展和城市化進程的加速、人口和建筑群的密集,建筑物的火災概率大大增加,我國平均每年火災6萬余起(60800次/年),其中建筑物火災占火災總數的60%左右,因火場溫度和持續時間的不同而造成的災害,使不少建筑物提前破損,使更多的建筑物受到嚴重損壞。
(4)水災:我國大陸海岸線長達18000km,全國70%以上的城市,55%的國民經濟收入分布在沿海地帶,每年僅因海洋災害造成的直接經濟損失超過20億元,目前我國1/10的國土、100多座大中城市的高程在江河洪水位以下;我國每年水災導致房屋倒塌發生數十萬到數百萬起,比地震嚴重得多。
1.2.2結構質量對工程抗災能力的影響
隨著科技的進步,房屋不再是為人們提供遮風避雨的場所,有了越來越多的其他功能。然而,當災難來臨,仍有大部分工程抵擋不了強烈的沖擊而紛紛倒下。各種災害往往造成城市建筑物群破壞和倒塌,尤以地震災害為甚。1976年唐山發生7.8級地震,由于沒有抗震設防,造成了24萬人死亡,經濟損失超過百億元,10年過后,這座城市才恢復元氣。而1985年智利瓦爾帕萊索市,同樣是7.8級地震,人口183萬,由于其預先采取了有效的抗震設防措施,只有150人死亡,不到一周,整個城市便恢復原樣。
建筑材料的不同,工程結構的不同,直接影響著工程抗災能力的強弱。
(1)不同年代按不同抗震設防標準修建的房屋,震害明顯不同。我國自1978年開始,不定期頒布和修訂建筑抗震設計規范,形成了不同版本的規范。從各年震害顯示,1990年以后修建的房屋震害情況有顯著減輕的趨勢。1989規范以前,框架結構抗震設計主要基于安全系數法,從1989規范開始,采用了基于以概率理論為基礎的極限狀態設計方法,提出了強度驗算和變形驗算這一更高的要求;在磚混結構方面,人們對圈梁和構造柱重要性的認識也是逐步提高的,1978年以前對6度區磚房沒有圈梁和構造柱的設置要求,對7~9度設防的磚房在3~6層內也沒有要求設置構造柱,1989和2001規范在圈梁和構造柱的設置上提出更高的要求,符合這些要求的房屋建筑,震害明顯減輕。
(2)不同的典型住宅結構對災害的抵抗程度不同。土木石結構最容易受到破壞,46.56%的村鎮在遭受災害后都會損毀1/2以上的土木石結構住宅,地震、洪水和火災是主要的災害。砌體結構易受損的程度次之。其中,砌體結構的主要災害是洪水、火災、地震和風雹雪災;磚混結構的主要災害是洪水、火災、沙暴和風雹雪災。最有抵抗能力的是鋼結構,而且這種結構對大多數災害的抗災能力都較強,是未來建筑結構的重要發展趨勢。
(3)水泥、混凝土標準改變后,房屋震害減輕。20世紀90年代以來,國家對水泥和混凝土的標準進行了重大調整:一是淘汰了舊標準中廣泛使用的275號和325號兩個低標號水泥,新標準規定的水泥強度最低等級為32.5(2008年又被淘汰),相當于舊標準的425號水泥,大大提高了水泥強度等級;二是混凝土標號改為混凝土強度等級與國際接軌,強度有所提高。如:新標準C20等級混凝土比原200號混凝土強度提高了11%。材料標準上的不斷改進,有助于水泥砂漿和混凝土強度的提高,有助于結構抗震性能的提高,在汶川地震倒塌的房屋中,2000年以后修建的極少。
(4)不同的墻體材料,房屋震害差異較大。鋼結構的抗災能力較強,汶川地震中門式鋼架輕型鋼房屋沒有一幢倒塌,與周邊房屋的倒塌和破損形成鮮明對比。而由鋼筋混凝土構筑的剪力墻結構房屋,普遍震害也較輕。由各種燒結磚、混凝土砌塊、輕質墻體材料等組成的框架填充墻,震害比較嚴重,但也有大致的規律:空心砌塊墻震害大于實心砌體墻;無筋墻體震害大于有筋墻;加氣混凝土輕質墻震害大于普通燒結磚墻體。
1.3 結構優化
1.3.1工程結構優化的現狀
(1)建筑材料選用的現狀
隨著我國建筑業的不斷發展,規模的不斷擴大,消耗了大量的自然礦物資源、能源,同時又向大氣中排放大量的有害氣體,嚴重污染環境、破壞生態。由此帶來的資源枯竭、環境破壞,已經引起人們的警惕。據統計,我國建筑業每年消耗的混凝土達15億立方米,建筑用鋼超過7000萬噸,幾乎占全球的1/3。鋼筋和混凝土作為主要的工程結構材料,是國家工程建設必不可少的物質基礎,它消費了大量的能源和資源,給國民經濟可持續發展帶來了挑戰。因此,如何優化建筑結構,用較少的資源來滿足大規模建設,就成為目前急需解決的問題。
在工程建設過程的設計階段,當滿足建筑的諸多功能后,工程造價的控制成為投資者評價設計質量優劣、衡量設計水平、選擇設計單位的重要標準。因此,為業主提供優質的設計產品,提高設計產品的經濟性,已成為每一個設計單位努力追求的目標。由于在建筑產品中結構造價所占的比重很大,通過對建筑結構的優化設計,不僅能夠提高建筑物的安全度,而且能夠有效的降低工程造價,從而實現投資效益的最大化。
其實,對工程結構設計進行優化一直是設計師們的目標。目前,美國、日本、英國、澳洲等國家正積極推動鋼結構建筑,如在住宅領域的預制裝配式鋼結構住宅。鋼結構建筑具有綠色環保無污染、可再生循環使用的特點。眾多國內的專家認為,鋼結構建筑充分契合了綠色環保、節能減排和循環經濟的社會發展方向,是未來建筑結構的主流發展方向。
(2)設計方法應用現狀
早在1300多年前,我國隋朝的李春設計并監造的趙州橋就體現了許多“結構優化設計”的思想。在近代歐洲,1869年由Maxwell及1990年由Cilley等人提出同破壞設計,1904年米歇爾又提出最小體積桁架的設計問題,才使優化思想應用于土建結構有了一定的理論依據。但這些方法的意義只有在計算機出現之后才被認識。電子計算機在建筑結構設計中的應用,使設計水平提高到了一個前所未有的高度。
1.3.2工程結構優化的主要內容
(1)對建筑材料的優化
“多安全才算安全?(How Safe is Safe enough?)”一直是一個難以解決的問題。如果僅僅追求建造成本低,特別是降低用鋼量,往往造成施工難度增大,結構的耐久性差,維修加固費用增高,從結構的整個生命周期來看,總費用將會提高,這實際上是不經濟的;如果結構的安全水平設置過高,又會使得投資浪費,影響國家的綜合發展。優化是一種很有價值的工具,優化的目標通常是求解具有最小重量的結構,同時必須滿足一定的約束條件,以獲得最佳的靜力或動力等性態特征。結構優化的目的在于在滿足既定質量、功能要求的前提下尋求既安全又經濟的結構形式,也就是在滿足工程結構質量的前提下,達到成本的最低。
建筑鋼結構和傳統的混凝土結構相比,具有壽命周期長、跨度大、抗震抗風能力強、外表美觀、建造周期短、維修費用低等一系列的優點,因而作為結構優化的方案越來越受歡迎,得到了飛速的發展。
鋼結構的耐久性是當前我國困擾鋼結構工程的問題。國內外統計資料表明,由于鋼結構的腐蝕性病害而導致的經濟損失是巨大的。我國鋼結構的設計與施工規范重點放在各種荷載作用下的結構強度要求,對環境因素作用下的耐久性要求相對較少。而鋼結構的耐久性應分兩部分看,首先,結構的使用壽命,與設計的使用期限有關,一般為50年,在正常設計期限內,結構還是需要維護的,如定期檢查和補刷防銹漆等;另一方面是圍護結構的壽命,這些就跟所使用的圍護材料有很大的關系了。因此,鋼結構的壽命取決于制作、安裝和維護等多個細節,要重視結構的耐久性,通過各個環節的質量控制,減少腐蝕對結構造成的危害。只有這樣才能確保各種結構在使用期間內的正常管理和運營,減少不必要的浪費。
(2)對設計方法的優化
實際上,工程結構優化的過程是非常復雜的,電子計算機技術的發展,為結構優化提供了工具。計算機結構設計程序的不斷完善和全面應用,使結構工程師從繁重復雜的結構計算中解脫出來。工程師可以在概念、經驗和估算的基礎上借助計算機進行可靠的分析計算,經過多次計算比較和調整,使結構設計更加合理和經濟。在利用計算機結構設計程序進行結構計算時,要注意以下問題:
1)不能盲目的依賴計算機。因計算軟件的缺陷和設計人員不加分析的盲從而導致設計錯誤的現象時有發生,所以對用于結構設計的計算程序的基本理論假定、應用范圍和限制條件以及程序與規范的結合一定要搞清楚;。
2)對于輸入的幾何圖形、構件尺寸、荷載數據等應認真核對、力求準確無誤。避免因數據輸入錯誤造成計算分析結果的錯誤或較大的誤差。比如,高層建筑標準層荷載數據的輸入出現錯誤,其累加后對結構計算所產生的影響是不容忽視的,將導致計算結果要么不安全、要么不經濟。
3)對計算參數的選取要正確合理。選取不同的計算參數會得出完全不同的計算結果,要根據實際結構的具體情況和計算程序的功能要求合理選取。比如,高層建筑結構的計算自振周期折減系數的取值,要根據不同的結構形式以及填充墻的材料和數量,選取恰當的數值對計算周期進行折減,若折減系數選取偏大,會使計算地震力小于實際的地震力,造成結構分析偏于不安全,反之則不經濟。
4)注意實際結構與計算模型的差異。所有的計算理論和設計程序都是建立在一些假定和理想的計算模型之上的,而實際結構的受力狀態又是千差萬別的,一味地依賴電腦或計算手冊的計算結果進行結構設計會給結構留下較多的隱患,所以任何構件的計算都應根據實際情況確定結構的約束關系,并利用結構概念、工程經驗對計算結果進行分析,判斷其是否合理,以確保最終結構設計的正確。
2.功能質量
2.1 建筑功能設計上存在的問題
2.1.1功能設計不適用
我們常常看到一些建筑的設計是多余的,或者是功能不合理,導致建筑的不適用。例如有些行政辦公大樓,在前廳旁設計一個中廳,而中廳除了一個上二層的樓梯外,沒有其他功能,但凈空高度達十幾米。這樣高大的空間沒有任何使用價值,卻提高了造價,給人空洞無物的感覺。還有一些把不同功能特征的房間設計在一起,導致互相影響,互相排斥的情況,例如有的賓館方案設計時,在客房對面設計了歌舞廳和卡拉OK廳,把休閑娛樂房間安排在客房的對面將影響客人的休息,也缺少私密性。有些房間功能尺度不妥,也會導致功能設計不適用,例如某個學校的教學樓有2個走廊,一個是教室走廊,寬為2.7米,一個是辦公區走廊,寬為3米,而計算一下兩走廊的人流量,是前者人流更多需要更寬一些。這些不適用的建筑功能設計,會影響到建筑的使用,給人們的學習和生活帶來不便。
2.1.2技術設計不方便
建筑設計的技術處理不當可能導致建筑物使用的不方便。如有一棟長約80米的建筑物,按規范應設變形縫或采取設后澆帶的方式解決建筑變形。把變形縫的位置設置在教室的中部,就不便于清掃垃圾,不夠妥當。而一個圖書館的大廳在設計時是作為一個防火分區考慮的,而大廳四周的門窗設計卻是普通的鋁合金門窗,這是不符合設計要求的,因為按規范要求所開設的門窗必須是防火門窗。
也有一些建筑設計不完全,導致不能正確反映一棟建筑所包含的功能需求,從而造成使用上的不便。如某高校的一個學術交流中心初步設計方案,建筑物規模為1.7萬平方米,主要分會議、就餐,住宿、娛樂四個部分。就方案來講,設計人員不論在平面布置組合、功能分區的聯系、還是建筑立面與外部環境協調方面無可挑剔,不失為一個優秀的方案。但仔細推敲其內部的使用功能設計,確實不完整的。第一,該方案中未考慮該建筑物應有的“接待”這一功能要求。在會議室附近也未把“休息”這一功能要求設計進去,整個大樓沒有一處反映這種功能要求的房間。按規范要求,該建筑中設計有殘疾人坡道供殘疾人通行,但整個大樓卻未設計一個殘疾人專用廁所,也是功能不全的例子。
2.2 功能質量的概念
不同的建筑產品,有著不同的功能。例如,工業廠房要滿足生產一定工業產品的要求,既要考慮設備的布置、安裝的場地和條件,又要考慮必須的空調、采暖、照明、給排水等功能,以便提供適宜的生產環境。功能通常是業主、設計單位和施工單位最關注的方面,盡管建筑的外觀造型能夠吸引人們的目光,但人們往往不會只停留在對外在形式美的欣賞上,而會從感覺外在的形式到功能方面的理性認識上。
從某種程度上說,建筑產品的質量歸根到底是功能質量。使用者對功能要求必然伴隨著對功能質量的要求,沒有適當的質量要求,就不能有效地實現功能。另一方面,建筑是各類消費品中耐久性最長、耗用資源最多、同生態環境結合最密切的產品。投入使用后,仍需不間斷地供熱、制冷、耗電、用水和生產垃圾,其功能好壞對社會可持續發展關系極大。因此,提高工程的功能質量即迫切又必要。
所謂功能質量就是綜合運用傳統工藝及當代科技成就,通過物質要素、文化要素和生態環境的有效整合,實現內在質量與外在功能的統一,全面貫徹“適用、方便、智能、經濟維修與保養”的方針,為人類生存和發展提供良好的服務。
有些建筑物由于受客觀條件的限制,必須采取有效的技術措施處理后方能達到適用上的最佳效果,例如對于東西朝向的建筑,采取遮陽等技術措施以后方能解決西曬問題。
2.2.1適用
功能質量的適用性指工程滿足使用目的的各種性能,具體包括:
(1)理化性能,如:尺寸、規格、保溫、隔熱、隔音等物理性能,耐酸、耐堿、耐腐蝕、防火、防風化、防塵等化學性能;
(2)結構性能,如地基基礎牢固程度,結構和足夠強度、剛度和穩定性;
(3)使用性能,如住宅工程能滿足起居的需要,工業廠房能滿足生產活動的需要,道路、橋梁、鐵路、航道能通達便捷等,建設工程的組成部件、配件、水、暖、電、衛器具、設備也要能滿足其使用功能;
(4)外觀性能,指建筑物的造型、布置、室內裝飾效果、色彩等美觀大方、協調等。
2.2.2方便
功能質量的另外一個要求是能為人們的生活和工作提供方便的環境。要充分考慮人的生活規律,注重生存空間內容的合理搭配,重視結構安全、消防安全、應急安全等因素,使建筑物既實用、好用,又舒適、方便。
另外要注意的是不同類型的建筑對功能方便性的要求也是不同的。如體育建筑是進行體育活動的場所,體育建筑的功能方便性就要求便于體育比賽、訓練、群眾體育活動需要的設施與布局,包括體育建筑功能設施(如田徑場,游泳池等各種活動場地)、能滿足體育活動所需的環境設施(如空調通風、采光照明、制冰造雪循環水處理等)、能符合競技體育需要的智能化設施及其他專用設施(如競賽信息顯示計時記分及現場成績處理、電視轉播、場地照明與擴聲控制、綜合布線、語音通信、信息網絡等)。
而博物館以人的愉悅體驗為中心,在陳展功能中要注重觀眾與展品的互動參與交流,方便參觀者通過各種知覺來體驗世界。如2003年設計的埃及國家大博物館為了便于觀眾瀏覽,在設計時將展陳體系主干依主題劃分,每個主題內部則依年代劃分,基于這種對展品的編年劃分與主題劃分的雙重網絡,兩種劃分體系的交叉點形成展示線路中的快速瀏覽節點,使觀眾無論處于展示線路中的任何一處,都可以方便快速的回到瀏覽節點,能夠選擇進入其他主題的展示。
2.2.3智能
智能性是建筑發展過程中科學技術和經濟水平快速發展的必然要求,智能就是要一種有創造力的環境,有著“聰明的頭腦”和“靈敏的神經系統”能知道建筑內外所發生的一切,并能準確地以最有效的方式迅速地“響應”用戶的各種要求。
智能建筑可以給人們帶來極大的方便。
(1)安全、健康、節能、舒適宜人、能提高工作和生活質量的環境。可以自動調節溫度、濕度、照度,環境的色彩、味道與背景噪音,盡量利用自然界的光、冷、熱量、大氣等,創造更有人性的生存和行為環境。
(2)滿足不同用戶對不同環境功能的要求。根據用戶的需求,可以方便地改變建筑物的使用功能,重新規劃建筑平面與環境因素,具有極強的靈活性與機動性。
(3)現代化的通訊手段與辦公條件。若建筑實現智能,則人們可以通過國際直撥電話、可視電話、電子郵件、聲音郵件、電視會議、信息檢索、統計分析等手段,獲得全球性情報、信息,以空前的高速度與世界各地的人們進行商貿等各種活動。
(4)力求利用太陽能和充分發揮天然資源的作用,同時將能源和原料的消耗和土地的占用減至最小。
2.2.4維修與保養的經濟性
我國正處于一個建筑快速發展的時期,同時也是一個對建筑發展及其內涵進行重新思考的時期。目前,在建筑設計中所存在的對維修與保養的經濟性重視不夠、認識片面的問題值得我們認真地加以歸納、分析。問題主要體現在以下幾方面:
(1)不重視建筑方案的經濟性研究。設計構思中,人們習慣于僅對一般的建筑功能、形式表現等進行思考;對設計方案的評價,也常常只關注其形式表現力、空間舒適度、技術先進性等方面,缺少對建筑經濟性問題的研究以及對經濟條件的客觀分析,使得建筑維修與保養的費用巨大。
(2)忽視建筑使用中的消費成本。工程項目投資可以用公式X+Y=Z來表示,X代表項目建設期間的投入;Y代表項目的維修、能耗等項目建成后在使用年限期間的所有投入;Z是兩部分的總值,則表示全生命周期的投入。現存問題是投資者一般不愿意在前期多投入,對建筑經濟性的認識局限于建設成本的最小化,而忽視使用過程中能源、資源的消耗成本,缺少對社會資源綜合高效利用的研究,常常造成建設低投入和使用高能耗、低效率的非良性循環。
(3)缺乏綜合效益觀念。孤立地理解經濟效益,將高經濟回報作為建筑發展的首要目標,忽視環境質量、社會效益,最終使經濟效益也很難得到保證。
這些問題在很大程度上是源自傳統思想的局限。先進的思想是應用全壽命過程理論對工程項目進行全過程管理。建筑是一個包含“全壽命過程”的系統,這個系統是由決策、設計到建造、維護使用等彼此關聯的運作過程組成的。在建筑設計之初,不僅要研究建筑物生產投資的經濟合理性,還要重視建筑物使用過程中維修與保養的經濟合理性。從時間跨度的角度來看,全壽命周期分析覆蓋了工程項目的整個壽命周期,指導人們自覺、全面地考慮項目的建造成本和運營與維護成本,從多個可行性方案中,按照壽命周期成本最小化的原則,選擇最佳的投資方案,從而實現更為科學合理的投資決策。
3.魅力質量
魅力質量理論是由日本著名的質量管理大師東京理科大學教授狩野紀昭提出的。根據顧客的感受和質量特性的實現程度,將質量特性劃分為3種類型:基本質量、一元質量和魅力質量。
基本質量指符合產品(或服務)基本規格的質量,也稱必須的質量特性,即顧客認為是理所當然應當具備的質量特性。這類質量特性的特點是即使提供充分也不會使顧客感到特別的興奮和滿意,但一旦不足卻會引起強烈不滿。
一元質量,也稱顧客期望的質量或滿意質量(CS)(Customer Satisfaction)。這一層次的質量特性是顧客要求并希望提供的質量特性。這類質量特性的特點是提供的充足時,顧客就滿意,越充足越滿意,越不充足越不滿意。
魅力質量,也稱顧客愉悅的質量(CD)(Customer Delight)。這一層次質量特性是通過滿足顧客潛在需求,超越顧客期望,使新產品或服務達到顧客意想不到的新質量,給顧客帶來驚喜和愉悅以至使顧客鐘情著迷。這類質量特性的特點是如果提供充足的話會使人產生滿足,但不充足也不會使人產生不滿。
把這個制造業的概念引入工程建設領域,建筑的魅力質量是建筑功能、適用、經濟和美觀四維指標的綜合最優。
3.1 形態與特色
3.1.1建筑形態
(1) 建筑形態的內涵和構成
建筑形態是一種依據建筑構成的特點和規律而創造的造型設計活動。作為藝術與技術相結合的物質產品,無論是對建筑的內部或是外觀設計,都把形式、色彩、肌理、材質等方面的造型設計手法貫穿于始終。
建筑形態的表現形式主要體現在建筑體量與建筑形象。
建筑體量是指建筑空間的體積,包括建筑物的長度、寬度、高度。建筑體量對建筑豎向尺度、橫向尺度和形體三方面提出要求,在一般情況下,建筑空間的體量主要是根據房間的使用功能確定的,但有些建筑物為了滿足造就其宏偉、博大或其它特殊功能的要求,往往把設計的建筑空間體量大于實際使用要求,如大會堂、展覽館等大型的公共建筑。
建筑形象是一個國家(或地區)政治、經濟、文化傳統、民族風格、思想意識的綜合體現,展示著不同社會、不同時代產生的不同的建筑形象。每一個具體的建筑形象產生都是通過對建筑各部位的形體組合和立面處理和實現。建筑形象抽象為形式,從人對形象的感受來說,風格是形式(或行為)的抽象,風格受意識形態的影響,它就必然表現出民族和地域、歷史和時代、思想和信仰、行為和性格等特征。建筑形態的形成和發展,不僅滿足了建筑的實用性和合理性,同時又使人們得到美的享受。
(2) 現代建筑形態的變革
工業大生產的發展促使建筑科學有了巨大的進步。新的建筑材料、結構技術、施工方法的出現,為建筑的發展開辟了廣闊的前途,建筑的功能復雜了,類型增多了,古典建筑的簡單空間形式已不能適應時代發展的要求。在經過幾十年的發展之后,到20世紀,現代建筑以全新的面貌登上了歷史的舞臺。建筑形態的轉變是由多方面的原因促成的。
1)建筑設計理念的轉變。當代建筑在外部形式上往往表現為強調局部、片斷、沖突和無序,絕大部分建筑師設計時只考慮單體設計,考慮不全面,缺乏整體設計思想。但從城市空間角度分析,要解決的就不僅僅是單純的協調環境的問題,也不僅僅是如何與原有建筑相協調的問題,而是一個關于城市空間承載性和城市建筑文化形態的思考。
2)新技術和新材料的涌現。隨著計算機輔助設計等新技術的應用,當代建筑可以生成非傳統的形態,大量柔韌的、曲面的、拓撲化的建筑形式取代傳統建筑的幾何形邊界。金屬、玻璃幕墻和鋼筋混凝土結構等材料的出現和不斷創新,給建筑形態的設計提供了更加豐富的表現手法和實現途徑。結合新材料和細部形式的運用,建筑形態展示出超越時代的未來感,并與相鄰的歷史建筑共同構成一種動態平衡。
3)建筑環境的變革需要。建筑形態的生成和適宜性,是由建筑環境形態激發和評判的。建筑對自然環境,對社會與人,以及對未來周邊的建筑形態都將產生影響。當代建筑形態更深層次探求與城市和環境的聯系。除建筑與城市的空間聯系以外,結構、歷史、文化等方面的關聯均在考慮之中,城市環境氣氛在得到強化的同時也煥發出新的生機。建筑是城市空間的界定因素,架構出城市空間格局;同時,建筑作為使用載體與感知對象,具有表述城市空間信息和營造場所精神的作用。當代建筑設計形式多變、風格多元,不可避免地影響著建筑發揮其本質作用。
(3) 建筑形態變革對城市建設的影響
近代建筑形態變革給城市建設的理念和方式帶來了革命性的變化,其影響力主要體現在:
1)當代建筑形態對城市空間的整合。我國城市更新建設的實踐中,通常建筑地塊尺度混雜、構成凌亂、形態不規則。由于地塊重劃與置換機制嚴重缺失,所以地塊邊界難以協調,城市空間混亂無序。當代建筑形態在協調城市空間方面具有重要的意義,通過當代建筑形態注入舊有的建筑環境,可以整合城市空間風格,和諧城市空間環境,重塑城市形象并調整城市空間功能分區。
2)當代建筑形態對城市文化的傳承。處理新舊建筑的關系時,新形體常常拘泥于傳統形式的簡單模仿,缺乏與舊形體的深層關聯,似乎城市更新中的建筑設計不宜創新。城市空間更新中,應該強調城市環境的場所精神的傳承,用當代設計思想和技術手段重新解讀城市空間文脈,而不是從風格或手法方面的模仿作為清規戒律去束縛新建筑,從而實現嶄新的現代城市空間的連續性。
3)當代城市空間設計的多元化。我國城市空間更新充滿著前所未有的多樣性與復雜性,這其中既有城市規劃層面的潛在干擾,也有城市設計層面的固有束縛,還有建筑設計層面的內斂保守,使得城市空間設計所面臨的問題日益紛繁難解。所以無論是政府主導還是開發商主導的城市更新,都要提倡靈活多變的城市空間設計概念與設計手段,加強多學科協作,以達到切實而全面地解決城市空間的更新與整合。
3.1.2建筑特色
在中國高速發展的城市化進程中,城市建筑特色成為一個值得關注的重大問題。在許多地方的建筑物設計中,仍然存在著諸多不以人為本,沒有文化要素,缺乏藝術美感的現象。大多數城市呈現給人們的仍然是大大小小鋼筋混凝土的“火柴盒”,在這樣的建筑群中,有的建筑物忽視自然采光和通風,光照不足,令人壓抑;有的只重視形式的新異,忽視空間、色彩、特色文化藝術符號與具體功能的恰當搭配,違背人的生存規律和審美情趣;有的片面強調建筑物的利用率,質量問題大,安全有隱患,綠化面積少,造成經常性的大拆大建,正所謂“一代人要建好幾次房”。這些情形,必然造成“千城一面”、“萬樓一樣”的現象和人財物的嚴重浪費。
從目前的實際情況看,不少城市整體建筑群缺乏科學規劃,擁擠無序,混亂不堪,單體建筑物的外觀造型更是缺乏文脈特色,加之一些縱橫交織的電纜電線和顏色眾多而又雜亂無章的住宅門窗等,嚴重破壞了整體的和諧美。這種不和諧的現象,通過視覺影響人的思維、行動、言談、情緒、感覺,以至生理、心理變化,使人變得心理粗糙,甚至焦慮不安。有的城市存在著一些破壞性建設的情況。在迅速崛起的現代化新區,一味追求“新、奇、洋”,有自己特色的建筑風格完全消失,各城市風貌和格局的雷同,喪失了城市應有的人文品格和個性特色。有的在舊城改造中,雖然保留了重點文物古跡,卻完全處在現代建筑物的重重包圍之中,沒有任何過渡和呼應,新建筑物的風格與古建筑物全無聯系。這是沒有文化的表現。
(2) 建筑特色的創建
1)繼承和發揚中國民族風格。風格是民族的特征,也是時代的特征。各時代、各民族的建筑風格凝聚著當時、當地幾乎全部的上層建筑和意識形態的特點。如果無視歷史文脈、民族特色的繼承和發揚,建筑就會失去生命力,也就無以體現特點之美。地域文化是一個地方在特定的地理環境和歷史條件下,世代經營、創造、演變的結果。在羅馬、巴黎、紐約、東京等城市,人們都可以看到代表不同時代的聲音和視覺形象的建筑符號。而中國各具特色的地域文化相互交融、相互影響,共同組合出大中華文化色彩斑斕的壯麗圖景。
2)適應與融合建筑環境。環境是建筑物的母體,建筑物是環境的細胞。有文化要素的建筑物,不僅能展示自身功能與文化內涵的協調統一,而且能表達與環境之間的和諧關系,體現一種水乳交融的和諧之美。這是建筑藝術的根基,也是和諧社會的物化體現。城市是由建筑物集群組成的,城市的風格是由這個城市里大多數建筑物的風格決定的,建筑物與城市之間應該構成一種和諧之美。在城市規劃中,我們必須統籌考慮建筑物與環境、城市等的和諧關系,使建筑物寓于環境中,而環境同樣寓于建筑群的空間之中,兩者相輔相成,渾然一體,給人以立體型、深層次美的感受。建筑物不是一種單純的人工簡單制造物,它本身就是另一種形態的自然。高大建筑群,體現出的是壯美;綠樹成蔭的街道公園,體現出的是秀美。這種剛柔相濟之美,是城市“生機勃勃”的最好寫照。建筑物與自然環境相和諧,要充分考慮建筑物所處地的位置、地形、氣候、植被和相鄰建筑物等要素,使人和自然展開自由對話。要把建筑物充分融入自然,與生態環境相和諧,包括一切非自然的建筑物、道路和構筑物等和諧統一,體現出應有的建筑形式、建筑色彩和建筑風格,與社會、人文環境相和諧,充分體現歷史傳統、風俗習慣和社會風尚。最終,就是要使建筑物與環境相融相生,使建筑物與客觀環境達到最佳配置,讓建筑物與自然環境及人的精神融為一體,讓人們充分享受自然環境和建筑藝術所帶來的永恒和諧美。
3.2 時尚與霓裳
3.2.1建筑時尚化的趨勢
中國建筑設計的發展,走過了許多艱難坎坷的探索之路。鴉片戰爭后,半殖民地半封建的中國大地涌入了大量的洋樓建筑,這種風格的建筑,影響了當時的中國設計師,他們競相效仿,以致出現了大量的仿洋樓、偽洋樓。解放后,在計劃經濟體制下,國家本著節約的原則,制定了標準化圖集,所有的東西都有標準,尤其是住宅,無論從平面、立面到細部構造設計圖集都有標準,并且保持了十幾年不變。改革開放后,迎來了中國建筑界最變化多端的時代,建筑時尚化,具體表現為以下幾方面:
(1)時尚化的工程項目類型。市民廣場、行政廣場、大劇院、傳統風貌商業,街、大學城等項目和新的建筑形式不斷涌現,這些時尚、前衛、優美而具有特色的建筑令城市風貌呈現出時尚的特質。
(2)時尚化的建筑理念。綠色建筑、可持續發展、生態節能、智能化、現代主義、后現代主義等等各種建筑理念如時尚潮流般出現,并在短時間內成為建筑師和開發商、大眾媒體所頻繁使用甚至炒作的詞匯。各種建筑理念在建筑市場的競爭中成為各種政治包裝和商業包裝的噱頭。
(3)時尚化的建筑形式。民族式、歐陸風、現代國際式、KFP風格、白色派、極少主義、表皮建構等流行的建筑形式層出不窮,從材料到手法,從整體的平面構圖到立面的細部構件都可以成為建筑時尚化的元素,因為建筑的外在形式和風格是最容易模仿和復制的時尚外衣,而在各種紛繁的形式背后往往缺乏深層的意義。
(4)時尚化的建筑操作模式。現在的建筑項目運作從項目策劃到項目設汁、再到項目建成銷售的整個過程,形成了一套完善的商品包裝、宣傳甚至炒作的運作機制,類似時尚雜志的建筑宣傳廣告、明星化的建筑師、各種與身份、品味相關聯的媒體宣傳、類似時裝發布會的帶炒作性質的建筑展覽等等,建筑的項目運作過程跟時尚商品已沒太大區別。
3.2.2建筑時尚化的動因
當代中國建筑時尚化的風格和趨勢是由多方面共同作用的,除世界建筑設計趨勢的影響之外,建筑時尚化還是外因和內因共同作用的結果。
(1)建筑時尚化的外因。計劃經濟時期依賴政府指令和行政撥款的建設體制,逐漸從一個單一的消耗政府財政收入的消費部門轉向市場經濟下的生產部門。建筑市場化的轉變一方面是使建筑的投資主體多元化,從國家財政支出到各種市場主體的商業投資的轉變,多元化的投資主體使建筑形式的自由表達獲得物質的支持;另一方面,市場化的過程在產生了各種獨立自主的市場主體,確立了市場的主體意識,個體獲得獨立發展,個性得到張揚,各種市場主體也產生了表達個性、尋求認同的沖動和需求。
(2)建筑時尚化的內因。建筑是一種實實在在的物質存在,它的建造需要消耗大量的社會物質財富和人力資源;它建成后在空間上具有相當體量,是相對于自然最大的人造物;在時間上具有一定的持久性,少則可存在數年,多則上百年,甚至更長;同時建筑具有公開的展示性,總是公開地存在于一定的社會環境中,因此建筑天生就具有符號象征相教化的功能,是表達價值觀的一種有力的方式和手段。
3.2.3建筑時尚化的出路
對于政府等權力部門,城市面貌的變化是國家和城市經濟發展的一個最明顯的表征,林立的高樓大廈、開闊的廣場、寬敞的景觀大道等都是象征城市經濟繁榮和現代化的符號,也是政府表現“政績”的有力手段。在這種關系中,建筑成為城市建構現代化認同的工具,各城市的權力部門在相互的模仿和攀比中,按照同一個象征模式在發展著。這個模式就是西方的模式,它成為建構“發達”、“先進”、“現代化”認同的標志。而國外建筑師大行其道及各種新、奇、特比西方更“現代”的建筑形式在全國蔓延。要想創建具有中國特色的時尚化風格,必須做到:
(1)理性借鑒國外先進的建筑設計思想。20世紀西方建筑發展經歷了現代主義、后現代主義、解構主義、過程設計及智能化設計等幾個過程。20世紀的建筑革命將以與高科技成果密切相關的建筑材料、建筑結構技術、建筑施工技術、建筑智能化管理以及計算機網絡等技術手段為基礎,我們要認真學習國外先進的建筑設計思想,并融會貫通,盡量轉化成符合中國建筑的設計理念。
(2)與時俱進,掌握時尚趨勢。建筑產生于特定的時代中,不可避免地帶有這個時代特有的語素。外國優秀建筑師在這一點上研究得很深入,設計思想也跟得緊、反應得快。猶如法國、意大利有許多著名的時裝設計大師,而中國卻只有小裁縫,仿造者所做的外形似乎相同,但實際卻相去甚遠。中國建筑師在這方面處于劣勢,畢竟時尚的中心都在西方,離我們有很遠的空間距離,這就要求我們緊跟時代步伐,縮短時間和空間上的差距。
(3)穩扎穩打,發揚傳統文化和民族精華。中國有悠久的民族文化傳統,豐富的歷史沉積,單就建筑來說,中國擁有許多以儒家思想為基礎的宮殿、樓臺、祭祀建筑和以道教思想為基礎的園林等,它們講究嚴謹對稱、空間秩序,其間有隨意隨性的,也有自然天成的。傳統文化并不是傳統形式。北京曾有一陣子無論什么建筑都要在其頂上戴一個帽子(古亭),謂之“民族形式”,這并不是我們講的“民族形式”。只有真正抓住傳統文化精神意義才是根本,才能建成擁有傳統文化精華的“民族形式”。
(4)勇于創新,樹立獨特建筑風格。中國是發展中國家,受到現實情況中經濟和技術的限制比較多,中國與國外傳統文化背景不同,不能用西方發達國家的標準來衡量,但也不能拒絕先進的西方經典。對中國傳統文化的了解,對西方先進建筑時尚的學習,最終是要讓兩者融會貫通,演化出自己的東西。創造出具有時代性和本土民族文化性的建筑是一個國家建筑文化發展、產生影響和受到世界重視和尊重的關鍵。有很多值得學習、借鑒的例子,如印度的柯里亞、墨西哥的巴拉甘,還有近些年越來越受到關注的日本建筑,都體現了本民族強烈的文化特色,使他們成為世界建筑舞臺上的重要角色。
3.3 建筑美學與城市景觀
3.3.1建筑美學
(1)建筑美的內涵
建筑擁有一種特別的美。它不同于繪畫、雕塑等藝術美,它在具有審美價值的同時,還體現著重要的實用功能價值。建筑美更是一種多向度的美。它是一個時代的技術條件、社會特征和人們的審美需求以及地域、文化、材料等各方面的綜合體現。空間和實用功能是建筑區別于其它審美對象的重要特征。在出現伊始,人類就挖“穴居”、筑“巢居”為自己尋找遮風避雨、躲避野獸侵襲的處所。這雖還不能被稱為真正的建筑,但已體現了空間和功能在人類生存方面的重要作用。隨著原始茅屋的誕生,人類的生存居住方式發生了根本性的變革。“原始房屋的出現,標志著建筑形式美的產生”為適合居住使用要求及營造的便利,這些房屋已初具幾何形態,并且有了總體布局和平面組合的概念。
(2)當代建筑美學觀的趨向
當前世界經濟迅猛發展,新技術和新需求不斷出現。而建筑的意義并不簡單依賴于實體—建筑物本身,而是與接受者的主體意識密切相關。因而,建筑的意義會隨著時間、地域的變化以及接受者的個體差異而處于不斷變化的過程中。建筑美的內涵也隨之發生了變化。
總體來說,當代建筑美學觀大體出現了以下三種趨向:
1)現代主義美學漸漸衰退之后的建筑舞臺上,相繼出現了各種新的建筑美學觀念和流派,如后現代主義,新現代主義,新理性主義,解構主義等。當代建筑領域已由現代主義獨霸天下的單一美學觀發展為多種美學觀的多元共生。許多建筑師都在以各種打破現代主義審美法則的新穎的建筑形式向現代主義建筑師挑戰。而現代主義建筑師也在繼續以新的作品展示現代主義建筑不可抵擋的魅力。而與此同時,許多投資商試圖讓自己投資所建的建筑異于其他,突出個性,而促使建筑師更加將“標志性”作為重要建筑和大型公共建筑設計所追求的目標。
2)自從現代主義建筑大潮出現以來,世界各地的建筑形象出現明顯的趨同化傾向。現代主義建筑強調功能為先,提倡簡練的處理手法和純凈的形體。反對附加裝飾,并強調建筑的標準化和批量化生產。現代主義建筑變得呆板、冷漠,千篇一律,越來越遠離傳統和藝術。整個城市成為高速運轉的機器,混凝土的森林,鋼和玻璃的試驗基地。歷史,傳統,對人性的關懷在現代城市中已退之于次要地位。另一方面,現代城市發展的高速率,高壓力,高節奏,急功近利的心理普遍存在。在公眾面前炫耀,在個人生活方面則力圖回歸田園,回歸自然,追求一份悠閑、樂逸的感覺。當代許多建筑師力圖改變世界各個角落都被冷漠的現代建筑所統治的局面,努力探索適合本地區的傳統文化和地域特點的建筑風格,繼承和發展當地傳統文化。
3)20世紀工業革命以來,科學藝術迅猛發展,而在技術文明給人類帶來舒適而安逸的生活的同時,也給人類生存環境帶來了可怕的后果。現代大工業生產和城市的盲目開發建設加劇了人類生存環境的惡化。同時,對地下資源、水資源與森林資源的無節制的開采與破壞,更加使生態環境的惡化不斷加劇。
人們越來越關注生態環境的變化,將生存環境質量的優劣作為評判一個城市、地區乃至建筑的標準。隨之而來的,可持續發展觀和生態觀已成為當代建筑設計和城區規劃中必不可少的考慮因
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