组合及接口技术

6.3.4　组合及接口技术

发展标准单元组合，形成轻钢轻板住宅部品的多样化，组合各种轻钢轻板住宅部品，可以形成各种形式的轻钢轻板住宅。轻钢轻板住宅多样化能否成功的一个关键是模块组合过程。组合过程是轻钢轻板住宅的优化过程，组合过程产生大量的组合接口，这些接口从系统最优出发，用最简单、最实用的方法协调被组合的各种轻钢轻板住宅部品，由此诞生并发展了轻钢轻板住宅部品的接口标准化。接口标准一般包括：接口标准编制说明，国外现行同类标准的对比与分析报告，废除现行有关接口标准的建议，贯彻接口标准的要求和措施等等。

轻钢轻板住宅系统集成是将住宅一体化产品组成要素融合、协调，使该一体化产品性能最优的技术管理过程，它是由多种不同技术复合而成的过程（指产品设计技术、产品制造技术、施工配装技术等），因此接口技术显示了重要作用。

轻钢轻板住宅由于其接口技术的差异性，故通称为广义接口，笔者按性质不同概括为以下几种接口：

a. 软件接口。指的是轻钢轻板住宅集成框架中各种软件的约束条件，住宅部品程序设计语言、格式和标准化等。

b. 住宅部品结构接口。钢结构形状、尺寸、配合精度等相互匹配的要求（图6-12）。

c. 供电、供水、供气及采暖通风接口。指电气系统、供水供气系统中各物理参数的协调配合。

d. 环境接口。指住宅产品对周围环境的具体要求，实现“以人为本”的设计要求和满足舒适性、居住性、耐久性和经济性设计要求的相互匹配协调。

轻钢轻板住宅制造中引入广义接口的技术，目的是使传统住宅构配件的模数数列标准化过渡到住宅制造中的广义协调配合。轻钢轻板住宅一体化产品需要通过一体化技术系统实现。该一体化技术系统是一种复杂的工程系统，它由相互关联的各种住宅部品组成，每个住宅部品都是有特定制造目标和功能目标的有机整体，并具有整体性、关联性、目的性和相对性等基本属性。

（1）接口系统理解：从系统角度看，接口是指其各组成部分之间可传递功能的共享界面。系统中能有效地实现模块间功能传递所必需的一套独立于模块功能的接口要素称为接口系统。简单地说，接口就是其各个零部件间的连接界面，通过接口结构实现静态结合或动态结合。接口结构包括接口形式、接口尺寸及精度，并且要求具有互换性和兼容性。

图6-12　外墙板与梁的接口

（资料来源：孙维理，钢结构住宅围护结构设计[J]，建筑钢结构进展与市场，2003，1：23）

轻钢轻板住宅的接口系统必须满足四个条件，否则不能连接。

a. 逻辑上：满足软件的约束限制条件。

b. 结构上：接口界面的几何特征（形状、尺寸、配合等）协调一致。

c. 性能上：强度参数等。

d. 环境上：要对轻钢轻板住宅使用环境周围的温度、湿度等条件有适应性。

根据系统观点，轻钢轻板住宅的总体设计包括两个平行的过程：技术设计过程和技术设计的控制过程，其设计需提出一系列设计方案和技术数据，但就其实质可分为两个方面，一是系统功能配置，二是系统接口。系统功能配置是解决系统总体构成、层次结构、模块的技术参数等，轻钢轻板住宅功能的实现不是性能的简单叠加，而是把独立的模块通过接口协调来完成住宅设计的总体目的，所以正确、合理的接口设计方案，直接关系到模块的连接成败和住宅的整体效能。

虽然接口本身没有一个明确的范围，但接口也按层次构成一个系统。总体设计不可能全面顾及这个接口系统，且其主次也并不以其所处的层次而定，而是根据接口技术的成熟程度及对系统功能及可靠性的影响程度而定。一般说来，总体设计原则是以协调各模块的外部接口为主，模块的内部接口有可能影响系统性能时，则这一内部接口也应列为总体设计的考虑范围。

（2）系统接口方式：在模块间或下级模块与上级模块间的住宅接口方式一般分为两类（图6-13）：直接式接口和间接式接口。比如，根据住宅围护体与支撑体关系分为以下三种类型。

图6-13　接口的方式

a. 固定装配式。指住宅室内的围护部分、有特定技术要求的部位，如保温墙、隔音墙可采取面层与围护体固定连接的方式。

b. 可拆装式。对于划分室内空间的隔墙，考虑采用搭挂式金属件，接缝采用密封胶后斜位型对缝连接，表面不留痕迹，方便以后变更或更换表面装修材质。

c. 活动式装配。根据使用与设计要求，在室内的特定区域内可采用滑动式金属组件装配方式，形成可以随时变化的室内空间，并设置暗装式隔墙与家具插口，使内墙体与家具装配成为灵活的整体。

如按接口方式划分，固定装配式即为直接接口。可拆装式和活动式装配为间接式接口。

轻钢轻板住宅模块集成时，接口是至关重要的，接口是实现模块或子模块之间物质、信息、能量输入与输出的变换和传输途径。轻钢轻板住宅模块集成的接口可分为硬接口和软接口。硬接口包括住宅结构和各种设备（电气、水、气等）的接口，这些接口反映了住宅部品间相互连接部分的尺寸、形状、连接方式等。软接口主要指轻钢轻板住宅形成过程中信息平稳地传递、变换、调整的接口。为了推行住宅建筑工业化，近年来法国混凝土工业联合会和法国混凝土制品研究中心，经多年努力，编制出一套G5软件系统。它可以把任何一个建筑设计“转变”成为用工业化建筑部件进行设计而又不改变原设计的特点，尤其是建筑艺术方面的特点，利用这套软件可以任意调用，遵守同一模数协调规则，具有模块信息库的特点。