标准化厂房中“全生命周期”的设计思考及实践

标准化厂房中“全生命周期”的设计思考及实践

张凤伟黄玉东徐勇军

机械工业第六设计研究院有限公司 河南郑州450007

摘要：标准化厂房项目是当下城市建设、统筹城乡经济发展的重要措施。现阶段标准化厂房结构更加复杂，在实际设计过程中更应当基于全生命周期设计理念设计出适宜市场需求的产品。本文就针对以上背景。首先阐述全生命周期设计概念、标准化厂房中全生命周期设计原则。提出标准化厂房全生命周期设计流程，明确标准化厂房全生命周期设计要点及设计管控对策，以供参考。

关键词：标准化厂房；全生命周期设计；思考

前言：为切实满足时代发展要求，推动标准化厂房生命周期策划转型，需要分析现阶段标准化厂房生命周期生产期间存在的各类问题，积极应用全生命周期设计理念手段。明确标准化厂房全生命周期中的设计要求，确保设计工作能够在保障厂房项目规范化开展、提升厂房工程建设全过程综合效益中发挥出重要作用。

1、标准化厂房全生命周期设计概念

1.1标准化厂房概念

标准化厂房是当下工业实体经济的重要载体，能够为中小型企业运营提供重要的平台及场地。为避免厂房建筑工程因项目资金断裂而出现停滞问题，应当结合标准化设计理念缩短项目从研发到投产时的周期，让更多资金应用在运营上。

标准化厂房可通过统一规划、整体设计的方式达到项目整体协调性，满足资源共享要求，从根本上提升园区以及企业整体形象[1]。通过开展标准化厂房设计工作还能够促进产业集聚并产生聚合效应，使建筑结构之间形成聚合效应，发展块状经济，确保工业能够成为地区主导产业核心，推动地区经济发展。

1.2全生命周期设计概念

施工工程属于开放系统，在建设投入运营过程中会受到环境影响，需要将整体建筑项目转化为动态系统。在实际设计过程中需要从能源、环境角度上入手。建筑全生命周期设计主要包括材料、构建生产、项目整体规划与设计、项目建造及运输、项目维护及拆除、废弃、再循环利用等流程，需要从概念角度上将建筑建成具有全生命周期模式的设计系统。

全生命周期评价就是对某一产品全生命周期内对环境的影响展开定量评价，是当前工业朝向标准化、经济化发展的重要方式。

2、标准化厂房全生命周期设计原则

在面向全生命周期的标准厂房规划设计过程中，厂房建筑需要满足功能适用性、技术先进性、环境协调性以及经济合理性等要求，确保全生命周期设计理念能够被更好应用在标准化厂房设计的过程中[2]。具体来说，标准化厂房全生命周期设计原则主要体现在以下几个方面：

第一，功能适用性原则。功能适用性原则是标准化厂房全生命周期设计的重要前提。在标准化厂房招商引资项目确定过程中应当以机械与轻工业为主，现在项目具体设计过程中的市场要求以及生产性质无法全部落实到某个具体的厂房中，需要在规划设计过程中融合设计艺术效果，对厂房建筑进行功能性配置。通常情况下，单层标准厂房都是钢结构，多层工业厂房多数为混凝土结构。单体厂房结构需要在设计过程中充分考量结构的功能适用性、灵活性，增强建筑在全生命周期内标准厂房的利用率。工业厂房设计过程中还需要明确统一柱网、统一荷载、统一层高要求。

第二，技术先进性原则[3]。先进性也是标准化厂房全生命周期设计重要条件，现阶段越来越多的地区在标准化厂房设计环节都使用到了RBS建筑系统，借助先进的硬质高分子聚合物以及无染绿色生产工艺，从根本上提升全生命周期设计环节的绿色性与节能性。在选择厂房建筑材料过程中也需要保障材料应用效果，例如在围护结构材料选择过程中，可以在中空部位填充绿色环保的节能材料。随着现阶段社会经济与科技技术发展速度不断加快，利用在标准厂房建设中的新材料以及新工艺不断涌现，需要在设计过程中保障厂房建筑安全性、高效性及可靠性；

第三，环境协调性原则。环境协调性原则是当下标准化厂房重要设计要求，在实际设计过程中应当使能源消耗量控制在最小范围内，在国家设计规范要求基础上开展适宜的建筑结构设计工作，尽量减少厂房建筑工程的水泥及钢筋用量。合理规划厂房建筑工程中的管网走向，尽量减少管线长度以及实际开挖量。在建筑全生命周期中还需要尽量减少不可代替能源的消耗量，控制可代替以及可维持资源利用率。

3、标准化厂房全生命周期设计流程

3.1规划结构

标准化厂房主要分为服务配套区及标准化厂房区。配套服务设施应当具备便捷性与展示性，充分考虑对周边的辐射影响以及对交通便利性[4]。配合使用横平竖直的网格化道路系统以及高质量工业厂房园区建设要求，做好人流、车流规划工作。工业厂房的地块周边还需要配备机动车及非机动车位，尽量将车位分散布置，在主轴线路上进行绿化种植，提供更多的生活休息空间。

3.2配套服务

配套服务中的展示区涉及到产品研发及数据平台构建，社区服务就是为入住员工提供休闲、娱乐、运动健身等公共配套需求。产业公寓需要为企业员工提供高质量的住宿环境，落实以人为本目标。

3.3标准厂房

在工业厂房功能设置过程中需要确保交通简洁高效，整体设计期间的厂房空间结构清晰、框架明确、建筑的独立性更强。在厂房建筑立面设计过程中，可以融入更多的公建化元素，可使用虚实结合方式。注重建筑设计工作，将穿孔铝板作为预留空间机位的遮板，提升建筑整体形象。

4、标准化厂房全生命周期设计要点

4.1合理应用绿色能源技术

在标准化厂房全生命周期中应用绿色能源技术，也是实现节能设计目标的关键所在[5]。绿色能源技术主要包括煤炭清洁高效利用、非常规天然气应用利用技术、风、光再生资源、生物质能、新能源等能源服务产业。在设计技术应用过程中，企业需要结合标准化厂房全生命周期应用要求，选择适宜的能源应用项目，并在选定的项目中拟定工作方案。着重分析所在区域能源优势，确保使用的设计技术能够为产业带来更高经济收益。

4.2构建设计技术专业人才队伍

现阶段设计应用技术要求更高，为确保相应技术能够有效落实在标准化厂房产品全生命周期中，还需要构建起高素质技术型人才，为设计体系建设提供坚实的人才保障。进一步提高标准化厂房全生命周期科技化、信息化水平，着重研究绿色材料生产制造、绿色加工工艺及热处理技术的应用水平，有效解决现有标准化厂房全生命周期中的各类难题。

4.3构建标准化厂房设计全生命周期信息系统

借助先进的数字共享技术，建立起规模化、分布式的标准化厂房设计全生命周期信息管控平台，确保各类材料、生产工艺等信息均能够实现高效整合以及规范化使用，实现全方位及深层化能源共享。当前数据共享技术是工业行业重要发展趋势，应当结合实际生产经营建设要求，不断优化数字共享系统功能[6]。在原有基础上加大标准化厂房设计全生命周期信息化系统建设工作的投入力度，进一步解决存在于标准化厂房设计全生命周期信息系统建设与优化工作中的各类问题。

持续平稳推进设计全过程信息化进程，切实保障标准化厂房全生命周期信息资源综合利用水平，制定出科学合理的标准化厂房全生命周期信息化管理目标及计划，结合现有企业人力、物力及财力资源现状，优先管理利用价值更高的制造信息，对后续制造信息内容进行分批次管理。要求标准化厂房全生命周期信息化管理对象需要具备一定的经典性与代表性，对信息化能源进行统一规划，进一步加强标准化厂房全生命周期信息监控与入网工作，将材料、工艺等数据库纳入到集中信息港中，以充分发挥出标准化厂房全生命周期信息资源应用优势。在数据库建立期间，还需要结合行业具体情况以及国家相关标准，基于现有电子文档平台，形成标准化厂房全生命周期目录数据库全文数据库以及多媒体数据库。

5、标准化厂房全生命周期设计管控对策

5.1 加强标准化厂房全生命周期设计管控力度

为从根本上提升标准化厂房设计水平，要求在标准化厂房全生命周期设计环节严格勘察施工场地具体情况，结合实际勘查结果明确施工要求及施工难点。优化标准化厂房外墙结构，屋顶结构等设计方案，确保标准化厂房各项结构的安全性，能够得到根本上保障。

针对标准化厂房抗震问题也需要加强抗震设计管控力度，引进先进的设计理念及设计方式，计算出各结构抗震系数，不断优化结构体系。采用合理方式增强建筑内各构件的承载能力，严格计算出结构的抗荷载标准以及材料强度值。材料强度主要用于评估建筑构件的稳定性，在实际计算过程中，需要使用专用的荷载分析软件放大荷载标准，确定合理的荷载数，从而确定结构构件尺寸，满足结构所需的承载能力。

5.2 优化标准化厂房全生命周期设计方案

标准化厂房设计工作也需要考虑施工阶段的安全性。在标准化厂房设计过程中引入先进设计手段，有效优化标准化厂房全生命周期设计方案内容，切实提升标准化厂房建设全过程安全性[7]。要求在标准化厂房全生命周期设计方案编制过程中，还需要着重审核方案内容，针对存在与方案中的不合理进行全面整改。

例如在设计过程中使用先进的虚拟现实设计方式，通过建立起更为全面的标准化厂房三维模型，帮助设计人员充分了解到标准化厂房特征，标准化厂房展开全面优化，增强厂房安全性。开展建筑构件碰撞试验，有效解决标准化厂房全生命周期设计方案中的各项矛盾问题，保障施工工作有序开展。

5.3 保障结构材料质量

在标准化厂房安全设计工作开展过程中，还需要主动分析构建材料的各项性能，做好材料质量检验工作，强度及承载力不足等材料应禁止使用，避免在实际施工过程中而引发更为严重的安全事故，防止施工单位为寻求经济利益最大化而做出偷工减料行为。加强与建设及施工单位的交流沟通，要求与口碑良好、信誉优异的供货商合作。

5.4 优化结构各项性能

要求标准化厂房品质厂房设计环节还需要配合使用概念设计方式，切实分析厂房结构安全性要求，对特定构件性能进行全面剖析。结合标准化厂房局部及整体关系，调整各构件布置手段，确保设计中的各项细节均能够展现出来。设计人员在掌握厂房受力状态后还需要优化设计方案内容，明确各结构构件间的力学关系，确保厂房受力能够达到平衡状态。

总结：

总而言之，现阶段我国标准化厂房设计环节依然存在较多问题亟待解决。为从根本上提高标准化厂房设计效果，还需要结合全生命周期设计理念，不断优化设计方案内容，分析工业生产高质量化需求，从根本上提高标准化厂房平面及内部设施布置的合理性，确保标准化厂房全生命周期设计质量及效率满足预期目标。

参考文献：

[1]孙乾.全生命周期视角下低层住宅模块化设计策略研究  以太阳能十项全能竞赛为例[J].室内设计与装修,2023(05):124-125.

[2]郑梓豪,李元齐.面向大规模定制的建筑工业化智能设计方法研究[J/OL].建筑钢结构进展:1-12

[3]郑建华,庄天环,韩扬.设计阶段改良对装配式建筑全生命周期碳排放影响研究[J].施工技术(中英文),2023,52(04):72-75+80.

[4]张宏,黑赏罡.支持性能优化的建筑设计技术方法研究——以控碳为例[J].世界建筑,2022(11):92-93.

[5]张军军,张宏,叶红雨,丛勐,周超.全生命周期零碳建筑控碳技术与设计方法研究——以“Solar Ark 3.0”为例[J].建筑技艺,2022,28(10):36-39.

[6]郝光宇,梁剑韬.标准化厂房中“全生命周期”的设计思考及实践[J].建筑与文化,2022(06):26-27.DOI:10.19875/j.cnki.jzywh.2022.06.009.

[7]苏玲. 基于BIM的数字化电厂全生命周期信息管理研究[D].华北电力大学(北京),2016.