0 引言

　　2013年1月1日，国务院办公厅转发国家发展和改革委员会、住房和城乡建设部制订的《绿色建筑行动方案》(国办发[2013]1号)，该行动方案在“推动建筑工业化”章节中提出“住房和城乡建设等部门要加快建立促进建筑工业化的设计、施工、部品生产等环节的标准体系，推动部品、部件的标准化，丰富标准件的种类，提高通用性和可置换性”。2016年9月30日国务院办公厅发布的《国务院办公厅关于大力发展装配式建筑的指导意见》(国办发[2016]71号)要求“统筹建筑结构、机电设备、部品部件、装配施工、装饰装修，推行装配式建筑一体化集成设计。推广通用化、模数化、标准化设计方式”。2017年3月23日住房和城乡建设部印发的《“十三五”装配式建筑行动方案》(建科[2017]77号)中的条文:“强化建筑材料标准、部品部件标准、工程建设标准之间的衔接。建立统一的部品部件产品标准和认证、标识等体系，制定相关评价通则，健全部品部件设计、生产和施工工艺标准”。3个重要文件对建筑部品与构配件提出标准化、通用化要求，而接口的标准化是实现建筑部品与构配件通用互换的必要条件之一。

　　从国外装配式建筑的发展经验来看，凡是建筑工业化水平较高的国家，其部品体系发展相对完善，部品的标准化、系列化、通用化程度较高。日本用20年的时间推行住宅部品的标准化、通用化，现在住宅的各部分都有通用部品，各厂家生产的通用部品纳入《通用体系产品总目录》，实现了由“专用体系”向“通用体系”的转变;美国建立了单个厂商内的通用化建筑体系;加拿大在此基础上实现了多厂商的通用化建筑体系;荷兰建立了SAR体系，部品与主体结构不发生关系，提供空间变化的自由度，在新建筑和旧建筑改造中都能最大限度发挥其可变性与适应性;瑞典在政策支持和市场导向下实现了部品的尺寸、连接等的标准化和系列化，使构件之间更易替换。

　　1 建筑部品与构配件接口定义

　　广义上来说，接口是存在于相连双方或多方之间，为实现指令、信息、能量、物质的传递，设置的物理、非物理连接或界面。接口连接的对象多种多样，连接的目的多种多样，其形式也多种多样。接口广泛存在于人与人之间、人与物之间、物与物之间，广泛应用于20个行业分类、数百个行业细类，在计算机行业，接口是软件接口，也可是硬件接口;在通信行业，接口是两个模块之间通信的标准与规范。

　　在建筑行业内习惯称相同或不同材料、部品与构配件之间的连接做法为节点。各图集中示意的节点一般只对应工程做法，不强调节点性能，也不把节点性能标注其上，不重视生产公差、安装公差对连接部位尺寸的影响。ISO对应节点为构件之间的受力连接点。近年来，随着工厂化生产的部品与构配件应用越来越多，“接口”一词的应用也越来越广泛。

　　在装配式建筑中，接口是指部品与构配件之间，在一定的技术空间尺寸内，为实现规定的性能要求而采用某种技术相互连接彼此作用的部分。

　　装配式建筑分为4大系统，分别是主体结构系统、外围护系统、内装系统、设备与管线系统，每个系统又可划分为若干子系统和模块，如内装系统又可细分为8个子系统，按此逻辑细分，最后为工厂生产的部品与构配件。每次细分都代表装配式建筑工程实施的一次分包与集成，每次集成都需通过接口实现。在装配式建筑中，接口既存在于部品与构配件之间，也存在于各层级的建筑系统及建筑模块之间(见图1)。

　　在装配式建筑中，为了提升质量、提高效率、控制成本，需减少定制的部品与构配件数量，可通过选用能通用互换的标准化部品、构配件与标准化接口实现。标准化接口是指具有统一的性能、形式、尺寸的接口。

　　

　　图1 装配式建筑的系统构成  

　　 

　　2 建筑部品与构配件接口关键技术

　　关键技术是指在一个系统、一个环节或一项技术领域中起到重要作用，且不可或缺的环节或技术，可以是技术点，也可以是对某个领域起到至关重要作用的知识。

　　对于部品与构配件接口而言，其关键技术要素是指接口的性能、形式和尺寸，这3个要素相互影响、相互制约，共同定义接口的产品特性，“接口形式”是为了实现“接口性能”要求，“接口尺寸”都是为了实现“接口形式”和“公差与配合”的要求。

　　2.1 接口性能

　　接口性能包括安全性能、节能性能、适用性能、耐久性能、理化性能等。主体结构系统接口性能主要指安全性能、耐久性能，外围护系统接口性能主要指防水性能、节能性能、耐久性能，内装系统接口性能主要指适用性能、理化性能，设备与管线系统接口性能主要指适用性能、耐久性能。每项性能又包括若干具体性能，如表1所示^[1,2]。

　　接口处于系统、模块或部品、部件的不连续部位，其性能可能高于被连对象性能，如钢筋I级接头的接口性能高于被连接钢筋性能。但大部分接口可低于被连对象的性能，如玻璃面板的接口性能低于被连接玻璃性能。接口性能应与被连对象性能匹配，应与所使用部位性能要求匹配，过低的接口要求会影响质量，过高的接口性能要求会产生不必要的成本增量。需综合两方面性能要求确定接口性能:(1)接口所处系统、子系统或模块的整体性能要求;(2)接口现有连接形式所能具备的性能。接口性能与被连对象性能共同决定了整体性能目标、综合效益目标能否实现。

　　2.2 接口形式

　　对接口形式进行归纳分类，有利于接口形式的直观描述。接口形式与接口性能要求有关，也与被连接的部品与构配件形式有关。接口形式可从不同角度进行分类，包括表观特征、相互关系、连接强度、技术手段等。

　　  

　　表1 性能分类与具体性能  

　　 

　　 

　　

　　表1 性能分类与具体性能

　　1)接口表观特征与被连接的部品和构配件形式有关，可分为点连接、线连接和面连接，如图2所示。

　　

　　图2 按接口表观特征分类  

　　 

　　2)接口相互关系与被连接的部品和构配件形式有关，可分为并列式和嵌套式，如图3所示。

　　

　　图3 按接口相互关系分类  

　　 

　　3)接口连接强度与接口性能要求有关，可分为强连接、弱连接和无连接。

　　4)技术手段与接口性能要求有关，可分为固定式、粘接式和填充式。

　　综合各接口性能要求确定标准化、系列化的接口形式。例如，门窗与墙板连接，有安装牢固的力学性能和安全性能要求，对应形式是膨胀螺栓或连接片连接;有保温的节能性能要求，对应形式是发泡聚氨酯填充;有气密的节能性能要求，对应的形式是密封胶或膨胀密封条密封;有防水的适用性能要求，对应的形式是抹灰披水或金属披水;当接口连接条件如装饰层厚度变化时，对应的连接形式为有副框或无副框(见图4)。有些接口形式能同时解决1种以上接口性能要求，如密封胶既能解决气密问题，也能解决防水问题。由此综合确定接口形式。

　　

　　图4 外窗与外墙板的连接接口  

　　 

　　2.3 接口尺寸

　　接口尺寸主要取决于两方面因素:(1)接口性能和接口形式对接口尺寸的要求，主要体现为接口目标尺寸;(2)相关部品与构配件的生产公差，安装阶段的放线公差、安装公差，以及使用期间的形变公差等，主要体现为接口尺寸公差。

　　接口尺寸应能包容部品在生产、安装和使用过程中出现的尺寸偏差，且满足接口的设计要求，这是确定接口净距的基础。接口尺寸的确定可采用逻辑计算法(ISO)^[3]，根据项目的具体情况加以确定，如图5所示。

　　

　　图5 标准化接口尺寸  

　　 

　　逻辑计算法:每个接口都有最小净距和最大净距，接口净距与所选择的接口形式有关，根据所选择的接口形式，预测产生的最大接口净距或最小接口净距不配合的可能性。

　　1)不配合的风险决定可接受的不配合的风险值，并从图6中分别读取相应于最大接口净距和最小接口净距风险的Q值和q值。

　　2)预计的最小接口净距计算接口技术须容纳的预计的最小接口净距j_min:

　　

　　 

　　

　　图6 不配合的概率图  

　　 

　　式中:j_min为预计的最小接口净距;C_sp为空间协调尺寸;E为延伸量;W_comp为部品部件目标尺寸;σ_comp为部品部件制作标准偏差;σ_sp为部品部件空间标准偏差;μ_sp为空间系统化偏差;μ_comp为构件系统化偏差;n为占据结构空间的部品部件的数量;q为与所选定的太小的接口净距概率有关的标准偏差的倍数。

　　3)预计的最大接口净距计算接口技术须容纳的预计的最大接口净距j_max:

　　

　　 

　　式中:j_max为预计的最大接口净距;Q为与所选定的太大的接口净距概率有关的标准偏差的倍数。

　　4)特殊情况计算式(1)和式(2)中的第3个qσ表达项可分别近似等于

　　5)选择接口技术所选用的接口技术或一连串的技术，必须能容纳最大净距和最小净距之间的整个范围内净距。因此，j_min必须比在式(1)中计算的最小接口净距小，而j_max必须比在式(2)中计算的最大接口净距大。

　　3 建筑部品与构配件接口标准体系

　　目前，国内图集中的接口内容主要以节点做法的形式出现，对接口性能、接口尺寸和接口公差缺乏系统性要求，在各规范、标准中也对接口缺乏系统性规定，无法成为部品与构配件的统一规则。目前建筑中部品与构配件有专用接口、无通用接口，无法实现部品与构配件的通用、互换。当前，我国装配式建筑处于起步阶段，是国家发展战略的组成部分，构建建筑部品与构配件接口标准体系迫切、必要，越早建立越有利于行业的高质量发展。

　　3.1 标准体系构建原则与策略

　　3.1.1 标准体系构建原则

　　1)系统全面构建建筑部品与构配件接口关键技术标准体系，须涵盖建筑中各类型部品与构配件接口，须对接口类型进行系统性梳理。接口的系统化须和部品与构配件的系统化相对应。

　　2)层次清晰标准体系的构建是一项复杂、大数量、规模化的系统工程。须遵循一定科学合理的标准化方法论，结合装配式建筑的实际建筑特性及标准体系的标准层次和标准级别，合理构建标准体系的层级关系。

　　3)方便实用建筑部品与构配件接口关键技术标准体系的构建应充分保证标准间的相互协调和配套，尽量避免标准的重叠与交叉。体系的实用性要求该体系能方便使用者对标准进行检索和使用，并能指导标准的制定、修订与管理工作，为标准的使用者和管理部门提供便利。

　　4)统筹兼顾围绕促进装配式建筑发展需求，完善相关标准等问题，形成以4大系统为基础、部品为中心，具有基础共性、行业应用配套性的标准组合，达到既能满足建筑部品与构配件接口标准化的发展要求，又能让标准之间合理搭配、互相衔接，避免重复或缺漏。同时，又能结合关键点对其进行调整。

　　3.1.2 标准体系构建策略

　　对于建筑部品与构配件接口关键技术标准体系的构建，需以下实施策略支持。

　　1)需国家对装配式建筑部品与构配件的标准化给予持续的政策支持，继续鼓励发展通用、互换的部品与构配件，充分调动建造商和工厂的积极性。

　　2)各级主管部门及行业协会能针对部品与构配件接口制定详细的标准规范编制计划，并召集具备相应实力的单位及团体开展标准规范的编制工作。

　　3)在编制标准规范时，建立不同的标准层级，根据不同层次的需求对各类接口的性能、形式、尺寸进行约定，形成系列化的标准接口。

　　4)设计、生产和施工单位在满足接口标准的基础上完善设计、生产、施工技术，实现规模应用。

　　3.2 标准体系构建流程

　　根据标准体系构建目标对象的标准体系建立基础的不同，标准体系的类型分为“创建型基础体系”(A型)、“提高型标准体系”(B型)和“完备型标准体系”(C型)3类^[4]。本建筑部品与构配件接口标准体系为“创建型基础体系”(A型)。

　　根据标准体系构建流程，首先对标准体系目标即接口进行分析;接下来进行标准需求分析，即分析建筑部品与构配件接口标准体系内的标准，完成对不同类型接口的“接口三要素”的确定;下一步进行标准适用性分析，即分析建筑部品与构配件接口标准体系内的各项标准的适用范围，确定具体的各项标准名称;然后进行体系结构设计，即确定建筑部品与构配件接口标准体系的结构分为基础标准、专用标准2个层级;再对现行标准搜集或汇编;分析目前建筑部品与构配件接口标准体系的情况，完成建筑部品与构配件接口标准体系的体系框图。

　　3.3 标准体系构建层次

　　完成建筑部品与构配件接口标准体系的分类，结合构建标准体系的设立层次的原则及全国标准体系表的层级，确定建筑部品与构配件接口标准体系的构建层次，分为基础标准、专用标准2个层级，如图7所示。

　　

　　图7 标准体系构建层次  

　　 

　　完成建筑部品与构配件接口标准体系的构建，首先需完成建筑部品与构配件接口体系的分类，所以第1步先建立国家通用的基础标准层级，建筑部品与构配件接口体系的分类标准1部。此标准规定建筑部品与构配件接口体系的分类，其分类内容作为下一层级的专用标准层级标准的基础和依据。接下来根据建筑部品与构配件接口体系的分类内容，拟定专用标准29部。

　　3.4 接口标准体系构建

　　建筑部品与构配件接口标准体系以建筑部品的分类体系为基础，根据标准体系构建原则、策略、流程进行构建，建立基础标准和专用标准2个层级。基础标准包含《装配式建筑接口分类和编码标准》，实现接口的快速检索;专用标准包含各类型部品与构配件接口标准。

　　3.4.1 接口基础标准

　　建立《装配式建筑接口分类和编码标准》，此标准与GB/T 51269—2017《建筑信息模型分类和编码标准》及《装配式建筑部品部件分类和编码标准》(报批稿)对应，根据建筑部品与构配件的系统分类对接口进行系统分类，根据建筑部品与构配件的编码方法建立接口编码方法，根据建筑部品与构配件的编码对各类型接口进行编码。

　　3.4.2 接口专用标准

　　专用标准的编制遵循3个原则:(1)不论材质，同类部品与构配件对应的接口编入同一本标准;(2)以“后安装部分”名称作为接口标准名称;(3)同一个接口不在多个标准中重复出现，应保持唯一性。在专业标准中约定“后安装部分”与“先安装部分”之间的接口关键技术要求，形成标准化、系列化的接口性能、尺寸、形式规定，作为行业统一遵守的规则。

　　1)主体结构系统类接口专业标准体系对主体结构预制柱、预制墙板(结构构件)、预制梁、预制楼板、预制楼梯等分别编制《预制柱接口技术标准》《预制墙板(结构构件)接口技术标准》《预制梁接口技术标准》《预制楼板接口技术标准》《预制楼梯接口技术标准》等，如图8所示。

　　

　　图8 主体结构系统类接口专业标准体系  

　　 

　　2)外围护系统类接口专业标准体系对外围护系统外门窗、外墙(非结构构件)、遮阳、空调板、阳台、女儿墙等分别编制《外门窗接口技术标准》《外墙(非结构构件)接口技术标准》《遮阳接口技术标准》《空调板接口技术标准》《阳台接口技术标准》《女儿墙接口技术标准》等，如图9所示。

　　

　　图9 外围护系统类接口专业标准体系  

　　 

　　3)内装系统类接口专业标准体系对内装系统隔墙与墙面、吊顶、楼地面、收纳、厨房、卫生间、内门窗等分别编制《隔墙与墙面接口技术标准》《吊顶接口技术标准》《楼地面接口技术标准》《收纳接口技术标准》《厨房接口技术标准》《卫生间接口技术标准》《内门窗接口技术标准》等，如图10所示。

　　

　　图1 0 内装系统类接口专业标准体系 

　　 

　　4)设备与管线系统类接口专业标准体系对设备与管线系统给水热水、排水、雨水、供暖、通风、空调、燃气、照明、防雷及接地、输配电器材、弱电电气消防等分别编制《给水热水接口技术标准》《排水接口技术标准》《雨水接口技术标准》《供暖接口技术标准》《通风接口技术标准》《空调接口技术标准》《燃气接口技术标准》《照明接口技术标准》《防雷及接地接口技术标准》《输配电器材接口技术标准》《弱电电气消防接口技术标准》等，如图11所示。

　　

　　图1 1 设备与管线系统类接口专业标准体系 

　　 

　　接口基础标准与专用标准综合后构成接口标准体系，如图12所示。

　　

　　图1 2 建筑部品与构配件接口标准体系框架  

　　 

　　4 结语

　　本文借鉴国内外对接口的研究资料，结合“十三五”课题(2017YFC0703701-5)的研究成果，明确建筑部品与构配件接口的概念，提出接口3个关键技术要素，即性能、形式、尺寸。依据标准体系的构建原则、策略、流程和层级，结合接口技术特点及标准体系构建原则，建立接口基础标准与接口专用标准相结合的接口标准体系架构。

　　我国目前正大力发展装配式建筑，尽早完成标准化体系的研究与推广才能实现装配式建筑部品与构配件的通用互换，才能实现降低成本、减少资源浪费、减少污染的最终目标。