建筑產業現代化背景下的百年住宅設計建造與集成技術研發

劉東衛2016-06-07 14:19:10來源：中房網

??在建筑產業現代化的發展背景下，我國建筑產業面臨轉型升級和可持續發展建設的新課題。應對新課題，中國百年住宅構建了以開放建筑理論為基礎的我國新型工業化建筑通用體系，綜合實施了內裝工業化的住宅填充體整體技術解決方案。并通過百年住宅示范工程建筑填充體樣板間的建造實施，對其主體標準化設計、空間適應性設計、部品模塊化設計和內裝部品集成技術應用的創新性設計研究實踐進行了探討。

??1 我國建筑產業現代化發展的新課題

??1.1建筑產業現代化的轉型升級

??面對黨的十八大提出新型工業化、城鎮化、信息化和農業現代化良性互動、協同發展的戰略任務和挑戰，進一步積極推進建筑產業化，實現建筑產業由粗放型向集約型轉變，是新時期房地產業健康、可持續發展的迫切需求。2015年是我國“十二五”收官之年，建筑產業現代化掀起了新一輪變革浪潮。響應國家第十三個五年規劃綱要、《中國制造2025》等戰略規劃，在建筑行業內國家級、省地級紛紛出臺相關政策，較為重要的《建筑產業現代化國家建筑標準設計體系》、國家標準《工業化建筑評價標準》陸續發布，在《建筑產業現代化發展綱要》中明確提出了未來5到10年建筑產業現代化發展目標。由于這些建筑產業化政策的引導和建筑市場多樣化的需求，無疑為2016年“十三五”開局之際建筑業加速轉型升級奠定了堅實的基礎。

??建筑產業化，核心就是生產工業化。在工業發達的國家建筑生產工業化的程度相當高，而我國建筑產業化研究起步較晚，并且生產工業化往往被看作是一種施工手段。從20 世紀的世界建筑產業現代化發展歷程來看，都是以先進的建筑工業化技術轉型和革新為基礎，通過采用新型工業化生產建造方式，實現了建設發展從數量階段到質量階段的劇變。事實上，對建筑產業化的轉型升級涉及理念的轉變、模式的轉型和路徑的創新，是一個全局性、系統性的變革過程。在進行大量建筑建造過程中，以建筑設計理念變革和建筑科學技術創新為先導，優化建筑業的生產方式和產業結構，從戰略性的角度配置建筑產業資源，合理調整和協調產業鏈各個環節的內容，從而建設符合時代發展、滿足市場需求的建筑。

??1.2面向未來的可持續發展建設

??目前我國建筑需求量巨大且住宅建設發展迅速，雖然建筑產業現代化與住宅的生產工業化得到國內同行的普遍關注，但是普遍缺乏對其系統性體系化研究和實踐。特別是傳統建造方式在我國的發展已經根深蒂固，大量濕法作業及手工操作帶來了資源能源消耗、人力物力浪費。加之，住宅建設往往只重主體，而輕內裝，導致毛坯房長期占領我國住宅市場，嚴重制約了我國建筑可持續發展。

??促進我國建設發展方式的轉變，改變我國建筑業現狀，必須要擺脫傳統模式路徑的依賴和束縛，尋求建筑產業現代化為目標的新型建筑工業化發展路徑。借鑒西方發達國家采用住宅建筑通用體系與住宅部品的集成化生產達到住宅生產工業化，符合可持續發展建設方向，實現了建筑建造生產模式從手工操作為主轉向工業化生產為主，從單件生產轉向大規模制造，從傳統施工現場“濕法作業”轉向集成式預制裝配“干法作業”。因此，應對當前可持續發展時代背景下我國建筑產業化普遍存在的資源能源消耗、住宅短壽化和住宅工業化轉型問題，更需要圍繞可持續建設做出適宜調整，創建我國新型建筑工業化的建筑通用體系，研發應用部品集成技術，既可扭轉粗放生產模式，也會極大地解決居住品質問題。同時將使我國住宅建設發生根本性轉變，在住宅的建筑全壽命內將滿足現實的、局部的需求同未來的、整體的發展相契合，保證了建筑建設與城市、經濟、社會發展的協調。

??2 百年住宅建造體系與技術解決方案

??2.1百年住宅的綜合價值體現

??中國百年住宅是以建筑全壽命期的理念為基礎，圍繞保證住宅性能和品質的規劃設計、施工建造、維護使用和再生改建等技術的新型工業化體系與應用集成技術。力求全面實現建設產業化、建筑長壽化、品質優良化和綠色低碳化，提高住宅的綜合價值，建設可持續居住的人居環境。中國百年住宅建設是建設領域貫徹落實科學發展觀、保障民生的重要舉措，是以建筑產業現代化為目標的新型住宅工業化發展趨勢。對于擺脫我國住宅建設傳統模式的束縛，促進資源節約型、環境友好型社會的建設具有重要意義。

??圖1 中國百年住宅建設技術體系

??通過中國百年住宅建造體系的構建以及示范工程的實施，突出以標準化的設計、工業化的生產、裝配化的施工以及一體化的管理，逐步取代傳統的住宅生產方式，將住宅建設由“傳統建造”轉變為“精良制造”，打造百年住宅。建設“長壽命、高品質、低碳化”的百年住宅，不僅是行業轉型升級、提升質量的迫切需要，也是社會經濟發展的客觀要求，是解決房地產業面臨的資源、環境壓力的必由之路。

??區別于對傳統住宅追求高速、批量建設以及一旦建成即無法改變的固有觀念，中國百年住宅建造體系是一種以開放建筑理論為基礎的新型工業化建筑通用體系。這就需要在住宅規劃、設計、生產、建造、使用、維護，直至拆除的全過程中，準確把握住宅產業與住宅科技的發展，加強具有前瞻性的部署，切實提高住宅的可持續發展能力，實現動態更新，以適應未來居住生活模式。

??2.2住宅支撐體與填充體建造

??借鑒國際開放建筑理論和日本SI 住宅體系，百年住宅采用將住宅的支撐體S(Skeleton)和填充體I(Infill) 完全分離的住宅建設體系，是為了實現住宅長壽化各種嘗試中的基本理念。在提高結構和主要部品耐久性、設備部品維護更新性和套內靈活可變與改裝適應性三方面具有顯著特征。在提高住宅支撐體的物理耐久性使住宅的生命周期得以延伸的同時，既降低了維護管理費，也控制了資源的消費，成為今后住宅建設和設計的一個方向。

??圖2 SI住宅體系支撐體和填充體

??2.3新型住宅工業化通用體系

??支撐體與填充體分離已經成為世界建筑產業現代化和新型住宅工業化通用體系與生產技術研發方向，我國應當大力推行采用支撐體和填充體的新型工業化發展模式，并構建建筑支撐體和填充體的新型住宅工業化通用體系。建筑標準設計體系作為我國建筑產業現代化的新型工業化建筑體系，在借鑒支撐體和填充體相分離的建筑通用體系之上，結合我國實際情況，通過建筑工業化生產建造方式，將建筑或住宅按照工業化建造體系劃分為系統性的通用化部品體系。并在設計、建造以及相關設備設施配置上先行考慮建筑生產方式、百姓居住方式和設備管線維護方式會對房屋造成的影響，以切實有效實現住宅長壽化目標。

??圖3我國建筑產業現代化的建筑標準設計體系

??2.4填充體整體技術解決方案

??住宅工業化的核心是住宅體系的系統技術集成，住宅建筑填充體技術解決方案的研發，以SI 住宅體系的新型工業化的住宅建筑通用體系為基礎，強調住宅全壽命期和全產業鏈的整體設計方法和兩階段工業化生產體系與技術集成。

??住宅建筑填充體技術解決方案的研發，構建新型工業化的住宅建筑通用體系，同時通過其建筑支撐體和填充體兩部分構成來協調相應的尺寸或模塊的模數體系。以建筑填充體整合住宅內裝部品體系，住宅部品的集成進一步使住宅生產達到工業化。住宅建筑填充體技術解決方案的研發，考慮了工業化的生產措施，通過結構主體系統和住宅部品體系的應用，可在使用工業化成套部品基礎上建造多樣化住宅，是一種住宅工業化內裝建造與設計的建筑通用體系。采用新型內裝工業化的住宅建筑填充體技術解決方案，有5個方面優勢：1)保障質量，部品在工廠制作，且工地現場采用干式作業，可以最大限度保證產品質量和性能；2)減少成本，提高勞動生產率，節省大量人工和管理費用，大大縮短開發周期，綜合效益明顯，從而降低住宅生產成本；3)節能環保，減少原材料的浪費，施工現場大部分為干法施工，噪聲粉塵和建筑垃圾等污染大為減少；4)便于維護，降低了后期的運營維護難度，為部品更新變化創造了可能，實現住宅的可持續發展；5)集成部品，可實現工業化生產，采用通用部品，并有效解決施工生產的尺寸誤差和模數接口問題。

??圖4 新型住宅工業化解決方案

??圖5 示范工程的新型住宅工業化解決方案

??3 百年住宅示范工程的建造實施

??3.1示范工程概況

??2012年5月18日，中國房地產業協會和日本國日中建筑住宅產業協議會簽署了《中日住宅示范項目建設合作意向書》，就促進中日兩國在住宅建設領域進一步深化交流、合作開發示范項目等達成一致意見，并委托中國建設科技集團的中國建筑標準設計研究院有限公司負責示范項目的組織實施和設計研發工作。“中國百年住宅”示范工程的基本目標是，針對我國住宅粗放型建設模式和房地產業的技術轉型升級的課題，通過中國百年住宅示范工程攻關新型住宅工業化關鍵技術，實現以新型工業化技術建造的可持續住宅。

??上海綠地南翔·中國百年住宅示范工程11# 樓為20 層，90m2 以下中小套型。項目在建立符合產業化要求的住宅建筑體系和部品體系基礎上，把住宅研發設計、部品生產、施工建造和組織管理等環節聯結為一個完整的產業鏈，通過設計標準化、部品工廠化、建造裝配化實現了通用化的新型工業化住宅體系，構建并實施了工業化內裝部品體系和集成技術。

??綠地南翔·中國百年住宅示范工程以長壽化可持續建設為目標，從社會資源和環境的可持續發展出發，既考慮到降低地球環境負荷和資源消耗，也要滿足不同居住者居住需求和生活方式、便于后期管理和更新改造。采用支撐體與填充體分離體系，具有高耐久性的支撐體和靈活性與適應性的填充體整體提高了住宅的居住性能和質量。

??綠地南翔·中國百年住宅示范工程建筑填充體樣板間，在項目規劃設計、施工建造、技術集成、部品整合等各個環節中進行了嚴格監督管理和動態跟蹤評估，確保項目實施，取得了很多技術創新和突破。項目的實施是一個系統工程，提出了技術標準條件等方面的保障措施，從建立協調機制、明確實施責任、加強建設管理等方面對規劃實施進行了具體部署。

?? 圖6 樣板間D-1平面圖7 樣板間D-2平面

??3.2主體標準化設計

??3.2.1 支撐體大空間化

??提供大空間結構體系，盡可能取消室內承重墻體，為套型多樣性選擇和全生命周期變化創造條件。減少現澆量，減少施工難度等。通過前期設計階段對結構體系整體設計考慮，有效提高后期施工效率，合理控制建設成本，保證施工質量與內裝模數接口。

??3.2.2 住棟形體規整化

??合理控制樓棟體形系數，減少開口凹槽，減少墻體凹凸，滿足樓棟對于節能、節地、節材要求。規整化的住棟提高套內空間使用率，居住舒適度相應提高，且可保證施工的合理性。

??3.2.3 住棟構成集約化

??模塊與公共交通核心模塊組合成單元，結構簡明布局清晰，套型系列可組合成不同住棟來適應不同條件。住棟公共空間集中管井管線等設施，易于管理和維修。衛浴等部分可作為獨立模塊置入不同套型中，為工業化建造提供條件。

圖8住棟形體規整化

??圖9住棟構成集約化

??3.3空間適應性設計

??3.3.1 套型系列化與多樣化

??住棟套型按使用空間面積分大、中、小三個類型的系列套型。套型設計充分考慮不同家庭結構及居住人口的情況，在同一套型內可實現多種套型變換。基于環境行為學，套內空間設計充分考慮人體尺度，在滿足安全性和基本使用需求的同時，提高套內空間的舒適度與宜居性。

??3.3.2 空間可變性與靈活性

??套型設計從住宅全生命周期角度出發，套型宜采用大空間可變性高的結構體系，提高內部空間的靈活性與可變性，方便用戶今后的改造。套型內部空間采用可實現空間靈活分割的隔墻體系，滿足不同用戶對于空間的多樣化需求。考慮日常維護修理以及日后設備管線更新、優化的需要。

??3.3.3 空間集約化與開放化

??充分利用空間集中化的特點，盡可能減少相互關聯性強的使用空間之間的阻隔，采用LDK 餐廚交流系統，開放式的餐廚空間，使廚房、餐廳和客廳空間連為一體。廚房采用開放式，與用餐空間緊密聯系在一起，客廳部分既從使用上獨立出去又與餐廚空間在空間上保持密切的聯系。通過以飲食生活習慣的“制作- 就餐- 交流”行為互動為目的，形成互動空間、優化了視覺感受，也有利于家庭成員在廚房與客廳之間的快樂交流。

??圖10套型系列化與多樣化

??圖11空間集約化與開放化

??3.4部品模塊化設計

??3.4.1 模塊化的整體衛生間

??采用模塊化的整體衛生間便于施工建造。使用干濕分離式整體衛浴系統，按照人的行為習慣和使用流線設計，彼此分離，干濕分區，互不干擾。在套型設計時，充分合理考慮三者之間的相互關系，將盥洗室作為浴室的前室空間，便于淋浴前后更衣和換洗衣服。廁室內即馬桶間可單獨設置或者與浴室空間合并。整體浴室是建造體系的重要組成部分，分離式衛浴空間實現了干濕分區，大大提高了模數精度和節約了墻面空間面積。

??圖12樣板間模塊化整體衛生間實景

??3.4.2 模塊化的整體廚房

??整體廚房是SI 體系適應性內裝部品中最直接展現工業化工藝水準的部分。所有柜體均采用環保型板材一次切割成型，提高拼縫處的精細化設計，避免產生較大的誤差。上吊柜邊縫交界處采用樹脂材質收邊條，抗腐蝕能力強且不易開裂。優選高質量合頁、龍頭、壁柜內置分隔等五金構件，減少了居住者二次選購。

??圖13樣板間模塊化整體廚房實景

??3.4.3 模塊化的系統收納

??模塊化的系統收納，便于施工建造。收納空間合理布局，按照居住者的動線軌跡，設置收納空間。玄關、客廳、餐廳、廚房、衛生間、臥室等都有相對應的收納空間。最大限度地合理地設置收納，提高空間的使用效率滿足了住戶的基本使用需要，力求做到就近收納、分類儲藏，最大化收納空間。

??圖14樣板間D-1系統收納

??圖15樣板間D-2系統收納

??3.5 部品與集成技術應用

??綠地南翔·中國百年住宅示范工程建筑填充體樣板間，吸取了國際前沿理念和住宅發展與建設經驗，探索研發住宅先導技術，突出體現住宅產業現代化的發展方向，推動對傳統住宅產業的更新改造，通過科技創新促進科技成果向生產轉化。傳播先進的最新前沿的干式內裝技術，實現綜合性技術解決方案的攻關落地。項目產業化技術建設實施取得大批技術成果，取得4個方面的重大技術進步，第一是創建了我國新型住宅工業化的內裝部品構架；第二是形成了設計標準化、部品工廠化、建造裝配化、采用通用化的標準化部品體系；第三是系統實施到設計、生產、施工、維護等產業鏈各個環節；第四是研發應用了建筑長壽化、品質優良化、綠色低碳化的可持續發展的部品與工業化集成技術。

??表1樣板間干式內裝技術