建筑产业现代化背景下的百年住宅设计建造与集成技术研发

刘东卫2016-06-07 14:19:10

在建筑产业现代化的发展背景下，我国建筑产业面临转型升级和可持续发展建设的新课题。应对新课题，中国百年住宅构建了以开放建筑理论为基础的我国新型工业化建筑通用体系，综合实施了内装工业化的住宅填充体整体技术解决方案。并通过百年住宅示范工程建筑填充体样板间的建造实施，对其主体标准化设计、空间适应性设计、部品模块化设计和内装部品集成技术应用的创新性设计研究实践进行了探讨。

1 我国建筑产业现代化发展的新课题

1.1建筑产业现代化的转型升级

面对党的十八大提出新型工业化、城镇化、信息化和农业现代化良性互动、协同发展的战略任务和挑战，进一步积极推进建筑产业化，实现建筑产业由粗放型向集约型转变，是新时期房地产业健康、可持续发展的迫切需求。2015年是我国“十二五”收官之年，建筑产业现代化掀起了新一轮变革浪潮。响应国家第十三个五年规划纲要、《中国制造2025》等战略规划，在建筑行业内国家级、省地级纷纷出台相关政策，较为重要的《建筑产业现代化国家建筑标准设计体系》、国家标准《工业化建筑评价标准》陆续发布，在《建筑产业现代化发展纲要》中明确提出了未来5到10年建筑产业现代化发展目标。由于这些建筑产业化政策的引导和建筑市场多样化的需求，无疑为2016年“十三五”开局之际建筑业加速转型升级奠定了坚实的基础。

建筑产业化，核心就是生产工业化。在工业发达的国家建筑生产工业化的程度相当高，而我国建筑产业化研究起步较晚，并且生产工业化往往被看作是一种施工手段。从20 世纪的世界建筑产业现代化发展历程来看，都是以先进的建筑工业化技术转型和革新为基础，通过采用新型工业化生产建造方式，实现了建设发展从数量阶段到质量阶段的剧变。事实上，对建筑产业化的转型升级涉及理念的转变、模式的转型和路径的创新，是一个全局性、系统性的变革过程。在进行大量建筑建造过程中，以建筑设计理念变革和建筑科学技术创新为先导，优化建筑业的生产方式和产业结构，从战略性的角度配置建筑产业资源，合理调整和协调产业链各个环节的内容，从而建设符合时代发展、满足市场需求的建筑。

1.2面向未来的可持续发展建设

目前我国建筑需求量巨大且住宅建设发展迅速，虽然建筑产业现代化与住宅的生产工业化得到国内同行的普遍关注，但是普遍缺乏对其系统性体系化研究和实践。特别是传统建造方式在我国的发展已经根深蒂固，大量湿法作业及手工操作带来了资源能源消耗、人力物力浪费。加之，住宅建设往往只重主体，而轻内装，导致毛坯房长期占领我国住宅市场，严重制约了我国建筑可持续发展。

促进我国建设发展方式的转变，改变我国建筑业现状，必须要摆脱传统模式路径的依赖和束缚，寻求建筑产业现代化为目标的新型建筑工业化发展路径。借鉴西方发达国家采用住宅建筑通用体系与住宅部品的集成化生产达到住宅生产工业化，符合可持续发展建设方向，实现了建筑建造生产模式从手工操作为主转向工业化生产为主，从单件生产转向大规模制造，从传统施工现场“湿法作业”转向集成式预制装配“干法作业”。因此，应对当前可持续发展时代背景下我国建筑产业化普遍存在的资源能源消耗、住宅短寿化和住宅工业化转型问题，更需要围绕可持续建设做出适宜调整，创建我国新型建筑工业化的建筑通用体系，研发应用部品集成技术，既可扭转粗放生产模式，也会极大地解决居住品质问题。同时将使我国住宅建设发生根本性转变，在住宅的建筑全寿命内将满足现实的、局部的需求同未来的、整体的发展相契合，保证了建筑建设与城市、经济、社会发展的协调。

2 百年住宅建造体系与技术解决方案

2.1百年住宅的综合价值体现

中国百年住宅是以建筑全寿命期的理念为基础，围绕保证住宅性能和品质的规划设计、施工建造、维护使用和再生改建等技术的新型工业化体系与应用集成技术。力求全面实现建设产业化、建筑长寿化、品质优良化和绿色低碳化，提高住宅的综合价值，建设可持续居住的人居环境。中国百年住宅建设是建设领域贯彻落实科学发展观、保障民生的重要举措，是以建筑产业现代化为目标的新型住宅工业化发展趋势。对于摆脱我国住宅建设传统模式的束缚，促进资源节约型、环境友好型社会的建设具有重要意义。

图1 中国百年住宅建设技术体系

通过中国百年住宅建造体系的构建以及示范工程的实施，突出以标准化的设计、工业化的生产、装配化的施工以及一体化的管理，逐步取代传统的住宅生产方式，将住宅建设由“传统建造”转变为“精良制造”，打造百年住宅。建设“长寿命、高品质、低碳化”的百年住宅，不仅是行业转型升级、提升质量的迫切需要，也是社会经济发展的客观要求，是解决房地产业面临的资源、环境压力的必由之路。

区别于对传统住宅追求高速、批量建设以及一旦建成即无法改变的固有观念，中国百年住宅建造体系是一种以开放建筑理论为基础的新型工业化建筑通用体系。这就需要在住宅规划、设计、生产、建造、使用、维护，直至拆除的全过程中，准确把握住宅产业与住宅科技的发展，加强具有前瞻性的部署，切实提高住宅的可持续发展能力，实现动态更新，以适应未来居住生活模式。

2.2住宅支撑体与填充体建造

借鉴国际开放建筑理论和日本SI 住宅体系，百年住宅采用将住宅的支撑体S(Skeleton)和填充体I(Infill) 完全分离的住宅建设体系，是为了实现住宅长寿化各种尝试中的基本理念。在提高结构和主要部品耐久性、设备部品维护更新性和套内灵活可变与改装适应性三方面具有显着特征。在提高住宅支撑体的物理耐久性使住宅的生命周期得以延伸的同时，既降低了维护管理费，也控制了资源的消费，成为今后住宅建设和设计的一个方向。

图2 SI住宅体系支撑体和填充体

2.3新型住宅工业化通用体系

支撑体与填充体分离已经成为世界建筑产业现代化和新型住宅工业化通用体系与生产技术研发方向，我国应当大力推行采用支撑体和填充体的新型工业化发展模式，并构建建筑支撑体和填充体的新型住宅工业化通用体系。建筑标准设计体系作为我国建筑产业现代化的新型工业化建筑体系，在借鉴支撑体和填充体相分离的建筑通用体系之上，结合我国实际情况，通过建筑工业化生产建造方式，将建筑或住宅按照工业化建造体系划分为系统性的通用化部品体系。并在设计、建造以及相关设备设施配置上先行考虑建筑生产方式、百姓居住方式和设备管线维护方式会对房屋造成的影响，以切实有效实现住宅长寿化目标。

图3我国建筑产业现代化的建筑标准设计体系

2.4填充体整体技术解决方案

住宅工业化的核心是住宅体系的系统技术集成，住宅建筑填充体技术解决方案的研发，以SI 住宅体系的新型工业化的住宅建筑通用体系为基础，强调住宅全寿命期和全产业链的整体设计方法和两阶段工业化生产体系与技术集成。

住宅建筑填充体技术解决方案的研发，构建新型工业化的住宅建筑通用体系，同时通过其建筑支撑体和填充体两部分构成来协调相应的尺寸或模块的模数体系。以建筑填充体整合住宅内装部品体系，住宅部品的集成进一步使住宅生产达到工业化。住宅建筑填充体技术解决方案的研发，考虑了工业化的生产措施，通过结构主体系统和住宅部品体系的应用，可在使用工业化成套部品基础上建造多样化住宅，是一种住宅工业化内装建造与设计的建筑通用体系。采用新型内装工业化的住宅建筑填充体技术解决方案，有5个方面优势：1)保障质量，部品在工厂制作，且工地现场采用干式作业，可以最大限度保证产品质量和性能；2)减少成本，提高劳动生产率，节省大量人工和管理费用，大大缩短开发周期，综合效益明显，从而降低住宅生产成本；3)节能环保，减少原材料的浪费，施工现场大部分为干法施工，噪声粉尘和建筑垃圾等污染大为减少；4)便于维护，降低了后期的运营维护难度，为部品更新变化创造了可能，实现住宅的可持续发展；5)集成部品，可实现工业化生产，采用通用部品，并有效解决施工生产的尺寸误差和模数接口问题。

图4 新型住宅工业化解决方案

图5 示范工程的新型住宅工业化解决方案

3 百年住宅示范工程的建造实施

3.1示范工程概况

2012年5月18日，中国房地产业协会和日本国日中建筑住宅产业协议会签署了《中日住宅示范项目建设合作意向书》，就促进中日两国在住宅建设领域进一步深化交流、合作开发示范项目等达成一致意见，并委托中国建设科技集团的中国建筑标准设计研究院有限公司负责示范项目的组织实施和设计研发工作。“中国百年住宅”示范工程的基本目标是，针对我国住宅粗放型建设模式和房地产业的技术转型升级的课题，通过中国百年住宅示范工程攻关新型住宅工业化关键技术，实现以新型工业化技术建造的可持续住宅。

上海绿地南翔·中国百年住宅示范工程11# 楼为20 层，90m2 以下中小套型。项目在建立符合产业化要求的住宅建筑体系和部品体系基础上，把住宅研发设计、部品生产、施工建造和组织管理等环节联结为一个完整的产业链，通过设计标准化、部品工厂化、建造装配化实现了通用化的新型工业化住宅体系，构建并实施了工业化内装部品体系和集成技术。

绿地南翔·中国百年住宅示范工程以长寿化可持续建设为目标，从社会资源和环境的可持续发展出发，既考虑到降低地球环境负荷和资源消耗，也要满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。采用支撑体与填充体分离体系，具有高耐久性的支撑体和灵活性与适应性的填充体整体提高了住宅的居住性能和质量。

绿地南翔·中国百年住宅示范工程建筑填充体样板间，在项目规划设计、施工建造、技术集成、部品整合等各个环节中进行了严格监督管理和动态跟踪评估，确保项目实施，取得了很多技术创新和突破。项目的实施是一个系统工程，提出了技术标准条件等方面的保障措施，从建立协调机制、明确实施责任、加强建设管理等方面对规划实施进行了具体部署。

图6 样板间D-1平面图7 样板间D-2平面

3.2主体标准化设计

3.2.1 支撑体大空间化

提供大空间结构体系，尽可能取消室内承重墙体，为套型多样性选择和全生命周期变化创造条件。减少现浇量，减少施工难度等。通过前期设计阶段对结构体系整体设计考虑，有效提高后期施工效率，合理控制建设成本，保证施工质量与内装模数接口。

3.2.2 住栋形体规整化

合理控制楼栋体形系数，减少开口凹槽，减少墙体凹凸，满足楼栋对于节能、节地、节材要求。规整化的住栋提高套内空间使用率，居住舒适度相应提高，且可保证施工的合理性。

3.2.3 住栋构成集约化

模块与公共交通核心模块组合成单元，结构简明布局清晰，套型系列可组合成不同住栋来适应不同条件。住栋公共空间集中管井管线等设施，易于管理和维修。卫浴等部分可作为独立模块置入不同套型中，为工业化建造提供条件。

图8住栋形体规整化

图9住栋构成集约化

3.3空间适应性设计

3.3.1 套型系列化与多样化

住栋套型按使用空间面积分大、中、小三个类型的系列套型。套型设计充分考虑不同家庭结构及居住人口的情况，在同一套型内可实现多种套型变换。基于环境行为学，套内空间设计充分考虑人体尺度，在满足安全性和基本使用需求的同时，提高套内空间的舒适度与宜居性。

3.3.2 空间可变性与灵活性

套型设计从住宅全生命周期角度出发，套型宜采用大空间可变性高的结构体系，提高内部空间的灵活性与可变性，方便用户今后的改造。套型内部空间采用可实现空间灵活分割的隔墙体系，满足不同用户对于空间的多样化需求。考虑日常维护修理以及日后设备管线更新、优化的需要。

3.3.3 空间集约化与开放化

充分利用空间集中化的特点，尽可能减少相互关联性强的使用空间之间的阻隔，采用LDK 餐厨交流系统，开放式的餐厨空间，使厨房、餐厅和客厅空间连为一体。厨房采用开放式，与用餐空间紧密联系在一起，客厅部分既从使用上独立出去又与餐厨空间在空间上保持密切的联系。通过以饮食生活习惯的“制作- 就餐- 交流”行为互动为目的，形成互动空间、优化了视觉感受，也有利于家庭成员在厨房与客厅之间的快乐交流。

图10套型系列化与多样化

图11空间集约化与开放化

3.4部品模块化设计

3.4.1 模块化的整体卫生间

采用模块化的整体卫生间便于施工建造。使用干湿分离式整体卫浴系统，按照人的行为习惯和使用流线设计，彼此分离，干湿分区，互不干扰。在套型设计时，充分合理考虑三者之间的相互关系，将盥洗室作为浴室的前室空间，便于淋浴前后更衣和换洗衣服。厕室内即马桶间可单独设置或者与浴室空间合并。整体浴室是建造体系的重要组成部分，分离式卫浴空间实现了干湿分区，大大提高了模数精度和节约了墙面空间面积。

图12样板间模块化整体卫生间实景

3.4.2 模块化的整体厨房

整体厨房是SI 体系适应性内装部品中最直接展现工业化工艺水准的部分。所有柜体均采用环保型板材一次切割成型，提高拼缝处的精细化设计，避免产生较大的误差。上吊柜边缝交界处采用树脂材质收边条，抗腐蚀能力强且不易开裂。优选高质量合页、龙头、壁柜内置分隔等五金构件，减少了居住者二次选购。

图13样板间模块化整体厨房实景

3.4.3 模块化的系统收纳

模块化的系统收纳，便于施工建造。收纳空间合理布局，按照居住者的动线轨迹，设置收纳空间。玄关、客厅、餐厅、厨房、卫生间、卧室等都有相对应的收纳空间。最大限度地合理地设置收纳，提高空间的使用效率满足了住户的基本使用需要，力求做到就近收纳、分类储藏，最大化收纳空间。

图14样板间D-1系统收纳

图15样板间D-2系统收纳

3.5 部品与集成技术应用

绿地南翔·中国百年住宅示范工程建筑填充体样板间，吸取了国际前沿理念和住宅发展与建设经验，探索研发住宅先导技术，突出体现住宅产业现代化的发展方向，推动对传统住宅产业的更新改造，通过科技创新促进科技成果向生产转化。传播先进的最新前沿的干式内装技术，实现综合性技术解决方案的攻关落地。项目产业化技术建设实施取得大批技术成果，取得4个方面的重大技术进步，第一是创建了我国新型住宅工业化的内装部品构架；第二是形成了设计标准化、部品工厂化、建造装配化、采用通用化的标准化部品体系；第三是系统实施到设计、生产、施工、维护等产业链各个环节；第四是研发应用了建筑长寿化、品质优良化、绿色低碳化的可持续发展的部品与工业化集成技术。

表1样板间干式内装技术