工業(yè)化住宅建筑構(gòu)造技術(shù)體系解析

■ 蘇巖芃 Su Yanpeng 顏宏亮 Yan Hongliang

0 引言

“十二五”期間是國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整的關(guān)鍵階段，推動(dòng)住宅產(chǎn)業(yè)化，加快工業(yè)化住宅的建設(shè)對(duì)于緩解建筑業(yè)面臨的資源與環(huán)境壓力，促進(jìn)我國(guó)房地產(chǎn)業(yè)由粗放型發(fā)展模式向現(xiàn)代住宅產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型有著十分重要意義。

近年來(lái)，國(guó)家和各地方政府已通過(guò)積極培育國(guó)家住宅產(chǎn)業(yè)化基地和大型住宅產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，加快制訂相關(guān)技術(shù)設(shè)計(jì)規(guī)范和規(guī)程，并出臺(tái)規(guī)劃建筑面積豁免、節(jié)能減排專項(xiàng)補(bǔ)貼等激勵(lì)措施，擴(kuò)大工業(yè)化住宅體系的應(yīng)用覆蓋率。目前，針對(duì)大量性建造的高層住宅的混凝土結(jié)構(gòu)體系已有所突破，相關(guān)建筑構(gòu)配件與部品的產(chǎn)業(yè)化水平也有較大提高，北京、上海、深圳、沈陽(yáng)、濟(jì)南、合肥等城市逐步開(kāi)展了建造試點(diǎn)和推廣工作。

國(guó)內(nèi)各城市推出試點(diǎn)的各類工業(yè)化住宅體系各有特點(diǎn)，發(fā)展十分迅速。但是工業(yè)化住宅的整體構(gòu)造技術(shù)還不夠成熟，如工業(yè)化住宅在現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)與工廠預(yù)制部分、土建與裝修方面銜接還有待于進(jìn)一步優(yōu)化；特別是室內(nèi)裝修的部品化和工業(yè)化程度仍然較低。各類部品研發(fā)技術(shù)分散、各自為陣，相互之間缺乏統(tǒng)一有效的模數(shù)協(xié)調(diào)體系與接口技術(shù)，通用性差，集成化程度難以提高。此外，在如何滿足居民個(gè)性化需求與可持續(xù)更新改造方面尚存在不足。

綜上所述，本文擬通過(guò)工業(yè)化住宅建筑整體構(gòu)造技術(shù)體系的探討，發(fā)掘工業(yè)化建筑建造方式的技術(shù)潛力，以推動(dòng)工業(yè)化住宅更好的發(fā)展。

1 工業(yè)化住宅建筑構(gòu)造技術(shù)體系的特征

1.1 工業(yè)化住宅建筑關(guān)注的重點(diǎn)

工業(yè)化住宅作為社會(huì)化大生產(chǎn)的產(chǎn)物，其發(fā)展定位首先應(yīng)注重標(biāo)準(zhǔn)化和產(chǎn)業(yè)化的研究。[1]這就要求對(duì)工業(yè)化住宅的主要組成部分——承重結(jié)構(gòu)與圍護(hù)結(jié)構(gòu)、室內(nèi)裝修、設(shè)備與環(huán)境控制等進(jìn)行整體把握，分析其相互制約關(guān)系，以形成適應(yīng)工業(yè)化住宅建筑特點(diǎn)的構(gòu)造技術(shù)體系一體化平臺(tái)。

一般來(lái)說(shuō)，住宅建筑結(jié)構(gòu)體系通常起著基礎(chǔ)性的作用，目前國(guó)內(nèi)建設(shè)的高層工業(yè)化住宅中主要結(jié)構(gòu)體系有裝配整體式或預(yù)制裝配式框架結(jié)構(gòu)、(框架)剪力墻結(jié)構(gòu)等幾種形式，其研究主要涉及結(jié)構(gòu)構(gòu)造。而圍護(hù)結(jié)構(gòu)、室內(nèi)裝修以及建筑設(shè)備的整合與集成技術(shù)等則是建筑構(gòu)造領(lǐng)域主要研究對(duì)象，應(yīng)成為建筑設(shè)計(jì)人員與研究者關(guān)注的重點(diǎn)(圖1)。

1.2 工業(yè)化住宅的建筑構(gòu)造技術(shù)體系應(yīng)具有的特征

1.2.1 模數(shù)制與標(biāo)準(zhǔn)化

住宅是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，可以說(shuō)實(shí)現(xiàn)內(nèi)部各要素有機(jī)整合，高效集成是工業(yè)化住宅區(qū)別于傳統(tǒng)建造方式，發(fā)揮其技術(shù)優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵。這首先要求工業(yè)化住宅建筑重視模數(shù)制與標(biāo)準(zhǔn)化，分析、制定出合理的設(shè)計(jì)參數(shù)和模數(shù)，貫徹統(tǒng)一的建筑模數(shù)制，為建筑設(shè)計(jì)、構(gòu)配件生產(chǎn)以及施工安裝等方面的尺寸協(xié)調(diào)提供基礎(chǔ)，從而推動(dòng)建筑設(shè)計(jì)、構(gòu)配件生產(chǎn)加工以及施工安裝技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化。

工業(yè)化住宅可采用3M+2M+1M的建筑模數(shù)制標(biāo)準(zhǔn)，即主要房間開(kāi)間與進(jìn)深采用現(xiàn)在通行的3M或2M，住宅內(nèi)部隔墻系列產(chǎn)品則可采用2M+1M的模數(shù)網(wǎng)格。[2]同時(shí)進(jìn)一步對(duì)住宅公共空間，設(shè)備管井、管線，住宅電器與固定設(shè)施(如櫥柜)等的優(yōu)選尺寸與模數(shù)協(xié)調(diào)進(jìn)行研究。

1.2.2 開(kāi)放性

工業(yè)化住宅構(gòu)造技術(shù)體系建立在統(tǒng)一的建筑模數(shù)制與標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，應(yīng)提高材料、構(gòu)配件的部品化、模塊化水平，完善相關(guān)構(gòu)配件的接口與節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)，逐步提高體系的開(kāi)放性與通用性。

1.2.3 適應(yīng)性

表1 建筑構(gòu)造技術(shù)體系內(nèi)容

工業(yè)化住宅的建設(shè)包括房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)商、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工、居民及政府相關(guān)職能部門(mén)等，人們對(duì)于工業(yè)化住宅有各自的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、性能以至于社會(huì)、精神和心理等層面的需求。特別是工業(yè)化住宅最終的服務(wù)對(duì)象——普通居民因其不同職業(yè)、不同收入以及不同家庭人口結(jié)構(gòu)和興趣愛(ài)好等，他們對(duì)于住宅的性能需求也各有差異。隨著時(shí)間的推移，許多家庭人口結(jié)構(gòu)將發(fā)生變化，居住需求也會(huì)相應(yīng)改變。為了有效滿足居住者多樣化的使用要求，建筑設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)考慮提高工業(yè)化住宅的適應(yīng)性與靈活性。

2 建筑構(gòu)造技術(shù)體系概述

現(xiàn)階段可以針對(duì)城市經(jīng)濟(jì)技術(shù)發(fā)達(dá)地區(qū)特點(diǎn)，積極探索多模式、多層次、開(kāi)放式的預(yù)制裝配式或裝配整體式混凝土住宅建筑構(gòu)造技術(shù)體系。在住宅承重結(jié)構(gòu)體系明確后，重點(diǎn)考慮解決與工業(yè)化住宅整體構(gòu)造技術(shù)密切相關(guān)的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題(表1)。

2.1 建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造技術(shù)

建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的功能質(zhì)量直接關(guān)系到住宅建筑的安全耐久、保溫隔熱、防水防潮、隔聲等使用性能。其中以預(yù)制外墻板的技術(shù)最為復(fù)雜，加工要求最高，其預(yù)制加工技術(shù)水平與應(yīng)用的比例(預(yù)制率)成為目前衡量預(yù)制裝配式住宅技術(shù)先進(jìn)與否的重要指標(biāo)之一。預(yù)制外墻板構(gòu)造方式多種多樣，如可以制成“三明治”式復(fù)合結(jié)構(gòu)，由保溫層、內(nèi)外層混凝土墻板以及專用連接件組成的一種復(fù)合墻體，結(jié)合門(mén)窗、外墻飾面材料在工廠一次加工成型，既可以制成混凝土掛板，僅作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)(圖2)，也可制成承重與圍護(hù)一體化的構(gòu)件(圖3)。

當(dāng)前對(duì)于預(yù)制外墻板建筑構(gòu)造重在加強(qiáng)墻板接縫部位(水平縫、垂直縫和十字縫)的構(gòu)造處理，同時(shí)進(jìn)一步整合門(mén)窗與遮陽(yáng)設(shè)施。不同材料與構(gòu)造方式的預(yù)制外墻板其連接構(gòu)造技術(shù)需要考慮標(biāo)準(zhǔn)化和通用性開(kāi)發(fā)，這方面可以結(jié)合國(guó)家城鎮(zhèn)化建設(shè)的戰(zhàn)略部署，在有條件的地區(qū)如長(zhǎng)三角、珠三角、京津冀地區(qū)，利用區(qū)域內(nèi)氣候相近、老百姓生活習(xí)慣、居住要求相似，構(gòu)件運(yùn)輸距離較為經(jīng)濟(jì)的有利條件，率先探索開(kāi)發(fā)適應(yīng)本地區(qū)工業(yè)化住宅的圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件流通體系。

2.2 裝修構(gòu)造技術(shù)

借鑒制造業(yè)的理念，工業(yè)化住宅應(yīng)當(dāng)作為一種完整的產(chǎn)品，提供全面的建筑裝修。因此，土建施工結(jié)束之后依靠大量人力現(xiàn)場(chǎng)施工的傳統(tǒng)裝修方式，已經(jīng)顯得越來(lái)越力不從心。當(dāng)前工業(yè)化住宅的裝修方式應(yīng)重點(diǎn)解決隔墻、吊頂、樓地面等部位構(gòu)配件的工廠化加工和現(xiàn)場(chǎng)組裝的構(gòu)造方式，而這一配套裝修構(gòu)造技術(shù)應(yīng)在建筑設(shè)計(jì)階段就同承重與圍護(hù)結(jié)構(gòu)、建筑設(shè)備的要求同步考慮。

2.2.1 室內(nèi)隔墻技術(shù)

目前工業(yè)化住宅常用的隔墻有加氣混凝土砌塊、紙面石膏板隔墻、條板隔墻、灌漿墻等。加氣混凝土砌塊隔墻需要現(xiàn)場(chǎng)砌筑，但隔聲性能較好，可以用于分戶隔墻。其它幾種隔墻結(jié)合所在部位應(yīng)重點(diǎn)開(kāi)發(fā)輕質(zhì)、隔聲、防水、飾面、耐久性等性能；完善配件系統(tǒng)，滿足釘掛物品等要求；并與電氣設(shè)備、家具等進(jìn)行集成；未來(lái)可以進(jìn)一步采用干式連接，使其更加方便組裝、拆卸。

2.2.2 吊頂

在布局緊湊、面積有限的小面積住宅中，層高一般在2.8m，因此通常只需在管線復(fù)雜的廚房、衛(wèi)生間等處局部采用吊頂。工業(yè)化裝修一般選用輕鋼龍骨吊頂，吊頂上應(yīng)為安裝燈具、淋浴間加熱器、排氣扇等留有位置，應(yīng)通過(guò)預(yù)留孔洞等手段合理避開(kāi)豎向管線、管道，盡量避免材料的浪費(fèi)和現(xiàn)場(chǎng)的重復(fù)勞動(dòng)。

2.2.3 樓地面

樓地面裝修應(yīng)重點(diǎn)解決飾面層和管線綜合的問(wèn)題。應(yīng)該選擇合適的飾面層，如當(dāng)室內(nèi)地面采用輻射采暖系統(tǒng)時(shí)，則宜采用地磚面層或?qū)嶄亸?fù)合木地板。此外應(yīng)該考慮到管線綜合的需要，這方面國(guó)外有非常成熟的系統(tǒng)，如荷蘭的Matura填充體系的地板模塊，日本的架空地板部品等。對(duì)于地面輻射采暖的保溫層與埋管層，目前國(guó)內(nèi)相關(guān)企業(yè)也進(jìn)行了模塊化產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)(圖4)。對(duì)衛(wèi)生間可進(jìn)行局部降板處理，實(shí)現(xiàn)同層排水(圖5)。

2.3 設(shè)備與環(huán)境控制一體化

住宅中的普通設(shè)備分為電氣設(shè)備，采暖與空調(diào)設(shè)備，廚房、衛(wèi)生設(shè)備等。[3]對(duì)于設(shè)備管線綜合應(yīng)考慮適當(dāng)同承重、圍護(hù)結(jié)構(gòu)分離，管線的鋪設(shè)充分利用板材隔墻中空部分；吊頂、地面的局部架空及埋管層等空間，方便日后的檢修和更換。

廚房和衛(wèi)生間是住宅中設(shè)備最為集中、最為復(fù)雜的兩個(gè)功能空間(表2)，也是建筑構(gòu)造技術(shù)體系研究的重點(diǎn)。無(wú)論是利用工廠化生產(chǎn)部品進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)組裝，還是選用整體式廚房與衛(wèi)生間(圖6、7)，都應(yīng)該充分考慮建筑整體設(shè)計(jì)與施工安裝的要求。住宅的廚、衛(wèi)可以靠近住宅入口相鄰設(shè)置，便于與公共部分的管井進(jìn)行銜接，也有利于套內(nèi)管線布置集中緊湊。衛(wèi)生間除局部降板進(jìn)行同層排水，還可以考慮將廚房與衛(wèi)生間或相鄰兩個(gè)衛(wèi)生間的隔墻作為管道墻(圖8)。

表2 廚衛(wèi)空間基本功能與主要內(nèi)容

3 建筑構(gòu)造體系的發(fā)展策略

工業(yè)化住宅建筑構(gòu)造體系的發(fā)展除了具體技術(shù)措施的探索之外，離不開(kāi)評(píng)價(jià)體系、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、部品認(rèn)證制度等的支持，也離不開(kāi)居民對(duì)于工業(yè)化住宅性能的認(rèn)可與各類企業(yè)相關(guān)的廣泛參與。以下幾點(diǎn)對(duì)深入研究工業(yè)化住宅建筑構(gòu)造技術(shù)體系值得關(guān)注。

3.1 重視“宜居”性能

近年來(lái)，隨著住宅建設(shè)的迅速發(fā)展，我國(guó)房地產(chǎn)業(yè)由單純注重住宅數(shù)量增長(zhǎng)，開(kāi)始轉(zhuǎn)向質(zhì)、量并重階段。大量性住宅的質(zhì)量、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)備設(shè)施及住區(qū)環(huán)境等有了很大的提高，人們也更加重視住宅的居住品質(zhì)、使用功能和建造質(zhì)量。

工業(yè)化住宅能否在市場(chǎng)上打開(kāi)局面，實(shí)現(xiàn)“叫好又叫座”，可以說(shuō)重點(diǎn)不僅局限于建造速度快，縮短建房周期層面，而應(yīng)該在滿足國(guó)家對(duì)于住宅產(chǎn)業(yè)化節(jié)能、減排的有關(guān)政策上。尊重和積極回應(yīng)居民對(duì)于住宅個(gè)性化需求，通過(guò)結(jié)合本地區(qū)的氣候特點(diǎn)與資源條件，營(yíng)造出綠色環(huán)保、健康舒適的居住環(huán)境，提高居民對(duì)于工業(yè)化住宅的了解程度。

可以在住宅使用說(shuō)明書(shū)中，對(duì)所采用的新產(chǎn)品、新技術(shù)的特點(diǎn)，如內(nèi)保溫、輕質(zhì)隔墻、架空地板、地暖等進(jìn)行細(xì)致的說(shuō)明，使居民對(duì)新材料、新技術(shù)的優(yōu)勢(shì)有系統(tǒng)的了解，也避免了居民入住后由于裝修等因素人為造成損壞。

3.2 重視“更新”性能

在強(qiáng)調(diào)工業(yè)化住宅建筑構(gòu)造一體化技術(shù)集成的同時(shí)，應(yīng)該突出工業(yè)化住宅長(zhǎng)壽命、高質(zhì)量、便于更新改造的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。如通過(guò)采用大開(kāi)間的結(jié)構(gòu)體系，在住宅平面布局中，有意識(shí)地將部分使用空間如客廳和臥室可以隨功能改變而進(jìn)行靈活調(diào)整。對(duì)構(gòu)造技術(shù)設(shè)計(jì)的預(yù)見(jiàn)性、部品的通用性與互換性，應(yīng)給予更多的關(guān)注。同時(shí)完善售后服務(wù)體系，為用戶提供有保障的維修、更新服務(wù)等等。

4 結(jié)語(yǔ)

研究表明，建筑業(yè)處在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中游，在產(chǎn)業(yè)鏈中能夠起到拉動(dòng)上游綠色生產(chǎn)和下游綠色消費(fèi)的作用。[4]通過(guò)工業(yè)化建筑構(gòu)造技術(shù)體系的研究，構(gòu)建土建、裝修、設(shè)備一體化技術(shù)平臺(tái)，有助于提高工業(yè)化建筑的性能與設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、流通、施工的效率，希望為促進(jìn)當(dāng)前我國(guó)工業(yè)化住宅的發(fā)展提供有益參考。

[1]開(kāi)彥. 關(guān)于推進(jìn)中國(guó)住宅產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的思索[J]. 住宅科技,2000,08: 3-8.

[2]DG/T08-2071-2010、J11660-2010.裝配整體式混凝土住宅體系設(shè)計(jì)規(guī)程[S]：19.

[3]顏宏亮編著.建筑特種構(gòu)造[M].上海：同濟(jì)大學(xué)出版社,2008：140.

[4]中國(guó)住宅產(chǎn)業(yè)網(wǎng).http://www.chinahouse.gov.cn/gjhz7/7158.htm.