既有住宅分戶改造的工業(yè)化技術(shù)體系

姜 涌 朱 寧 劉明正 王 強(qiáng) 袁汝海

既有住宅分戶改造的工業(yè)化技術(shù)體系

姜 涌 朱 寧 劉明正 王 強(qiáng) 袁汝海

本研究依托北京市某集合住宅小區(qū)既有集合住宅的分戶式改造的實(shí)踐，通過標(biāo)準(zhǔn)化平臺(tái)化解決批量問題、模數(shù)化解決各種材料部品的協(xié)調(diào)問題、數(shù)字模型化解決尺寸協(xié)調(diào)與現(xiàn)場復(fù)尺問題、工業(yè)化解決現(xiàn)場施工擾民問題的四條技術(shù)路線探索了既有集合住宅改造的模數(shù)化、模塊化、系統(tǒng)化、工業(yè)化的方法和技術(shù)體系，提出了適應(yīng)改造需求的技術(shù)系統(tǒng)和部品模塊，為未來大規(guī)模的住宅更新改造積累經(jīng)驗(yàn)。

一、改造對象與現(xiàn)狀問題

本文研究對象為1980年代國有的職工集合住宅，其設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量都在同期具有很強(qiáng)的代表性（圖1）。

圖1 本項(xiàng)目樣板間建筑現(xiàn)狀及設(shè)計(jì)圖紙（圖片來源：作者自繪和拍攝）

調(diào)研發(fā)現(xiàn)，本項(xiàng)目既有住宅現(xiàn)狀存在的主要問題有：管線及設(shè)備系統(tǒng)的老化、建筑外圍護(hù)系統(tǒng)差、戶內(nèi)使用空間的不足、施工管理與維護(hù)改造不便。

產(chǎn)權(quán)分立，只能進(jìn)行分戶改造，上下層之間無法統(tǒng)一改造水管，只能分戶分段進(jìn)行。近鄰干擾較大，施工給居民生活帶來嚴(yán)重干擾，利益糾紛使得近鄰配合度較低，需要安靜快捷施工。老舊住宅無電梯，居民自發(fā)外陽臺(tái)改造及搭建較多，無法使用腳手架和吊籃施工。建筑圖紙資料雖采用標(biāo)準(zhǔn)圖設(shè)計(jì)，手繪圖紙，施工誤差大，分戶改造成為個(gè)性化定制，改造效率較低。

二、工業(yè)化技術(shù)策略與模塊

根據(jù)現(xiàn)狀，結(jié)合項(xiàng)目成本、時(shí)間等方面的限制條件，確立了本次改造的基本目標(biāo)：提升居住性能、探索工業(yè)化技術(shù)、推進(jìn)產(chǎn)學(xué)研合作。我們以樣板間的試驗(yàn)為依托，進(jìn)行了工業(yè)化技術(shù)的策劃和選型，概括為四個(gè)體系平臺(tái)和技術(shù)模塊（圖2）。

圖2 樣板間改造的技術(shù)體系示意圖（圖片來源：作者自繪）

（一）工業(yè)化技術(shù)策略平臺(tái)體系

1.建筑全生命周期品質(zhì)管理平臺(tái)

搜集既有住宅的維修記錄，進(jìn)行現(xiàn)場踏勘診斷與實(shí)測，采用人工和激光測距等數(shù)字化測量手段進(jìn)行空間復(fù)尺，形成數(shù)字化的、三維的現(xiàn)狀空間和管線分布，并同時(shí)形成未來資產(chǎn)管理的數(shù)據(jù)平臺(tái)。在此基礎(chǔ)上整合維修信息，以設(shè)計(jì)、計(jì)劃—生產(chǎn)、施工—檢驗(yàn)、維修的循環(huán)，形成建筑資產(chǎn)的全生命周期質(zhì)量管理平臺(tái)，不斷收集建筑生命信息，為未來建筑產(chǎn)品、工法、施工班組的評價(jià)提供科學(xué)依據(jù)。

2.BIM全息數(shù)字化設(shè)計(jì)建造平臺(tái)

由于原有建筑、使用中改造、現(xiàn)有設(shè)計(jì)等多重產(chǎn)品和空間的疊合，并有多個(gè)廠商和多種產(chǎn)品的配合問題，因此采用BIM三維形式及信息記錄詳細(xì)登錄空間位置和產(chǎn)品信息，保證信息傳遞的有效性、及時(shí)性和共享性，防止現(xiàn)場的錯(cuò)漏碰缺（圖3）。

圖3 BIM平臺(tái)的全息化設(shè)計(jì)（圖片來源：作者自繪）

3.模數(shù)化體系（統(tǒng)籌化空間）

既有住宅分戶改造的最大問題是戶型繁多、施工誤差大、后期改造多等帶來的產(chǎn)品需求種類繁多、需要精確復(fù)尺和單獨(dú)定制的問題。通過采用模數(shù)化體系和標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，形成模塊化的部品和容錯(cuò)調(diào)節(jié)區(qū)，最大限度地標(biāo)準(zhǔn)化，簡化了產(chǎn)品的種類和尺寸，便于大規(guī)模生產(chǎn)降低成本，同時(shí)便于日后的維修更換。根據(jù)工業(yè)化板材和家居產(chǎn)品、人體尺度設(shè)定30-50-150-300mm的模數(shù)體系，協(xié)調(diào)控制所有產(chǎn)品尺寸，產(chǎn)品根據(jù)名義尺寸確定實(shí)際尺寸和公差，管線改造和接口等均在模數(shù)中整合，并設(shè)置容錯(cuò)空間和調(diào)整位置。例如，居室內(nèi)墻面采用輕質(zhì)裝飾板材，以板材1200mm為基本模數(shù)，在轉(zhuǎn)角、門扇附近做容錯(cuò)調(diào)整空間，保證大面積施工的模數(shù)化（圖4）。

圖4 模數(shù)化室內(nèi)空間體系（圖片來源：作者自繪）

在磚混結(jié)構(gòu)承重墻無法改變，上下層無法協(xié)調(diào)改造的條件下，根據(jù)模數(shù)調(diào)整非承重墻的位置和構(gòu)造方式，提高空間利用效率，滿足現(xiàn)在使用功能的需求。例如，冰箱、洗衣機(jī)的位置，整體衛(wèi)浴、櫥柜系統(tǒng)，入戶玄關(guān)柜等。

4.模塊化系統(tǒng)（工業(yè)化部品、裝配化施工）

在上述標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)上，根據(jù)不同的建筑實(shí)體、空間和功能需求，采用工業(yè)化的部品盡量代替手工作業(yè)，以裝配化施工代替?zhèn)鹘y(tǒng)濕作業(yè)，提升住宅改造的效率和品質(zhì)。根據(jù)技術(shù)集成的特點(diǎn)和空間位置，分為幾大技術(shù)模塊：綜合布線天花系統(tǒng)、裝飾功能一體隔墻、免拆除防水地板、分層排水系統(tǒng)改造、集成外窗與陽臺(tái)、整體衛(wèi)浴與廚房、固定家具等。

（二）技術(shù)模塊

1.天花綜合布線系統(tǒng)

根據(jù)既有住宅原有管線系統(tǒng)的特點(diǎn)，特別是磚混結(jié)構(gòu)下的管線無預(yù)埋和單位管理體制下的管線上下串聯(lián)的特點(diǎn)，改造與性能提升的重點(diǎn)在于管線的綜合化處理。我國目前嘗試的主要方式是以學(xué)習(xí)日本的架空地板的SI體系為主，但是空間占用和造價(jià)成本較高，我們根據(jù)露明的強(qiáng)弱電和供暖系統(tǒng)大多在天棚處的現(xiàn)實(shí)，采用了天花綜合布線系統(tǒng)。

強(qiáng)弱電在房間頂板上明線直線排布，便于連接照明燈具和室內(nèi)布點(diǎn)，防止結(jié)構(gòu)的剔槽，便于結(jié)構(gòu)安全和節(jié)約造價(jià)，也為未來擴(kuò)展和改造提供了便利；供暖系統(tǒng)的橫管也在頂板處布置，便于未來散熱器的改造和移動(dòng)。垂直走線和接線盒、開關(guān)等與裝飾墻體、固定家具木作結(jié)合，保證數(shù)量和分布達(dá)到現(xiàn)代生活需求，同時(shí)保證居室的美觀整潔。

由于采用鋁合金型材緊繃PVC等軟膜的干法施工技術(shù)，無需垂吊結(jié)構(gòu)和板材等空間占用和復(fù)雜施工，只根據(jù)管線交叉情況預(yù)留50mm左右頂棚空間，平整度高美觀且施工方便，也便于施工和維護(hù)（圖5）。

圖5 原有室內(nèi)天花與綜合布線的薄膜天花（圖片來源：作者拍攝）

2.裝飾功能一體隔墻

在居室改造中，客廳和主臥等主要房間都需要增加大量的強(qiáng)弱電接口，形成電視墻的布局?？拷柵_(tái)和建筑端頭的外墻還有保溫增強(qiáng)和隱藏散熱器的需求。同時(shí)，墻體在既有建筑中施工精度較差，有明顯的歪斜需要調(diào)直。

本項(xiàng)目提出裝飾功能一體隔墻的解決方案：采用無石棉的高密度水泥纖維板或硅酸鈣板，復(fù)合PVC壁紙或UV涂層等裝飾面層，薄型鋁合金龍骨的干法固定，上部露明于軟膜天花內(nèi)并可利用固定鋁合金橫條兼做掛鏡線，下部用鋁合金踢腳收邊并可預(yù)留走線空間，墻體的厚度滿足預(yù)埋強(qiáng)弱電接線盒和開關(guān)的要求，并可在板后布線或填充發(fā)泡聚氨酯保溫層，形成室內(nèi)功能和裝飾的重點(diǎn)（圖6）。

根據(jù)布線和功能需求并盡量減少有限的室內(nèi)空間的占用，我們一般選定靠近室內(nèi)門入口的一面橫墻作為裝飾墻，設(shè)置主要的強(qiáng)弱電接口，工業(yè)化生產(chǎn)的裝飾墻體形成室內(nèi)視覺中心；入口門所在的縱墻作為固定家具如衣柜、書柜的設(shè)置墻，結(jié)合門套和固定家具設(shè)置木作墻體解決照明開關(guān)走線和容錯(cuò)協(xié)調(diào)問題；外窗所在的縱墻結(jié)合外窗或外封陽臺(tái)設(shè)置保溫層和供暖散熱器的裝飾層。這樣，形成室內(nèi)2～3面裝飾功能一體墻，保證接線盒的分布和數(shù)量滿足現(xiàn)代生活需求。同時(shí)根據(jù)需求預(yù)設(shè)空調(diào)機(jī)位，加強(qiáng)龍骨便于掛設(shè)室內(nèi)機(jī)。

圖6 裝飾功能一體隔墻，調(diào)直、布線、裝飾一體化的干法施工（圖片來源：作者拍攝）

3.免拆除防水地板

既有住宅在較長時(shí)間的使用中大多進(jìn)行了陶瓷地磚的鋪設(shè)，選用的產(chǎn)品和質(zhì)量參差不齊，若按照現(xiàn)代生活習(xí)慣改鋪木地板需要進(jìn)行全面剔鑿和找平，否則高度空間不足，這樣施工量大且對周邊住戶干擾過大。經(jīng)過比選采用PVC仿木塊狀地板鋪裝，厚度只有幾毫米，可在現(xiàn)有地板基礎(chǔ)上進(jìn)行順平，免除了剔除作業(yè)，鋪設(shè)簡單，施工便捷。而且材質(zhì)本身強(qiáng)度高、變形小、防水、耐磨、便于清掃，克服了木質(zhì)地板的主要問題并保有木地板的效果，客戶接受度和滿意度較高。

另外，由于這種地板的防水性能，可以廣泛用于居室、廳堂到洗衣間、廚房等用水空間，極大簡化了整體的設(shè)計(jì)和施工難度，也提高了建筑整體的空間感和協(xié)調(diào)感。

4.排水管線的分層分戶改造

為了進(jìn)一步驗(yàn)證這一點(diǎn)。筆者又統(tǒng)計(jì)了五個(gè)譯本中兩個(gè)到四個(gè)字母的常用詞數(shù)量與各個(gè)譯本的總形符之間的比例，結(jié)果如下：

根據(jù)分戶改造工程量較小的特點(diǎn)，結(jié)合專業(yè)廠商和施工承包商，本項(xiàng)目創(chuàng)新了工程做法和設(shè)計(jì)：根據(jù)盡量減少對上下住戶干擾的原則，采用本層截?cái)嗯f管、插接新管、不破壞上下穿樓板構(gòu)造的方式，可在半天內(nèi)完成立管的更換施工；新立管采用HDPE管材、焊接接口，克服PVC管道的耐久性、接口牢固性、隔聲等問題；科學(xué)設(shè)計(jì)立管的變截面、旋流式的專用節(jié)點(diǎn)，保證分層改造的順次插接，同時(shí)通過旋流器滿足管道界面減小但排水量不變的要求（實(shí)際測試結(jié)果效果更佳，該設(shè)備已申請國家發(fā)明專利）。

戶內(nèi)衛(wèi)生潔具的排水采用同層側(cè)排、墻體排水、薄型地漏，消滅原有干擾下層住戶的管道問題，也便于室內(nèi)靈活布置。同時(shí)結(jié)合戶內(nèi)的整體衛(wèi)浴改造，徹底解決上下漏水的隱患（圖7）。

5.集成外窗與陽臺(tái)

既有住宅的改造通過更換絕熱性、密閉性更好的新型外窗能極大地提升室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量和減少能耗。但是，如何提升外窗的防水防滲性能，綜合解決室外空調(diào)機(jī)位、太陽能熱水器等，在實(shí)踐中少有嘗試。我們在改造中著眼于集成和創(chuàng)新，研發(fā)了集成式凸窗和陽臺(tái)系統(tǒng)。主要聚焦在：

通過斷橋鋁合金整體式凸窗、雙玻斷橋外窗、內(nèi)保溫加強(qiáng)構(gòu)造，保證其絕熱性能；通過披檐和橡膠壓條等構(gòu)造防水方式強(qiáng)化防水；通過集成空調(diào)室外機(jī)護(hù)欄及冷媒管系統(tǒng)，消除原有外掛空調(diào)架的安全隱患并提升整體立面效果；采用可開啟防護(hù)欄系統(tǒng)，安全美觀，且保證了災(zāi)害時(shí)的逃生；外窗系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)體系和容錯(cuò)空間，工廠化生產(chǎn)，現(xiàn)場裝配，室外構(gòu)架可兼做施工吊籃，保證安全施工；設(shè)計(jì)了鋼框架磚墻拉固系統(tǒng)，防止側(cè)傾，并可加固原有的酥化欄板、墻體，保證整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性，并為空調(diào)室外機(jī)、太陽能光熱板等預(yù)留了安裝條件。

圖7 排水干管的分層分段改造（圖片來源：作者自繪及拍攝）

廚衛(wèi)問題是既有住宅的用戶痛點(diǎn)，也是產(chǎn)業(yè)化技術(shù)應(yīng)用最為集中和有效的區(qū)域。我們通過調(diào)研國內(nèi)外廠家，選定：工業(yè)化生產(chǎn)的整體式衛(wèi)浴間，整體底盤防水，同層排水，提升品質(zhì)和用戶體驗(yàn)；為了充分利用既有住宅的空間，采用墻排式馬桶，與管井空間配合，最大程度利用空間；通過設(shè)置獨(dú)立的洗面空間解決原有衛(wèi)浴空間不足的問題，并整合洗衣機(jī)冰箱的布置及配線要求；采用了整合生活家電和設(shè)備的系統(tǒng)化廚房操作收納體系；采用全干式墻體和地板、以及功能隔墻整合管道夾層和檢修門，大幅降低施工難度和周期。

圖8 樣板間改造后的整體效果（圖片來源：作者拍攝）

三、結(jié)語

本項(xiàng)目涉及的單位內(nèi)部700余套既有住宅的分戶改造，其中3套樣板間先行改造探索，35套進(jìn)行了工業(yè)化的整體改造（圖8）。整個(gè)項(xiàng)目從策劃到施工完成的時(shí)間為2014年9月至2016年1月，總投資額為3000余萬元。目前已經(jīng)全部投入使用，且獲得好評。

（國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目：基于維修數(shù)據(jù)分析的住宅改造更新技術(shù)評價(jià)及質(zhì)量管理系統(tǒng)研究，項(xiàng)目批準(zhǔn)號：51578300）

（作者單位：姜涌、朱明、劉明正，清華大學(xué)建筑學(xué)院；袁汝海，清華大學(xué)房管處；王強(qiáng)，清華大學(xué)修繕科）