百年住宅可持續(xù)設(shè)計(jì)方法與浙江寶業(yè)裝配式建筑系統(tǒng)集成建造

劉東衛(wèi) 郝學(xué) 劉若凡 王珊珊

1 中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院有限公司

2 中國建設(shè)科技集團(tuán)中央研究院裝配式建筑與百年住宅研究中心

1 住宅可持續(xù)建設(shè)與新型建筑工業(yè)化的高質(zhì)量發(fā)展方向

可持續(xù)發(fā)展理念是在人類經(jīng)歷了工業(yè)革命爆發(fā)和市場經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)變，全球人口、資源和環(huán)境受到?jīng)_擊，賴以生存的自然環(huán)境面臨嚴(yán)重破壞和威脅之后，于20世紀(jì)中后期登上世界發(fā)展的歷史舞臺(tái)。進(jìn)入21世紀(jì)以來，構(gòu)建可持續(xù)性社會(huì)成為大勢所趨，當(dāng)前我國住宅建設(shè)與房地產(chǎn)業(yè)面臨著若干亟待解決的可持續(xù)發(fā)展建設(shè)問題。我國住宅與建設(shè)資源指標(biāo)的發(fā)展處于世界低位，資源消耗大，環(huán)境問題嚴(yán)重，尤其在住宅的大規(guī)模建設(shè)與存量時(shí)期，其全壽命周期的建造、使用和改建問題已經(jīng)成為國家可持續(xù)發(fā)展的重大課題。新時(shí)期中國住宅建設(shè)只能走資源消耗少、環(huán)境負(fù)荷小的環(huán)境友好型與資源節(jié)約型發(fā)展道路，實(shí)現(xiàn)建設(shè)的高效率、高品質(zhì)、低消耗和低影響，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，是未來我國新型建筑工業(yè)化的高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展方向。

長期以來，人類生存環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展備受世界各國的關(guān)注，建筑及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)CO2排放量已占總能耗的40%以上，建筑的生產(chǎn)建設(shè)、規(guī)劃設(shè)計(jì)、使用維護(hù)等行為對環(huán)境問題影響巨大?？沙掷m(xù)發(fā)展的建設(shè)模式與建筑設(shè)計(jì)方法在國際上被建筑師們廣泛關(guān)注并進(jìn)行了大量實(shí)踐，建筑界有識(shí)之士提出的以降低建筑環(huán)境負(fù)荷為核心的可持續(xù)建筑長壽命設(shè)計(jì)建造與全壽命期削減碳排放的系統(tǒng)性對策逐漸被世界范圍認(rèn)知和接受。

國際合作的百年住宅是降低地球環(huán)境負(fù)荷和資源消耗的全壽命期住宅，也是滿足不同居住者需求和生活方式、便于更新和改造的長壽化住宅，既能節(jié)約建筑資源和社會(huì)財(cái)富，又能對社會(huì)和諧、環(huán)境保護(hù)和產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展起到推動(dòng)作用。百年住宅在建筑設(shè)計(jì)、施工、使用、維修、廢棄等全壽命期中，通過建設(shè)產(chǎn)業(yè)化、建筑長壽化、品質(zhì)優(yōu)良化、綠色低碳化的設(shè)計(jì)與建造對策，實(shí)現(xiàn)以更具長久價(jià)值的人居環(huán)境和降低建筑環(huán)境負(fù)荷為核心的綠色可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。項(xiàng)目以新理念、新模式、新標(biāo)準(zhǔn)、新體系引領(lǐng)我國住宅從資源消耗型向資產(chǎn)持續(xù)型轉(zhuǎn)型升級，力求突破我國長期以來建筑業(yè)傳統(tǒng)生產(chǎn)建造方式的束縛，解決城鄉(xiāng)人居環(huán)境的建設(shè)瓶頸，實(shí)現(xiàn)面向未來的綠色可持續(xù)發(fā)展建設(shè)。

2 浙江寶業(yè)百年住宅試點(diǎn)項(xiàng)目與可持續(xù)設(shè)計(jì)方法與對策

浙江寶業(yè)新橋風(fēng)情百年住宅項(xiàng)目于2019年建成，位于浙江省紹興市越西路與西郊路交叉口西北角，西臨新橋江。規(guī)劃總用地面積4.12hm2，建筑面積13.5萬m2，地上建筑面積約9.55hm2，共有14棟樓，包括10棟高層住宅和4棟高層百年住宅裝配式住宅示范樓（4#、7#、8#、10#樓），容積率2.3。項(xiàng)目在百年住宅建設(shè)技術(shù)體系的基礎(chǔ)上充分發(fā)揮寶業(yè)PC技術(shù)與裝配式內(nèi)裝產(chǎn)業(yè)化技術(shù)優(yōu)勢，建設(shè)具有新時(shí)期舒適健康產(chǎn)品性能和全壽命期長久價(jià)值的可持續(xù)住宅。不僅大幅度提高了住宅的質(zhì)量和品質(zhì)，滿足人們?nèi)找嬖鲩L的宜居空間環(huán)境需求，也在推動(dòng)我國可持續(xù)住宅建筑建設(shè)上做出了創(chuàng)新性探索。

浙江寶業(yè)新橋風(fēng)情百年住宅項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)以城市環(huán)境共生和地域居民交流為目標(biāo)，從城市景觀的在地性出發(fā)，注重周邊城市街區(qū)肌理和自然河道的空間關(guān)系，在構(gòu)建建筑與周邊環(huán)境時(shí)，組織住區(qū)空間結(jié)構(gòu)（圖1）。項(xiàng)目基于SI建筑體系保障居住的長久品質(zhì)，最大限度地保障社會(huì)資源的循環(huán)利用，使住宅成為壽命期長、耐久性高的保值型產(chǎn)品，大幅提高了住宅的資產(chǎn)價(jià)值。

2.1 可持續(xù)設(shè)計(jì)方法的城市設(shè)計(jì)與住區(qū)在地性規(guī)劃

浙江寶業(yè)新橋風(fēng)情百年住宅項(xiàng)目的規(guī)劃設(shè)計(jì)呼應(yīng)了周圍環(huán)境與場地特性，東側(cè)和南側(cè)是城市道路，西側(cè)是自然河道，住區(qū)布局與建筑形態(tài)不僅要減小道路側(cè)噪音，而且要從區(qū)位上最大化街區(qū)價(jià)值，尊重周圍環(huán)境肌理。二至六棟中高層住宅共同創(chuàng)建出三個(gè)共享生活庭院，構(gòu)筑與城市環(huán)境空間相融合、擁有城市地域意象的連續(xù)街區(qū)和社區(qū)氛圍宜人的空間環(huán)境（圖2～4）。

1 可持續(xù)方法的城市與建筑層級設(shè)計(jì)

2 城市濱河景觀

業(yè)主：紹興寶業(yè)新橋江房地產(chǎn)開發(fā)有限公司

建設(shè)地點(diǎn)：浙江省紹興市

規(guī)劃設(shè)計(jì)與技術(shù)研發(fā)：中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院有限公司、浙江寶業(yè)建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司

項(xiàng)目負(fù)責(zé)人：劉東衛(wèi)

設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)：魏紅、馮凡、蔣洪彪、劉志偉、顧芳、王鍇（建筑）；趙海江（結(jié)構(gòu)）；劉保衛(wèi)（給排水）；何小蘭（暖通）；王超（電氣）

內(nèi)裝部品集成：大和房屋工業(yè)株式會(huì)社（日本）、浙江廣藝建筑裝飾工程有限公司

建設(shè)總包施工：浙江寶業(yè)住宅產(chǎn)業(yè)化有限公司

內(nèi)裝施工：浙江廣藝建筑裝飾工程有限公司

部品集成實(shí)施：寶業(yè)大和工業(yè)化住宅制造有限公司、松下電工、松下住建、蘇州海鷗有巢氏整體衛(wèi)浴股份有限公司、上海唐盾材料科技有限公司、德國西韋德、德國快可美、日門建材、伊奈中國、積水化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社、北京嘉泰華裝飾工程有限公司、日本大建工業(yè)株式會(huì)社、雷士照明控股有限公司、日本愛克工業(yè)株式會(huì)社、驪住中國

總建筑面積：13.5 萬m2

設(shè)計(jì)時(shí)間：2016.03—2017.03

建成時(shí)間：2020.09

圖片版權(quán)：中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院有限公司

3 街道開放空間

4 庭院空間

項(xiàng)目住區(qū)規(guī)劃采用西南平行交錯(cuò)的空間布局手法（圖5），三個(gè)共享生活庭院既保證了住棟視野不受遮擋，也增強(qiáng)了沿河景觀的延續(xù)性。項(xiàng)目與東側(cè)城市街道、西側(cè)自然河系形成共生關(guān)系，在城市街道東側(cè)設(shè)置交往性開放空間，在中部設(shè)置東西方向入口主景觀軸線、南北貫通步道軸線及一條濱河景觀帶，使得社區(qū)與周邊環(huán)境自然融合（圖6）。建筑融入了江南水鄉(xiāng)的色彩與基調(diào)，布局沿河岸線展開，既確保了住區(qū)通風(fēng)順暢，又形成了濱河景觀與庭院景觀交相呼應(yīng)的、頗具江南氣息的街區(qū)院落環(huán)境。多樣的外部空間與活動(dòng)設(shè)施合力解決整個(gè)住區(qū)的適老、適幼和無障礙問題（圖7）。

5 城市設(shè)計(jì)與住區(qū)規(guī)劃

6 住區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

7 住區(qū)組團(tuán)布局

2.2 SI建筑支撐體的長壽性設(shè)計(jì)

項(xiàng)目采用SI體系，通過架空、吊頂和墻體，使建筑支撐體與內(nèi)裝、設(shè)備分離，全面提升了住宅的耐久性、適應(yīng)性與可更新性（圖8）。采用SI體系的項(xiàng)目具有低碳減排的優(yōu)勢，既可長期使用，又方便后期改建，從而減少環(huán)境負(fù)荷和廢棄物。

項(xiàng)目圍繞德國和我國住宅主體工業(yè)化設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行集成技術(shù)探索，其支撐體通過加大基礎(chǔ)及結(jié)構(gòu)的牢固度、加大鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度、提高混凝土強(qiáng)度等措施，提高主體結(jié)構(gòu)的耐久性能，最大限度地減少結(jié)構(gòu)所占空間，使填充體部分的使用空間得以釋放。同時(shí)，預(yù)留單獨(dú)的管線空間，不在主體結(jié)構(gòu)中埋入管線，確保在檢查、更換和增加新設(shè)備時(shí)不會(huì)傷及結(jié)構(gòu)主體。

2.3 SI建筑填充體的自由空間設(shè)計(jì)

項(xiàng)目填充體設(shè)計(jì)從家庭全壽命周期角度出發(fā)，采用大空間結(jié)構(gòu)體系，提高內(nèi)部空間的靈活性與可變性，為方便用戶改造使用，同一套型內(nèi)可實(shí)現(xiàn)多種變換來滿足用戶的多樣化需求。設(shè)計(jì)重點(diǎn)研發(fā)了圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)保溫集成技術(shù)、干式地暖節(jié)能集成技術(shù)、整體衛(wèi)浴集成技術(shù)、新風(fēng)換氣集成技術(shù)與空氣源空調(diào)等十多項(xiàng)核心技術(shù)與集成技術(shù)，提高了住宅的性能與品質(zhì)。

項(xiàng)目將起居室（L）、餐廳（D）、廚房（K）三者融合成一體化空間，便于家人交流互動(dòng)。由于套內(nèi)無結(jié)構(gòu)墻，隔墻可以根據(jù)居住者的不同需求設(shè)置，提高了空間分隔的靈活性和布局的變化性。入口門廳保證了潔污分區(qū)，通過收納空間滿足衣物、鞋帽存放和臨時(shí)置物等需求。考慮到居住者進(jìn)出門時(shí)更衣?lián)Q鞋，合理組織扶手、柜體、置物板、坐凳等連續(xù)界面，便于居住者抓扶與支撐。項(xiàng)目中主力套型的收納面積占套內(nèi)使用面積的11.68%，在各功能空間均設(shè)有相應(yīng)的柜體組合及置物架，廚衛(wèi)均為標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、模塊化生產(chǎn)，質(zhì)量可靠且安裝便捷（圖9，10）。

3 新型建筑工業(yè)化整體技術(shù)解決方案與裝配式集成設(shè)計(jì)

3.1 建筑結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的裝配式集成設(shè)計(jì)與建造

8 SI 建筑支撐體理念與設(shè)計(jì)方法

9 SI 填充體套型與優(yōu)良部品集成實(shí)景

10 填充體套型與自由空間設(shè)計(jì)

項(xiàng)目4#樓、7#樓的裝配式建筑結(jié)構(gòu)系統(tǒng)采用德國引進(jìn)的西偉德體系，又稱“雙面疊合板式剪力墻結(jié)構(gòu)體系”，8#樓、10#樓的裝配式建筑結(jié)構(gòu)系統(tǒng)采用國標(biāo)體系，即“裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)體系”。兩種裝配式建筑結(jié)構(gòu)系統(tǒng)提高了住宅建筑支撐體的安全性能、抗震性能和耐久性能，設(shè)計(jì)使用年限達(dá)到了100年以上。同時(shí)，采用SI體系將建筑支撐體與內(nèi)裝、設(shè)備完全分離（表1～3）。

項(xiàng)目實(shí)施采用設(shè)計(jì)一體化、生產(chǎn)自動(dòng)化以及施工裝配化，其結(jié)構(gòu)體系預(yù)制率高、防水理念及防水效果好、施工速度快、精度高，便于主體結(jié)構(gòu)的質(zhì)量控制，質(zhì)量通病少，全壽命周期維護(hù)成本大大減少。疊合樓板及疊合墻板均為半預(yù)制半現(xiàn)澆構(gòu)件，其現(xiàn)澆層的各連接節(jié)點(diǎn)均可以采取傳統(tǒng)的鋼筋混凝土連接方式，保證了結(jié)構(gòu)的整體性，減少了構(gòu)件及裝配誤差。構(gòu)件自重輕，常規(guī)塔吊就能滿足基本要求，安裝容錯(cuò)性好，現(xiàn)場安裝易調(diào)整，但同時(shí)具有濕作業(yè)多的缺點(diǎn)。國標(biāo)體系即裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)體系，從項(xiàng)目實(shí)施來看，與西偉德體系相比，國標(biāo)體系具有現(xiàn)場濕作業(yè)少、安裝效率高等優(yōu)點(diǎn)，但也有構(gòu)件自重較大、對塔吊、安裝精度要求高的缺點(diǎn)。

3.2 內(nèi)裝系統(tǒng)的裝配式集成設(shè)計(jì)與建造

項(xiàng)目采用了SI體系與干法施工集成技術(shù)，通過架空體系、同層排水、集中管線以及墻體與管線分離施工等技術(shù)，確保業(yè)主在調(diào)整室內(nèi)格局及更換管線時(shí)，不會(huì)損傷到結(jié)構(gòu)體系。通過日常檢查和長期維護(hù)維修計(jì)劃，便可使空間長久保持最佳狀態(tài)，規(guī)避傳統(tǒng)住宅維修不便、更換困難、裝修大動(dòng)干戈的窘境。

項(xiàng)目采用SI填充體部品集成體系和內(nèi)裝全干式工法，集成應(yīng)用了整體衛(wèi)浴、整體廚房、系統(tǒng)收納等一系列優(yōu)良部品和適老通用設(shè)計(jì)，不僅提高了工程質(zhì)量，還實(shí)現(xiàn)了住宅在全壽命周期的可持續(xù)使用和長久價(jià)值（圖11）。

3.3 外圍護(hù)系統(tǒng)的裝配式集成設(shè)計(jì)與建造

項(xiàng)目在全面提高建筑外圍護(hù)性能的同時(shí)，注重部品集成技術(shù)的耐久性。其內(nèi)保溫的集成技術(shù)解決方案既可解決傳統(tǒng)外保溫方式的外立面耐久性問題，又可為墻內(nèi)側(cè)的管線分離創(chuàng)造條件，采用樹脂螺栓的架空墻體，管線完全分離，方便維修更新。雙層墻面內(nèi)部形成空氣層，整體保溫隔熱效果增強(qiáng)，施工中不需要找平層，方便快捷（圖12）。

表1 建筑支撐體長壽性設(shè)計(jì)的主體結(jié)構(gòu)耐久性措施

表2 4#、7#樓德國西偉德體系的建筑支撐體實(shí)施

表3 8#、10#樓國標(biāo)體系的建筑支撐體實(shí)施

11 內(nèi)裝套型模塊化設(shè)計(jì)

3.4 設(shè)備與管線系統(tǒng)的裝配式集成設(shè)計(jì)建造

SI住宅戶內(nèi)管線敷設(shè)工程與傳統(tǒng)住宅不同，多采用管線與主體結(jié)構(gòu)分離的方法，在方便管線更換的同時(shí)不破壞主體結(jié)構(gòu)。承重墻內(nèi)表層采用樹脂螺栓或輕鋼龍骨，外貼石膏板，形成貼面墻的構(gòu)造。架空空間安裝敷設(shè)電氣管線、開關(guān)、插座等（圖13）。

4 可持續(xù)設(shè)計(jì)實(shí)踐總結(jié)

我國是世界上住宅建設(shè)量最大、既有建筑最多的國家，雖然了歷經(jīng)半個(gè)多世紀(jì)的住房建設(shè)，但仍然存在住宅建造資源投入大、運(yùn)維耗能高、全壽命期產(chǎn)生大量建筑垃圾等問題。住宅全壽命周期的建造、使用和改建問題已經(jīng)成為國家資源消耗的重要組成部分和可持續(xù)發(fā)展的重大課題。中國住宅建設(shè)應(yīng)正確引導(dǎo)綠色建筑全壽命周期的居住理念，力求在住宅全壽命周期中持續(xù)、高效地利用資源，減少建筑對環(huán)境的影響，從而引導(dǎo)新型建筑工業(yè)化與裝配式建筑的高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展。

浙江寶業(yè)新橋風(fēng)情百年住宅項(xiàng)目從結(jié)構(gòu)、外圍護(hù)、設(shè)備管線和內(nèi)裝四大系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)全面裝配，從根本上打破了傳統(tǒng)意識(shí)中裝配式建筑等于裝配式結(jié)構(gòu)的局限性。項(xiàng)目以未來發(fā)展和市場為導(dǎo)向，實(shí)現(xiàn)行業(yè)上下游產(chǎn)業(yè)鏈的全面對接，推動(dòng)創(chuàng)新成果融合與應(yīng)用。項(xiàng)目結(jié)合本地域居住特征和可變設(shè)計(jì)方法，使得居住空間可根據(jù)家庭人數(shù)、年齡變化而靈活改變，保證了住宅的適應(yīng)性，提升了居住者的舒適度與獲得感。項(xiàng)目的裝修部品體系，全部采用干式工法建造，部品在工廠生產(chǎn)、現(xiàn)場裝配，大幅減少了施工現(xiàn)場的濕作業(yè)，提高了部品的集成化程度，推動(dòng)了科技進(jìn)步。環(huán)保與可回收材料的集成應(yīng)用，降低了環(huán)境負(fù)荷、提高了住宅質(zhì)量和品質(zhì)（圖14）。

項(xiàng)目針對我國國情，在建設(shè)產(chǎn)業(yè)化、建筑長壽化、品質(zhì)優(yōu)良化和綠色低碳化方面取得了一系列創(chuàng)新性成果和集成關(guān)鍵技術(shù)。從設(shè)計(jì)方法、技術(shù)支撐體系、集成技術(shù)、施工方法及示范工程等方面進(jìn)行多維度、全過程、全專業(yè)的系統(tǒng)攻關(guān)，營造出安全、健康、長久、舒適的美好人居環(huán)境空間，建設(shè)了綠色低碳的可持續(xù)居住建筑。

12 新型復(fù)合外墻工法與外圍護(hù)系統(tǒng)

13 SI 建筑支撐體的管線分離設(shè)計(jì)

14 住宅性能體驗(yàn)與工法展示館

圖表來源

圖2～4，9 由劉東衛(wèi)拍攝；圖1，8，10～14 來源于作者所在研究室資料；表1 來源于文獻(xiàn)[3]；其余圖表均由作者自繪。