基于可持續(xù)發(fā)展理念的北京市高標(biāo)準(zhǔn)住宅設(shè)計實踐

趙楠，周同，王元豐

（1.成都基準(zhǔn)方中建筑設(shè)計有限公司，成都610000；2.中鐵房地產(chǎn)集團(tuán)設(shè)計咨詢有限公司，北京100071；3.北京交通大學(xué)，北京100044）

1 項目概況

2017 年，北京市在全國率先推出了高標(biāo)準(zhǔn)商品住宅建造項目——“中鐵建理想家”。該項目位于北京市大興區(qū)黃村鎮(zhèn)，總建筑面積約為19×104m2，主要建筑功能為住宅和幼兒園、養(yǎng)老建筑等。建設(shè)項目融合了比較先進(jìn)的設(shè)計理念和建造技術(shù)，全部采用裝配式建設(shè)方式，裝配率達(dá)到50%，并達(dá)到三星級綠色建筑、二星級健康建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，同時達(dá)到美國LEED 金級認(rèn)證和美國WELL 健康建筑銀級認(rèn)證，幼兒園建筑達(dá)到超低能耗建筑認(rèn)證?？稍偕茉蠢寐蕿?5%，設(shè)計、生產(chǎn)、施工、裝修和運營階段全部采用BIM 技術(shù)。

本項目已于2020 年獲得國家“十三五”科技計劃項目課題《工業(yè)化建筑全壽命期性能和水平評價技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)》的示范項目認(rèn)證。同時，也是2018 年住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)重點工作項目計劃《高品質(zhì)建筑評價標(biāo)準(zhǔn)研究》的研究對象之一。項目整體效果圖如圖1 所示。

圖1 “中鐵建理想家”高標(biāo)準(zhǔn)住宅項目效果圖

2 高標(biāo)準(zhǔn)住宅的內(nèi)涵

十九大報告指出：推進(jìn)綠色發(fā)展，加大生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)力度。生態(tài)文明建設(shè)是當(dāng)代社會發(fā)展的核心要素，我們要牢固樹立社會主義生態(tài)文明觀，推動形成人、社會與自然環(huán)境相互協(xié)調(diào)發(fā)展的現(xiàn)代化建設(shè)新格局，為保護(hù)生態(tài)環(huán)境做出我們應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

在當(dāng)前時代背景下，高標(biāo)準(zhǔn)住宅是指以與環(huán)境相和諧共生、符合綠色健康可持續(xù)發(fā)展的建設(shè)理念，以綜合考慮建筑物全壽命周期內(nèi)的規(guī)劃設(shè)計、施工建造、運營管理和改造更新等全過程為基礎(chǔ)，并應(yīng)采用綠色節(jié)能環(huán)保的新技術(shù)、新工藝、新材料和新設(shè)備，通過提高質(zhì)量效益，提高建筑壽命，使用耐久性能、適應(yīng)性能，全面保障生活優(yōu)良品質(zhì)與資產(chǎn)價值的居住建筑[1]。

高標(biāo)準(zhǔn)住宅不僅應(yīng)涵蓋“品質(zhì)住宅、商業(yè)配套、園林景觀、運動場所”完整配置，還應(yīng)提供“舒適居住、生活便利、適老養(yǎng)老、休閑休憩、健康運動”。高標(biāo)準(zhǔn)住宅同步關(guān)注綠色建筑和健康建筑，保證建筑安全耐久、節(jié)能環(huán)保、綠色低碳、品質(zhì)優(yōu)良、運營維護(hù)等。高品質(zhì)住宅應(yīng)基于社會可持續(xù)發(fā)展和人類健康生活，兼顧經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和環(huán)境效益，綜合體現(xiàn)科技與舒適、文化與品位、生態(tài)與健康、智能與安全、適用與經(jīng)濟(jì)。

隨著現(xiàn)代社會飛速發(fā)展，生態(tài)環(huán)境出現(xiàn)了種種問題，給人類身心健康都帶來了很大損害。從人本身出發(fā)，從人的健康感受出發(fā)，使人們在處理健康問題與建筑環(huán)境之間的關(guān)系時能更具有針對性，是促進(jìn)更健康、高標(biāo)準(zhǔn)建筑的強(qiáng)有力途徑[2]。

據(jù)統(tǒng)計，在建筑整體運營成本中，水資源、能源等方面的運營成本只占整個運營成本的5%。但一個建筑里面最高的費用，實際上是花在人身上，約占86%。過去，人們的建筑一直注重在5%的成本方面，但是現(xiàn)在要有所改變，這個改變就是轉(zhuǎn)移到注重這86%的方面。所以，建筑不僅是做建筑設(shè)計、工程設(shè)計以及建造，更要注重建筑本身對人都有什么樣的影響，將人的健康融入建成后的環(huán)境[3]。

3 戶型可變技術(shù)應(yīng)用簡介

本項目以SI 建筑通用體系為基礎(chǔ)，即主體結(jié)構(gòu)支撐體“S”與內(nèi)部裝修填充體“I”分離，全面實現(xiàn)居住建筑的長壽性能、優(yōu)良品質(zhì)性能、低碳綠色性能，對當(dāng)前推動我國建筑業(yè)特別是住宅產(chǎn)業(yè)升級轉(zhuǎn)型具有里程碑式的意義。具有耐久性的建筑支撐體“S”是高標(biāo)準(zhǔn)住宅的基礎(chǔ)和前提，提高了居住建筑在全壽命周期內(nèi)的資產(chǎn)價值。高標(biāo)準(zhǔn)住宅的可持續(xù)發(fā)展依賴于建筑主體結(jié)構(gòu)的堅固性，高標(biāo)準(zhǔn)住宅中具有耐久性的建筑支撐體部分大幅度提高了主體結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)[4]。通過建筑支撐體劃分套內(nèi)界限，也為實現(xiàn)可變居住空間創(chuàng)造了有利條件。

通過建筑支撐體“S”的耐久性和建筑填充體“I”的分離與組合，從而實現(xiàn)了居住空間的可變性，改善住宅的居住適應(yīng)性和可改造性，提高住宅建筑全壽命周期內(nèi)的資產(chǎn)價值。對于高標(biāo)準(zhǔn)住宅體系的建筑支撐體而言，可以通過增強(qiáng)抗震性能、加大混凝土保護(hù)層厚度、提高混凝土強(qiáng)度、定期涂裝或裝修加以保護(hù)等措施，提高主體結(jié)構(gòu)的耐久性能。同時，最大限度地減少結(jié)構(gòu)所占空間，使建筑填充體部分的使用空間得以釋放。并預(yù)留專門的配管配線空間，不把各類管線埋入主體結(jié)構(gòu)，方便檢查、更換和增加新設(shè)備[5]。

年齡、婚姻狀況、子女狀況等家庭結(jié)構(gòu)的不同，是促使高標(biāo)準(zhǔn)住宅內(nèi)部空間功能變化最主要的因素之一。高標(biāo)準(zhǔn)住宅通過架空地板、架空吊頂、架空墻體以及設(shè)置輕質(zhì)隔墻、靈活隔斷，功能空間集約化設(shè)計實現(xiàn)空間靈活可變和套型系列化。本項目產(chǎn)品迭代更新特點如圖2 所示。

圖2 產(chǎn)品迭代更新特點

本項目以小戶型為主，所有戶型都小于90 m2，戶型自身可變性不大。為了滿足居住人數(shù)和家庭結(jié)構(gòu)的不同需求，5 種基本戶型單元可橫向組合，重新形成不同的居住模塊，以實現(xiàn)戶型的多樣性。如圖3 所示。

圖3 產(chǎn)品組合示意圖

所有戶型均能改造成適合老年人居住的空間，定制老年居住模式，符合中國人居家養(yǎng)老的傳統(tǒng)。如圖4 所示。

圖4 適老化改造示意圖

4 裝配式建筑技術(shù)應(yīng)用簡介

本項目主要采用裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)體系及裝配式內(nèi)裝技術(shù)。預(yù)制率為20%，即大部分水平構(gòu)件及部分承重內(nèi)墻采用預(yù)制混凝土構(gòu)件。裝配式內(nèi)裝主要采用集成吊頂、集成地板裝修模塊、集成廚房及集成衛(wèi)生間。

結(jié)構(gòu)合理運用薄壁筒體結(jié)構(gòu)或壁式框架理論，最大限度地增強(qiáng)外筒剛度，內(nèi)部空間不設(shè)抗側(cè)力構(gòu)件，建筑空間可以結(jié)合結(jié)構(gòu)-管線分離及裝配裝修技術(shù)，提供靈活多變的組合形式。基于SI 技術(shù)體系的裝修，由8 大集成系統(tǒng)組成，解決了主題結(jié)構(gòu)使用年限和內(nèi)裝部品及管線使用年限不同造成的裝修浪費及結(jié)構(gòu)耗損。集成式廚衛(wèi)，采用同層側(cè)墻排水技術(shù)，并實現(xiàn)了裝修的全干式工法作業(yè)，體現(xiàn)施工敏捷度的同時，提高了施工精度和質(zhì)量，也便于后期的改造、維護(hù)和修理，最大限度地提高使用者的感受。

典型的預(yù)制樓板分布如圖5 所示。一個戶型約5 種規(guī)格的預(yù)制板，實現(xiàn)了少規(guī)格多組合的裝配式建筑設(shè)計理念。

圖5 預(yù)制樓板分布示意圖

本項目一大特色是采用了全生命周期的裝配式內(nèi)裝工藝，采用模塊化內(nèi)裝部品，實現(xiàn)全干式環(huán)保組裝工藝。

裝配式內(nèi)裝系統(tǒng)如圖6 所示。典型的采暖模塊如圖7所示。

圖6 裝配式內(nèi)裝系統(tǒng)

圖7 裝配式采暖模塊部品

本項目采用了先進(jìn)的集成廚房和衛(wèi)生間，大大降低了運營維修風(fēng)險及成本，給終端客戶帶來優(yōu)質(zhì)的生活體驗。根據(jù)衛(wèi)生間的空間尺寸，在工廠加工整體衛(wèi)生間防水底盤，結(jié)合給排水系統(tǒng)、快裝地面系統(tǒng)、快裝輕質(zhì)隔墻系統(tǒng)、快裝龍骨吊頂系統(tǒng)， 形成集成衛(wèi)生間系統(tǒng)。

集成衛(wèi)生間系統(tǒng)構(gòu)造如下：

1）墻面防水。墻板間留縫并打膠或者密拼嵌入止水條，實現(xiàn)墻面整體防水。

2）地面防水。地面敷設(shè)工業(yè)化柔性整體防水底盤，通過專用快排地漏，整體密封不外流。

3）防潮。墻面柔性防潮隔膜，引流冷凝水至整體防水地面，防止潮氣滲透到墻體空腔。

4）浴室柜?？筛鶕?jù)衛(wèi)浴空間尺寸量身定制防水材質(zhì)柜體，匹配膠衣臺面及臺盆。

5）坐便器。定制開發(fā)可匹配同層排水的后排坐便器，二者契合度高。

集成衛(wèi)生間系統(tǒng)的優(yōu)勢：工業(yè)化柔性整體防水底盤，整體一次性集成制作防水密封可靠度100%，可變模具快速定制各種尺寸；整體衛(wèi)浴全部干法作業(yè)；專用地漏，滿足瞬間集中排水，防水與排水相互堵疏協(xié)同，構(gòu)造更科學(xué)；地面減重70%；整體衛(wèi)浴空間及部件，結(jié)合薄法同層排水一體化設(shè)計，契合度高。

集成衛(wèi)生間示意圖如圖8所示。

圖8 集成衛(wèi)生間示意圖

5 健康住宅技術(shù)應(yīng)用簡介

根據(jù)國內(nèi)外的研究表明，建筑環(huán)境影響人的11 大身體系統(tǒng)，健康建筑通過對建筑的性能及環(huán)境品質(zhì)的改善，作用于身體系統(tǒng)，益于人類身體健康。本項目基于空氣、水、光環(huán)境及營養(yǎng)管理、健康促進(jìn)創(chuàng)新等方面打造高標(biāo)準(zhǔn)的健康建筑[6]。本文以空氣及水環(huán)境管理措施為例。

空氣質(zhì)量：使用環(huán)保家具及裝飾裝修用品，保證揮發(fā)性物質(zhì)、顆粒物、氣體等滿足標(biāo)準(zhǔn)（如甲醛、CO、PM2.5、PM10等）；新風(fēng)系統(tǒng)使用F7 或以上級別高效過濾器并定期維護(hù)；采用具有過濾功能的新風(fēng)換氣設(shè)備。并且設(shè)有污染物監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，并有定期清洗維護(hù)設(shè)備、管道和風(fēng)口的制度和記錄。

通風(fēng)效果：監(jiān)測建筑1.6 km 之內(nèi)的室外空氣臭氧水平、PM10、溫度及濕度，當(dāng)數(shù)據(jù)超標(biāo)時，通過用戶手機(jī)或電腦或在可開啟窗安裝指示燈，提醒住戶不開窗；設(shè)有室內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)測設(shè)備。

空氣滲透管理：采取紅外熱成像或熱線風(fēng)速儀對建筑的滲透性及密封性進(jìn)行測試，不滿足標(biāo)準(zhǔn)要求時進(jìn)行適當(dāng)調(diào)試及措施補(bǔ)救。

增強(qiáng)新風(fēng)：新風(fēng)換氣次數(shù)超過ASHREA 要求的30%以上；室內(nèi)新風(fēng)量為30 m3/（人·h）。

健康入口管理（可在主要建筑入口減緩空氣從室外到室內(nèi)的流動）：建筑入口設(shè)帶兩扇常閉門的門斗；入口旋轉(zhuǎn)門；在公共建筑和住宅單元入口處設(shè)置防塵地墊、自閉門等措施。

其他空氣管理措施：廚房設(shè)有廚余垃圾處理系統(tǒng)；廚房內(nèi)設(shè)有防排煙系統(tǒng)，且抽油煙機(jī)具有延遲功能；公共空間設(shè)立控制吸煙標(biāo)識；排水系統(tǒng)無返臭味現(xiàn)象。

水質(zhì)檢測：水樣濁度、鉛、砷、銻、汞、鎳、銅含量、苯乙烯等檢測指標(biāo)滿足WELL 標(biāo)準(zhǔn)要求，保證用水安全；生活飲用水和管道直飲水的水質(zhì)符合國內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

定期水質(zhì)檢測：所有提供到項目地被人消費的水按季度對以下溶解的金屬或非金屬的存在進(jìn)行檢測（每年度向IWBI報告）：鉛、砷、汞、銅。建立給水水質(zhì)定期監(jiān)測機(jī)制，每年2 次，分別在集中水箱(水池)、用水點采取水樣，進(jìn)行水質(zhì)檢測。

飲水質(zhì)量提高：所有提供到項目地被人消費的水：鋁小于0.2 mg/L；氯化物小于250 mg/L；錳、鈉、硫酸鹽、鐵、鋅、總?cè)芙庑怨腆w等滿足高標(biāo)準(zhǔn)要求。

供水形式：采用市政自來水水源時，建筑采用無負(fù)壓（疊壓）閉式供水系統(tǒng)；生活飲用水管道采用管道工業(yè)化預(yù)制、現(xiàn)場冷連接施工工藝。

6 環(huán)境影響量化評估簡介

本項目作為國家“十三五”重點科技計劃的示范項目，由北京交通大學(xué)知名學(xué)者王元豐教授研究團(tuán)隊領(lǐng)銜，對全生命周期的環(huán)境影響進(jìn)行了量化評估分析，取得了良好效果，達(dá)到了國內(nèi)領(lǐng)先水平。考慮裝配工業(yè)化建筑不同壽命階段的特點，從安全性、耐久性、經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益及工業(yè)化水平入手，建立定量與定性相結(jié)合的裝配工業(yè)化建筑性能和水平綜合評價方法；通過增加建筑環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益的評價對原有的裝配工業(yè)化建筑評價標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修訂，開發(fā)裝配工業(yè)化建筑性能評價系統(tǒng)并建立基于前饋和反饋機(jī)制的裝配工業(yè)化建筑性能評價體系，為裝配工業(yè)化建筑的管理決策制定及評價參數(shù)優(yōu)選和評價體系更新提供支持，實現(xiàn)裝配工業(yè)化建筑的可持續(xù)發(fā)展。

借鑒生態(tài)效率和可持續(xù)性指數(shù)評估方法，建立多目標(biāo)多層次的裝配工業(yè)化建筑性能及水平評價體系，采用網(wǎng)絡(luò)層次分析法確定評價體系中各級評價指標(biāo)的權(quán)重；采用集成后效模擬方法，建立定性描述與定量評估相結(jié)合的裝配工業(yè)化建筑安全耐久性評價方法；基于Pareto 優(yōu)化理論及Monte-Carlo模擬等方法，建立多目標(biāo)的裝配工業(yè)化建筑性能影響參數(shù)優(yōu)選方法；借鑒成熟度模型，建立裝配工業(yè)化建筑發(fā)展水平評價標(biāo)準(zhǔn)。集成后效模擬方法能夠從結(jié)構(gòu)體系的角度建立構(gòu)件、接縫設(shè)計參數(shù)與結(jié)構(gòu)性能之間的動態(tài)映射關(guān)系，將該方法應(yīng)用于裝配工業(yè)化建筑評價，具有一定創(chuàng)新性；構(gòu)建裝配工業(yè)化建筑發(fā)展成熟度模型，是建立先進(jìn)、科學(xué)的工業(yè)化建筑發(fā)展水平評價標(biāo)準(zhǔn)的重要途徑和方法；系統(tǒng)動力學(xué)研究復(fù)雜系統(tǒng)隨時間推移而產(chǎn)生的行為模式，是一種先進(jìn)的、處理復(fù)雜時變系統(tǒng)和開展政策模擬評估的前沿方法；基于前饋和后饋機(jī)制及示范工程的數(shù)據(jù)，確定性能和水平評價閾值并實現(xiàn)其定期動態(tài)更新，解決了目前裝配工業(yè)化建筑評價靜態(tài)化定值化的問題。

通過分析，建筑物化階段產(chǎn)生的環(huán)境荷載總值對人體健康造成的影響、對生態(tài)系統(tǒng)造成的影響、對資源消耗產(chǎn)生的影響等值均符合相應(yīng)的國際環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。物化階段的環(huán)境荷載對人類健康和生態(tài)系統(tǒng)影響最大的均為氣候變化，分別占82.7%和99.2%，而對資源消耗影響最大的為金屬消耗，占73.8%。

本項研究主要采用課題組提出的《工業(yè)化建筑綜合評價標(biāo)準(zhǔn)》對該項目進(jìn)行綜合打分，該項目最終得分結(jié)果為854 分，評為工業(yè)化三星建筑。其中，建筑裝修與健康舒適指標(biāo)得分較高，具有較高的適用性。由于嚴(yán)格實施管線分離，耐久性評價得分較高。同時，安全性、環(huán)境性能與經(jīng)濟(jì)性能得分也較高。

7 結(jié)語

作為北京市乃至全國首批高標(biāo)準(zhǔn)住宅建設(shè)工程，“中鐵建理想家”項目采用諸多建設(shè)科技，達(dá)到了良好的社會及經(jīng)濟(jì)效益，通過采用裝配工業(yè)化的生產(chǎn)工藝，大幅度提升了建設(shè)工程質(zhì)量，提高建筑運營階段的效率，降低維修風(fēng)險，保障居民家中不出現(xiàn)“跑冒滴漏”等建筑通病。通過采用全生命周期可變戶型設(shè)計，所有戶型均考慮適老化改造方案，對用戶多代居住提供了便捷，并大大提升了建筑物的實用性和耐久性念。

本項目采用了先進(jìn)的設(shè)計理念和建造工藝，集成了很多工業(yè)化部品和健康管理措施，除了實現(xiàn)高標(biāo)準(zhǔn)生活品質(zhì)外，同時在碳排放、污染物控制及能源消耗上均優(yōu)于同類型產(chǎn)品，實現(xiàn)了用戶、企業(yè)和社會多方共贏的良好局面。