新型建筑工業(yè)化在傳統(tǒng)民居建筑活態(tài)化保護利用中的應用*——以宜興周鐵社區(qū)（村）為例

文/東南大學建筑學院 吳正浩 王海寧 徐小東

0 引言

傳統(tǒng)村落原有的“凝凍式”保護模式在實際操作中存在不少問題與困難，不少先行者開始轉向“活態(tài)化”保護利用，強調對使用者的關心與關注，已逐漸成為學界共識。傳統(tǒng)民居建筑作為居民生活的基本載體和村落風貌構成的基本單元，在一定程度上表征了村落的發(fā)展?jié)摿?。近年來，大量傳統(tǒng)民居建筑因居住品質低下而亟待更新。傳統(tǒng)村落規(guī)劃建設實踐表明，傳統(tǒng)建造模式因技術局限性和勞動力流失無法很好支持量大面廣的民居建筑更新；放任居民自我更新則會致使方案不科學或風貌存續(xù)被忽視。因此，傳統(tǒng)民居更新亟需探索一套既適應傳統(tǒng)風貌，滿足建筑品質提升需求，同時又易于操作的全新建造思路。

隨著預制裝配等工業(yè)化技術日益成熟，諸多結合工業(yè)化制造的優(yōu)秀實踐在鄉(xiāng)村不斷展開。如謝英俊的“協力造屋”（見圖1）、眾建筑的“鄉(xiāng)村插件家”（見圖2）、東南大學正工作室的“夢想居”（見圖3）等，無不體現工業(yè)化制造集成性和快捷性的優(yōu)勢，并在一定程度上呈現在地性特征。

圖1 謝英俊的“協力造屋”

圖2 眾建筑的“鄉(xiāng)村插件家”

圖3 東南大學正工作室的“夢想居”

目前，鄉(xiāng)村工業(yè)化實踐主要集中在民居建筑災后重建或回遷房建設上，一般很少涉及傳統(tǒng)民居更新。本文嘗試將工業(yè)化制造的優(yōu)勢創(chuàng)新性地引入傳統(tǒng)民居更新領域，以宜興市周鐵社區(qū)（村）傳統(tǒng)民居建筑更新為例，通過相關工業(yè)化技術的深入應用和建造工序信息模型的研發(fā)，初步建立傳統(tǒng)民居建筑活態(tài)化保護利用的技術構成與實施策略。

1 傳統(tǒng)民居建筑更新與新型建筑工業(yè)化

1.1 傳統(tǒng)民居建筑更新模式

我國長期存在的城鄉(xiāng)二元結構導致城市和鄉(xiāng)村在建筑建造方式上呈現巨大分野。城市建筑工業(yè)化體系相對成熟，但傳統(tǒng)民居建筑的建造方式仍停留在以傳統(tǒng)技藝和手工模式為主的初級階段[1]。

以江南傳統(tǒng)磚木混合結構民居建筑為例，目前傳統(tǒng)民居建筑更新的2種主要方式均無法系統(tǒng)解決其品質提升和風貌維系問題：①聘用傳統(tǒng)技藝匠師（木匠、瓦匠、漆匠）等組成的團隊對傳統(tǒng)民居進行更新（見圖4）；②對原有房屋進行拆除再新建磚混結構建筑（見圖5）。前者可較好延續(xù)傳統(tǒng)風貌，但因用材和技術本身限制，無法滿足現代生活要求；后者大多以城市類型建筑為范式進行建造，較少關注傳統(tǒng)風貌延續(xù)。

圖4 傳統(tǒng)技藝匠師更新傳統(tǒng)民居

圖5 居民將傳統(tǒng)民居拆除新建房屋

從工程全壽命周期來看，現有方式大都缺乏設計與建造層面的系統(tǒng)設計和精確把控。在設計方面，二者的設計策略和技術選擇高度依賴主持工匠的經驗判斷和技能，具有一定的“模式化”和“模糊性”，無法針對未來的多元居住需求進行個性化設計[2]。在建造方面，二者均高度依賴現場手工作業(yè)，存在大量現場臨時性設計調整與優(yōu)化。

1.2 新型建筑工業(yè)化應用于傳統(tǒng)民居建筑更新的優(yōu)勢

住建部于2020年提出新型建筑工業(yè)化作為建筑產業(yè)的發(fā)展方向，旨在進一步增強建筑全產業(yè)鏈同現代先進的工業(yè)化和信息化技術的結合度，實現產業(yè)升級和綠色轉型[3]。裝配化、信息化、低能耗是新型建筑工業(yè)化的3個顯著特點。工程全壽命期系統(tǒng)化集成設計、精細化生產施工是其主要手段。

將新型建筑工業(yè)化技術和思路引入傳統(tǒng)民居更新中，有利于改進工程技術模式，提升其系統(tǒng)性和完成度：①從風貌保護角度，采用內裝工業(yè)化可將現場施工對傳統(tǒng)民居的破壞程度降到最低，保護其傳統(tǒng)風貌；②從性能提升角度，采用新材料的工業(yè)化建筑構件、部品與就地取材的地方材料相比，能為傳統(tǒng)民居提供更好的結構性能、物理性能和耐久性能；③從設計和建造控制角度，信息化模擬技術可在設計階段對更新技術模式和工序工法進行直觀和有效的模擬推演；④從生態(tài)保護角度，預制裝配式施工可有效減少建筑施工過程中帶來的噪聲污染與環(huán)境污染等。

1.3 傳統(tǒng)建造與工業(yè)化制造相結合

以構件作為建筑基本組成單元是民居建筑傳統(tǒng)建造和工業(yè)化制造建立耦合關系的關鍵。傳統(tǒng)民居建筑天然可進行構件拆分，民居建筑主體結構為抬梁式、穿斗式或混合式木結構，可進一步分解為柱、梁、檁、椽等構件；外圍護結構以空斗墻和望磚青瓦屋面為主，可分解為磚、瓦等基本建筑部品。門、窗、木板墻等部品也可進一步拆解為若干木構件。這些構件和部品經由工匠手工“標準化”打造，再到現場安裝或鋪砌。

新型建筑工業(yè)化中理解建筑的重要理念就是“構件”的分類與組合[4]。以裝配式住宅為例，建筑被看作一個構件的系統(tǒng)，可進行逐級分解形成層級分明的構件表。通過對不同類型建筑構件的生產、成型、運輸、定位、連接、裝配、使用的研究，可使建筑設計、建筑施工、建筑運維、修繕改建等階段建立起有效關聯性，形成全過程設計、建造控制[5]。

相似的建造邏輯給二者帶來建造層面相互融合的可能性及文化層面的認同基礎。在民居建筑更新改造過程中，可新增構件以提升品質，也可對不合宜的傳統(tǒng)構件用工業(yè)化預制構件進行整體替換或局部更換。此外，考慮到大多數傳統(tǒng)村落的地理區(qū)位、施工環(huán)境和建造技藝水平，大型機械設備和重型材料不適合在傳統(tǒng)村落改造中大規(guī)模應用，建議采用裝配式輕型結構或小型預制構件，并適當糅合手工作業(yè)施工。

結合實踐經驗，新型建筑工業(yè)化技術與傳統(tǒng)營建相結合是新型建筑工業(yè)化應用于傳統(tǒng)民居活態(tài)化保護利用的適宜技術路徑，即采用裝配式技術對民居更新中的重點和難點部分進行工廠預制，其他部分則保留傳統(tǒng)建造工藝與材料，相關營建過程可通過信息技術確保與設計高度契合。

2 實例探究

2.1 項目概況

為更好探索建筑工業(yè)化技術在傳統(tǒng)民居活態(tài)化保護利用中的應用，選取宜興周鐵社區(qū)（村）建筑進行研究。該建筑為1層單坡，占地僅24m2。建筑臨河而建，南接鄉(xiāng)村公廁，北接1個三開間民宅，同南北兩屋共用墻體（見圖6）。建筑內部為2個房間，西側房間為餐廚一體，西墻有小窗但通風采光效果不佳。東側房間為臥室，臥室小窗緊臨鄰戶加建的輔助用房，房間采光和通風性能不佳。因單坡斜屋頂限制，建筑室內平均高度較低，最低處不足1.5m，建筑屋面因年久失修出現塌陷、滲漏問題。建筑水電皆為后接，管線無序暴露，存在一定安全隱患。業(yè)主希望將其改成包含廚房、衛(wèi)生間、起居空間和臥室的雙人居所，在提高整體建筑功能和物理性能的同時，解決采光、通風不足問題，并改善居住品質。

圖6 試點建筑外貌

通過整體風貌考量和建筑性能評估，設計保留原有外墻，拆除翻建原建筑屋頂，采用“嵌宅”這一原型展開設計，即在原有墻內重新置入新的兼顧風貌和性能的功能模塊，實現建筑活態(tài)化保護利用（見圖7）。

圖7 “嵌宅”——新功能體置入老墻

在新型建筑工業(yè)化技術的適宜性應用方面，設計重點關注結合工業(yè)化技術模式選擇，以及通過建造工序信息模型對設計和建造階段進行精準控制與再現。

2.2 結合工業(yè)化技術的技術模式選擇

改造采用預制裝配技術和本地建造工藝相結合的策略，主要體現在結構體系更新、功能模塊置入、復合墻體優(yōu)化、設備系統(tǒng)優(yōu)化等4個方面，如圖8所示。

圖8 民居更新爆炸分析

1）結構體系更新 考慮到使用空間、采光條件、結構性能的局限，移除坍塌屋頂，并通過置入抬梁式木屋架支撐新屋面，其北側保持原有屋頂高度，提升南側檐口高度，以確保符合CECS 360：2013《村鎮(zhèn)傳統(tǒng)住宅設計規(guī)范》中剖屋頂內局部凈高不低于2.1m的要求[6]。

2）功能模塊置入 由于市政水管位于建筑東側，故在建筑南部置入衛(wèi)生間單元模塊，東部置入廚房單元模塊，完善建筑功能；通過修改內部隔墻和門洞位置，調整功能流線，以保證臥室私密性，并形成更多使用界面；置入可變餐桌-收納模塊，有效利用垂直空間，通過折疊餐桌增加空間彈性。

3）復合墻體優(yōu)化 建筑外墻分為2類：①建筑東西兩側的毛石穿斗混合外墻導熱系數大、防水性能和氣密性較差，且自身結構穩(wěn)定性也因地基沉降有所削弱，這類墻體外立面蘊含村落傳統(tǒng)文化和材料信息，需保留并加以利用，可在墻體內側安裝50mm厚ALC板，與原有墻體形成復合墻體，以提升墻體結構強度、熱工性能和隔聲性能；②墻體與周邊建筑共用墻體整體結構性能良好，在其內側增設保溫防水構造層提升熱工性能。

4）設備系統(tǒng)優(yōu)化 通過屋頂抬升，在新屋頂和舊墻體的間隙安裝成品高側窗，為衛(wèi)生間、廚房、餐廳提供側向自然采光。將臥室相鄰儲物間重新開放為天井空間，并在臥室上方屋頂設置成品天窗，為臥室增加自然采光。同時，新的高窗和天窗與原有門窗洞口可有效組織室內自然通風。水電走線方面，將原有外露的水、電走線重新布局，將其與衛(wèi)生間模塊、廚房模塊、復合墻體整合設計。

2.3 工序設計與工序模型應用

傳統(tǒng)民居建筑營建方式復雜，其活態(tài)化保護過程夾雜已建部分和改擴建部分，故其復雜程度遠高于城市住宅類已高度定性化的建造方法。為更好地提升在地建造的完成度，在傳統(tǒng)方案、施工圖設計及節(jié)點構造設計的基礎上，進一步應用施工工藝和展開工序設計（見表1）。

表1 民居活態(tài)化保護利用工藝和工序設計

本文對設計中常用的建模軟件Trimble SketchUp進行二次開發(fā)，形成“建造-設計”一體化輔助設計插件工具，使設計階段可模擬真實建造過程中的具體工藝和工序，并能進行直觀和有效的模擬推演（見圖9），進而形成“設計-建造模擬-設計”的循環(huán)修正模式。在施工階段，該模型可進一步擴展，在地可視化指導施工過程。

圖9 “建造-設計”一體化輔助設計插件工具界面

3 結語

傳統(tǒng)民居建筑因建造年代、材料、技藝、使用狀況及未來使用人群等因素的不確定性，需要有針對性地提出更新策略。通過實踐探索，提出結合新型建筑工業(yè)化的傳統(tǒng)民居建筑更新的工程思路。

傳統(tǒng)民居建筑更新應遵循設計集成系統(tǒng)化、營建技術工業(yè)化、工藝工序信息化3個原則：①應綜合風貌延續(xù)、性能提升和功能優(yōu)化等對民居建筑進行系統(tǒng)設計；②在民居建筑更新的技術路徑選擇中嘗試采用新型建材、裝配式構件；③通過工序信息模型強化設計建造層面的深度優(yōu)化，同時建立設計方和施工方之間的有效信息傳遞。

在實施策略層面，工程具體展開之前需對村落情況、業(yè)主需求和建筑現狀進行充分認知與分析后再進行總體策略規(guī)劃。在深化階段，需結合具體需求選擇工業(yè)化技術模式，并通過工序設計和工序模型的建立調整和驗證構造設計。在施工階段，設計方需提供施工圖紙、工序模型對現場施工進行指導。由此形成對民居建筑設計、精細化建造考量及充分的設計信息傳達（見圖10）。

圖10 基于新型建筑工業(yè)化的傳統(tǒng)民居建筑更新的工程思路

量大面廣的傳統(tǒng)民居建筑不能以“凝凍式”的方式進行保護，其生命力和文化價值應體現在適應時代需求的良好品質之上[7]。因此，本文通過實踐提出一種結合傳統(tǒng)營造，將新型工業(yè)化技術引入傳統(tǒng)民居建筑活態(tài)化保護更新中的創(chuàng)新思路。通過系統(tǒng)集成設計，在設計層面提供更高效的技術模式選擇，同時通過信息化技術進一步深化建造細節(jié)，提高施工效率和完成度，在保留民居建筑文化遺產價值的前提下，有效實現功能性與物理性能的整體提升。