工業化住宅建筑構造技術體系解析

■ 蘇巖芃 Su Yanpeng 顏宏亮 Yan Hongliang

0 引言

“十二五”期間是國家經濟發展方式轉變，產業結構進行調整的關鍵階段，推動住宅產業化，加快工業化住宅的建設對于緩解建筑業面臨的資源與環境壓力，促進我國房地產業由粗放型發展模式向現代住宅產業轉型有著十分重要意義。

近年來，國家和各地方政府已通過積極培育國家住宅產業化基地和大型住宅產業聯盟，加快制訂相關技術設計規范和規程，并出臺規劃建筑面積豁免、節能減排專項補貼等激勵措施，擴大工業化住宅體系的應用覆蓋率。目前，針對大量性建造的高層住宅的混凝土結構體系已有所突破，相關建筑構配件與部品的產業化水平也有較大提高，北京、上海、深圳、沈陽、濟南、合肥等城市逐步開展了建造試點和推廣工作。

國內各城市推出試點的各類工業化住宅體系各有特點，發展十分迅速。但是工業化住宅的整體構造技術還不夠成熟，如工業化住宅在現場作業與工廠預制部分、土建與裝修方面銜接還有待于進一步優化；特別是室內裝修的部品化和工業化程度仍然較低。各類部品研發技術分散、各自為陣，相互之間缺乏統一有效的模數協調體系與接口技術，通用性差，集成化程度難以提高。此外，在如何滿足居民個性化需求與可持續更新改造方面尚存在不足。

綜上所述，本文擬通過工業化住宅建筑整體構造技術體系的探討，發掘工業化建筑建造方式的技術潛力，以推動工業化住宅更好的發展。

1 工業化住宅建筑構造技術體系的特征

1.1 工業化住宅建筑關注的重點

工業化住宅作為社會化大生產的產物，其發展定位首先應注重標準化和產業化的研究。[1]這就要求對工業化住宅的主要組成部分——承重結構與圍護結構、室內裝修、設備與環境控制等進行整體把握，分析其相互制約關系，以形成適應工業化住宅建筑特點的構造技術體系一體化平臺。

一般來說，住宅建筑結構體系通常起著基礎性的作用，目前國內建設的高層工業化住宅中主要結構體系有裝配整體式或預制裝配式框架結構、(框架)剪力墻結構等幾種形式，其研究主要涉及結構構造。而圍護結構、室內裝修以及建筑設備的整合與集成技術等則是建筑構造領域主要研究對象，應成為建筑設計人員與研究者關注的重點(圖1)。

1.2 工業化住宅的建筑構造技術體系應具有的特征

1.2.1 模數制與標準化

住宅是一個復雜的系統，可以說實現內部各要素有機整合，高效集成是工業化住宅區別于傳統建造方式，發揮其技術優勢的關鍵。這首先要求工業化住宅建筑重視模數制與標準化，分析、制定出合理的設計參數和模數，貫徹統一的建筑模數制，為建筑設計、構配件生產以及施工安裝等方面的尺寸協調提供基礎，從而推動建筑設計、構配件生產加工以及施工安裝技術的標準化。

工業化住宅可采用3M+2M+1M的建筑模數制標準，即主要房間開間與進深采用現在通行的3M或2M，住宅內部隔墻系列產品則可采用2M+1M的模數網格。[2]同時進一步對住宅公共空間，設備管井、管線，住宅電器與固定設施(如櫥柜)等的優選尺寸與模數協調進行研究。

1.2.2 開放性

工業化住宅構造技術體系建立在統一的建筑模數制與標準化設計基礎上，應提高材料、構配件的部品化、模塊化水平，完善相關構配件的接口與節點系統，逐步提高體系的開放性與通用性。

1.2.3 適應性

表1 建筑構造技術體系內容

工業化住宅的建設包括房地產開發商、設計、生產、施工、居民及政府相關職能部門等，人們對于工業化住宅有各自的經濟、技術、性能以至于社會、精神和心理等層面的需求。特別是工業化住宅最終的服務對象——普通居民因其不同職業、不同收入以及不同家庭人口結構和興趣愛好等，他們對于住宅的性能需求也各有差異。隨著時間的推移，許多家庭人口結構將發生變化，居住需求也會相應改變。為了有效滿足居住者多樣化的使用要求，建筑設計應當考慮提高工業化住宅的適應性與靈活性。

2 建筑構造技術體系概述

現階段可以針對城市經濟技術發達地區特點，積極探索多模式、多層次、開放式的預制裝配式或裝配整體式混凝土住宅建筑構造技術體系。在住宅承重結構體系明確后，重點考慮解決與工業化住宅整體構造技術密切相關的幾個關鍵問題(表1)。

2.1 建筑圍護結構構造技術

建筑圍護結構的功能質量直接關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。其中以預制外墻板的技術最為復雜，加工要求最高，其預制加工技術水平與應用的比例(預制率)成為目前衡量預制裝配式住宅技術先進與否的重要指標之一。預制外墻板構造方式多種多樣，如可以制成“三明治”式復合結構，由保溫層、內外層混凝土墻板以及專用連接件組成的一種復合墻體，結合門窗、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，僅作為圍護結構(圖2)，也可制成承重與圍護一體化的構件(圖3)。

當前對于預制外墻板建筑構造重在加強墻板接縫部位(水平縫、垂直縫和十字縫)的構造處理，同時進一步整合門窗與遮陽設施。不同材料與構造方式的預制外墻板其連接構造技術需要考慮標準化和通用性開發，這方面可以結合國家城鎮化建設的戰略部署，在有條件的地區如長三角、珠三角、京津冀地區，利用區域內氣候相近、老百姓生活習慣、居住要求相似，構件運輸距離較為經濟的有利條件，率先探索開發適應本地區工業化住宅的圍護結構構件流通體系。

2.2 裝修構造技術

借鑒制造業的理念，工業化住宅應當作為一種完整的產品，提供全面的建筑裝修。因此，土建施工結束之后依靠大量人力現場施工的傳統裝修方式，已經顯得越來越力不從心。當前工業化住宅的裝修方式應重點解決隔墻、吊頂、樓地面等部位構配件的工廠化加工和現場組裝的構造方式，而這一配套裝修構造技術應在建筑設計階段就同承重與圍護結構、建筑設備的要求同步考慮。

2.2.1 室內隔墻技術

目前工業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場砌筑，但隔聲性能較好，可以用于分戶隔墻。其它幾種隔墻結合所在部位應重點開發輕質、隔聲、防水、飾面、耐久性等性能；完善配件系統，滿足釘掛物品等要求；并與電氣設備、家具等進行集成；未來可以進一步采用干式連接，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雜的廚房、衛生間等處局部采用吊頂。工業化裝修一般選用輕鋼龍骨吊頂，吊頂上應為安裝燈具、淋浴間加熱器、排氣扇等留有位置，應通過預留孔洞等手段合理避開豎向管線、管道，盡量避免材料的浪費和現場的重復勞動。

2.2.3 樓地面

樓地面裝修應重點解決飾面層和管線綜合的問題。應該選擇合適的飾面層，如當室內地面采用輻射采暖系統時，則宜采用地磚面層或實鋪復合木地板。此外應該考慮到管線綜合的需要，這方面國外有非常成熟的系統，如荷蘭的Matura填充體系的地板模塊，日本的架空地板部品等。對于地面輻射采暖的保溫層與埋管層，目前國內相關企業也進行了模塊化產品的開發(圖4)。對衛生間可進行局部降板處理，實現同層排水(圖5)。

2.3 設備與環境控制一體化

住宅中的普通設備分為電氣設備，采暖與空調設備，廚房、衛生設備等。[3]對于設備管線綜合應考慮適當同承重、圍護結構分離，管線的鋪設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。

廚房和衛生間是住宅中設備最為集中、最為復雜的兩個功能空間(表2)，也是建筑構造技術體系研究的重點。無論是利用工廠化生產部品進行現場組裝，還是選用整體式廚房與衛生間(圖6、7)，都應該充分考慮建筑整體設計與施工安裝的要求。住宅的廚、衛可以靠近住宅入口相鄰設置，便于與公共部分的管井進行銜接，也有利于套內管線布置集中緊湊。衛生間除局部降板進行同層排水，還可以考慮將廚房與衛生間或相鄰兩個衛生間的隔墻作為管道墻(圖8)。

表2 廚衛空間基本功能與主要內容

3 建筑構造體系的發展策略

工業化住宅建筑構造體系的發展除了具體技術措施的探索之外，離不開評價體系、技術標準、部品認證制度等的支持，也離不開居民對于工業化住宅性能的認可與各類企業相關的廣泛參與。以下幾點對深入研究工業化住宅建筑構造技術體系值得關注。

3.1 重視“宜居”性能

近年來，隨著住宅建設的迅速發展，我國房地產業由單純注重住宅數量增長，開始轉向質、量并重階段。大量性住宅的質量、建設標準、設備設施及住區環境等有了很大的提高，人們也更加重視住宅的居住品質、使用功能和建造質量。

工業化住宅能否在市場上打開局面，實現“叫好又叫座”，可以說重點不僅局限于建造速度快，縮短建房周期層面，而應該在滿足國家對于住宅產業化節能、減排的有關政策上。尊重和積極回應居民對于住宅個性化需求，通過結合本地區的氣候特點與資源條件，營造出綠色環保、健康舒適的居住環境，提高居民對于工業化住宅的了解程度。

可以在住宅使用說明書中，對所采用的新產品、新技術的特點，如內保溫、輕質隔墻、架空地板、地暖等進行細致的說明，使居民對新材料、新技術的優勢有系統的了解，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

在強調工業化住宅建筑構造一體化技術集成的同時，應該突出工業化住宅長壽命、高質量、便于更新改造的技術優勢。如通過采用大開間的結構體系，在住宅平面布局中，有意識地將部分使用空間如客廳和臥室可以隨功能改變而進行靈活調整。對構造技術設計的預見性、部品的通用性與互換性，應給予更多的關注。同時完善售后服務體系，為用戶提供有保障的維修、更新服務等等。

4 結語

研究表明，建筑業處在國民經濟中游，在產業鏈中能夠起到拉動上游綠色生產和下游綠色消費的作用。[4]通過工業化建筑構造技術體系的研究，構建土建、裝修、設備一體化技術平臺，有助于提高工業化建筑的性能與設計、生產、流通、施工的效率，希望為促進當前我國工業化住宅的發展提供有益參考。

[1]開彥. 關于推進中國住宅產業現代化發展的思索[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計規程[S]：19.

[3]顏宏亮編著.建筑特種構造[M].上海：同濟大學出版社,2008：140.

[4]中國住宅產業網.http://www.chinahouse.gov.cn/gjhz7/7158.htm.