住宅建筑的工業化探索與發展

【摘要】新世紀以來，我國城市化進程加快，需要進行大量的城市建設。如果按照舊有的建造方式，不僅效率低下，還伴隨有嚴重的污染現象，因此，我國需要走上一條“綠色工業化”的道路。本文主要介紹了住宅工業化的發展歷程以及特點，討論了住宅工業化與綠色建筑的結合，通過萬科長陽半島工業化住宅組團的具體案例，分析、解讀了我國工業化住宅的現狀及未來發展趨勢。

【關鍵詞】工業化;可持續發展;綠色建筑;三維協同? ? ?【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.36.032

1、前言

當今，隨著城市化進程不斷加快，“工業化”越來越受到建筑業的關注。工業化對建筑業有什么影響呢？

一是精細化控制，因為工業化擺脫了手工的不穩定性，使得一個產品能夠更為精確地被制造出來，這是制造業帶給建筑行業的啟示。所以精細化控制不僅是產品質量上的提升，還是設計過程、施工過程的細化與把控。

二是提升效率，這個概念也是從制造業引進而來的，生產、加工、裝配，并配有建筑信息模型管理的完整體系，極大地提高了建筑的施工效率。

三是節能環保，隨著我國提出“碳達峰”、“碳中和”的目標，各行業優化行業結構和能源結構勢在必行。工業化生產在工廠里制造水泥和現場是完全不同的制作方法，構件廠生產的水泥更加精細、純正，帶來的結果是水泥量減少、房屋的結構變輕、荷載減少。同時水泥的產量和水泥制造過程中的污染大部分降低，從而有害氣體大量減少。

工業化可以使建筑產業更加理性和有序發展，更加注重效率、品質和質量，讓建筑保持可持續發展。目前我國的住宅工業化發展規模相對較小，正處于標準產業化的發展期，期中有一些企業已經進行了標準化、工業化住宅的有益嘗試與發展。

2、工業化的特點

2.1 標準化建造

在工廠內利用標準化模具，可以對建筑構件進行大批量生產。同時，通過還設置專項組件，進行各專業的管線集成，制定標準化模塊。可以使得各專業管線合理分區排布，提高了室內空間的利用率，同時模塊化的安裝也便于后期的維護和替換。

工業化生產和建造節省了大量的手工人力成本，將更多的勞動力從施工現場轉移到了工廠，通過機械化操作，制作、拼接建筑組件。除此之外，建筑施工過程從濕作業轉變為干作業，不僅現場的作業時間，還解決了施工現場易受氣候、環境影響的限制，從而大大提高了建造效率。

2.2 減少廢料率

建筑的工業化，不僅僅是生產的工業化，還有后期材料回收再利用的工業化。由于模塊化的生產，在廢舊建筑拆除的過程中，有大量的建筑構件和局部性模塊可以回收，通過清潔、維修進行二次利用，實現材料的循環使用，大大減少了材料的廢品率。

2.3 三維信息化協同

在工業化大大提升建筑構件的生產速度和現場裝配的施工速度的同時，這對設計方各專業的協調溝通、施工方的施工管理也提出了更高的要求。此時傳統的二維設計圖紙、施工的模式已較難滿足工業化的進度及質量要求，需要運用三維甚至多維的生產、管理模式，實現各方的快速溝通與協調，BIM就是很好的一個運用實例。

BIM為建筑項目中的各個參與方都搭建了一個平臺，在這個平臺中，各方可以實現信息的直觀可讀性和無損交流性。比如在設計過程中，各專業可以通過BIM建立本專業的模型，不僅有利于檢查各專業物項的碰撞，提高設計的精確性，還可以在后期出圖的過程中，利用平臺導出相關圖紙，提高出圖的效率。在施工過程中，對于裝配式建筑構件，BIM可以生動形象地展示施工流程，便于施工管理者編制有效、科學的施工方案。同時BIM還可以與其他相關軟件形成聯動，如結構計算ANSYS等，實現多平臺的合作。

3、住宅的工業化之路

3.1 工業化之美

歐洲很早就進行了工業化住宅的研究，使用預制構件代替現場制作的傳統構件來進行建造，為建筑工業化的發展打下良好基礎。工業化并不是大體量、大規模的單一生產模式，事實上，通過對建筑體塊的通盤考慮和對細節的仔細推敲，會形成一種有秩序的工業化美感與藝術感。

工業化住宅也并不是千篇一律的，作為城市風貌的展現者，不僅要代表先進的工業化進程，還要與所處基地的環境與文化相結合，通過適宜的尺度感和材質、色彩的合理運用來與周圍環境相協調，構成一個和諧的整體，英國的博福特郡住宅和胡爾默區再開發項目就是典型的代表。

3.2 模塊化生產

住宅建筑的生命周期包括勘察、設計、施工、使用、維護、拆除等，其中施工過程和業主的使用過程是住宅建筑體對能源消耗和二氧化碳排放最高峰的時期。隨著世界范圍內能源儲備的緊張和對碳排放量的控制，建筑行業也要進行可持續性的建設與發展。

日本SI住宅就良好地體現了可持續性建筑理念。S代表支撐體（Skeleton），主要是主體的結構框架（梁、板、柱等）和公用設備及管線，I代表填充體（Infill），主要是填充墻、整體廚衛、戶內管線等。在建造過程中，由于建筑已經進行了模塊化劃分，從現場的制作、養護、施工變成了集成式預制裝配，一次成型，使得二次裝修所產生的浪費問題得到良好解決。

除此之外，填充體中整體廚衛、分隔墻等部件可以進行靈活的組裝和運用。隨著使用時間的推移，考慮到居住者家庭成員在年齡結構和人員結構上會進行不斷的變化，通過調整填充體來不斷變化住宅功能，來滿足不同人員在不同時期更加現實的需求。從而延長了同一套住宅的使用年限，實現了建筑的自我更新與不斷發展。

3.3 綠色建筑理念

綠色建筑的核心是以人為本，通過綠色技術和科學管理，為建筑的使用者在提供舒適、安全建筑室內、外空間，同時達到節能減排、可持續發展的目標。通過工業化可進一步推動住宅綠色技術的應用。綠色技術有被動式和主動式之分。

被動式綠色技術主要是指不依靠能耗，通過自身構造的合理性來實現節能減排，如建筑的外圍護結構，采用夾心保溫墻體，把保溫層置于墻體中心，這樣在冬季不僅能有效地隔絕室外的冷空氣，還能通過自身良好的熱惰性特點，通過吸收太陽光的照射進行蓄熱，在夜間慢慢釋放熱量，減少室內溫度的波動，增加了室內的舒適度。

主動式綠色技術一般是通過建筑設備，利用自然界中的能量轉化成人們生活中所需的能量。如太陽能光伏，在一些日照強度高的地區，可以把太陽能電池板集成在建筑幕墻中，把光能轉化成電能。還有太陽能熱水器，北方住宅平屋頂居多，屋面可以鋪設太陽熱水器設備，充分利用屋面的陽光，轉化成熱能。

這些建筑維護、組成構件和綠色技術設備都可以通過工廠預制，在工廠內實現精準、批量的制作，然后運輸到現場進行快速、高效的安裝，實現綠色技術的工業化。

4、典型案例分析——萬科長陽半島工業化住宅組團區

4.1 發展現狀

上世紀末，萬科在不斷的外出學習中，對能加快施工的速度、減少浪費材料、講究回收與環保，特別是內部空間更為人性化的工業化住宅，產生了濃厚的興趣。王石也一直在強調，萬科最終的夢想是要建立一個萬科制造的品牌，代表中國人蓋住宅，向世界輸出萬科制造的理念，他的標桿是索尼、豐田等大型的制造業巨頭。經過多年的努力，如今，萬科在國內已經走在了住宅工業化的前列。

4.2 建筑的工業化建造

（1）外墻預制裝配

本工程采用預制混凝土外墻，預制外墻均在工廠制作，通過現場裝配的方式進行安裝，現場無需搭設混凝土支護模板，節省了人力，縮短了施工周期。同時外立面沒有采用多余的裝飾性構件，建筑立面規整，增加了面層材料的使用范圍。從而涂料、瓷磚、石材等面層材料可以進行靈活的運用，避免了視覺效果的單一性。

（2）一體化精裝中體現裝配式技術應用

運用組合式的構件或組團對裝修進行模塊化設計，整體式廚房根據人、設備、操作流線的關系，結合人體工學尺寸和行業模數標識進行標準化設計，針對不同的戶型匹配不同的整體式廚房設計，不僅批量化、模塊化，還能夠實現個性化、實用化。

整體衛生間的標準化也是重點之一，首先應滿足使用功能需求，包括洗浴、梳妝、便溺等部分，個功能區應合理排序，互不影響。同時還有通風換氣、給排水、電氣等管線設施會通過集成線板或線槽的方式暗埋進預制墻體中，增大空間的利用率。

4.3 場地環境的綠色設計

（1）充分利用場地光環境

項目通過設置合理樓間距和戶內的窗墻比，保證每一戶都有充足的日照時間。除此之外，項目還采用主動式太陽能技術，在屋頂鋪設太陽能集熱板和蓄水箱，同時在住戶內設置輔助電加熱水罐，通過太陽能熱循環系統，把熱水送到每一個用戶端。

（2）透水地面

近年來，“海綿城市”理念受到社會越來越多的關注和認可，海綿城市的理論也逐步運用到住宅建筑中。住宅中的“海綿城市”是指對住宅區進行合理規劃，包括住宅樓的屋面排水系統、室外地面的排水系統、透水地面構造、綠色植被園藝景觀的分布等，充分、高效地利用自然界中的雨水，使雨水在住宅區內滲透、滯留、灌溉綠植、達到變廢為寶的目的。

本項目采用透水地面和園林設計相結合的手法，透水地面可讓雨水透過地面快速進入到排水系統中，改善了小區的排水狀況。同時還有一部分雨水進入到土壤層中，增加了場地雨水與地下水涵養，改善了小區內的綠色生態系統。

結語：

萬科將綠色建筑的理念體現在長陽半島工業化住宅組團中，同時也通過工業化的技術手段來實現了綠色建筑的目標。但是，目前綠色建筑和住宅工業化仍有很多難題急需解決，如工業化住宅向公共建筑的延伸與推廣、各企業之間工業化設計模數的統一與對接等。因此綠色建筑與工業化仍是建筑行業值得深入探討和研究的課題。住宅工業化是一個復雜的開放性系統，需要開發、設計、施工、供應等多方進行協調合作，才能從單一的鏈式產業逐漸向網格化、多元化產業發展。

參考文獻：

[1]李怡然，張寧. SI住宅整體廚衛標準化設計研究[J].建筑設計，2017.02.007：45-48.

[2]姚剛.基于BIM的工業化住宅協同設計的關鍵要素與整合應用研究[D].南京：東南大學，2016.11.

[3]樊則森，杜佩韋.裝配式住宅的綠色設計實踐[J].建筑學報，2013.03： 38-41.

[4]周靜敏，苗青.英國工業化住宅的設計與建造特點[J].建筑學報，2012.04： 44-49.

作者簡介：

田浩男（1990.01-），男，河北省滄州市人，滿族，碩士研究生，中級工程師，研究方向：建筑設計方向。