基于可持續發展理念的北京市高標準住宅設計實踐

趙楠，周同，王元豐

（1.成都基準方中建筑設計有限公司，成都610000；2.中鐵房地產集團設計咨詢有限公司，北京100071；3.北京交通大學，北京100044）

1 項目概況

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

本項目已于2020 年獲得國家“十三五”科技計劃項目課題《工業化建筑全壽命期性能和水平評價技術與標準》的示范項目認證。同時，也是2018 年住房和城鄉建設部工程建設標準重點工作項目計劃《高品質建筑評價標準研究》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”高標準住宅項目效果圖

2 高標準住宅的內涵

十九大報告指出：推進綠色發展，加大生態系統保護力度。生態文明建設是當代社會發展的核心要素，我們要牢固樹立社會主義生態文明觀，推動形成人、社會與自然環境相互協調發展的現代化建設新格局，為保護生態環境做出我們應有的貢獻。

在當前時代背景下，高標準住宅是指以與環境相和諧共生、符合綠色健康可持續發展的建設理念，以綜合考慮建筑物全壽命周期內的規劃設計、施工建造、運營管理和改造更新等全過程為基礎，并應采用綠色節能環保的新技術、新工藝、新材料和新設備，通過提高質量效益，提高建筑壽命，使用耐久性能、適應性能，全面保障生活優良品質與資產價值的居住建筑[1]。

高標準住宅不僅應涵蓋“品質住宅、商業配套、園林景觀、運動場所”完整配置，還應提供“舒適居住、生活便利、適老養老、休閑休憩、健康運動”。高標準住宅同步關注綠色建筑和健康建筑，保證建筑安全耐久、節能環保、綠色低碳、品質優良、運營維護等。高品質住宅應基于社會可持續發展和人類健康生活，兼顧經濟效益、社會效益和環境效益，綜合體現科技與舒適、文化與品位、生態與健康、智能與安全、適用與經濟。

隨著現代社會飛速發展，生態環境出現了種種問題，給人類身心健康都帶來了很大損害。從人本身出發，從人的健康感受出發，使人們在處理健康問題與建筑環境之間的關系時能更具有針對性，是促進更健康、高標準建筑的強有力途徑[2]。

據統計，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，但是現在要有所改變，這個改變就是轉移到注重這86%的方面。所以，建筑不僅是做建筑設計、工程設計以及建造，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境[3]。

3 戶型可變技術應用簡介

本項目以SI 建筑通用體系為基礎，即主體結構支撐體“S”與內部裝修填充體“I”分離，全面實現居住建筑的長壽性能、優良品質性能、低碳綠色性能，對當前推動我國建筑業特別是住宅產業升級轉型具有里程碑式的意義。具有耐久性的建筑支撐體“S”是高標準住宅的基礎和前提，提高了居住建筑在全壽命周期內的資產價值。高標準住宅的可持續發展依賴于建筑主體結構的堅固性，高標準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構的安全系數[4]。通過建筑支撐體劃分套內界限，也為實現可變居住空間創造了有利條件。

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，從而實現了居住空間的可變性，改善住宅的居住適應性和可改造性，提高住宅建筑全壽命周期內的資產價值。對于高標準住宅體系的建筑支撐體而言，可以通過增強抗震性能、加大混凝土保護層厚度、提高混凝土強度、定期涂裝或裝修加以保護等措施，提高主體結構的耐久性能。同時，最大限度地減少結構所占空間，使建筑填充體部分的使用空間得以釋放。并預留專門的配管配線空間，不把各類管線埋入主體結構，方便檢查、更換和增加新設備[5]。

年齡、婚姻狀況、子女狀況等家庭結構的不同，是促使高標準住宅內部空間功能變化最主要的因素之一。高標準住宅通過架空地板、架空吊頂、架空墻體以及設置輕質隔墻、靈活隔斷，功能空間集約化設計實現空間靈活可變和套型系列化。本項目產品迭代更新特點如圖2 所示。

圖2 產品迭代更新特點

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。為了滿足居住人數和家庭結構的不同需求，5 種基本戶型單元可橫向組合，重新形成不同的居住模塊，以實現戶型的多樣性。如圖3 所示。

圖3 產品組合示意圖

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，符合中國人居家養老的傳統。如圖4 所示。

圖4 適老化改造示意圖

4 裝配式建筑技術應用簡介

本項目主要采用裝配式剪力墻結構體系及裝配式內裝技術。預制率為20%，即大部分水平構件及部分承重內墻采用預制混凝土構件。裝配式內裝主要采用集成吊頂、集成地板裝修模塊、集成廚房及集成衛生間。

結構合理運用薄壁筒體結構或壁式框架理論，最大限度地增強外筒剛度，內部空間不設抗側力構件，建筑空間可以結合結構-管線分離及裝配裝修技術，提供靈活多變的組合形式?；赟I 技術體系的裝修，由8 大集成系統組成，解決了主題結構使用年限和內裝部品及管線使用年限不同造成的裝修浪費及結構耗損。集成式廚衛，采用同層側墻排水技術，并實現了裝修的全干式工法作業，體現施工敏捷度的同時，提高了施工精度和質量，也便于后期的改造、維護和修理，最大限度地提高使用者的感受。

典型的預制樓板分布如圖5 所示。一個戶型約5 種規格的預制板，實現了少規格多組合的裝配式建筑設計理念。

圖5 預制樓板分布示意圖

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

裝配式內裝系統如圖6 所示。典型的采暖模塊如圖7所示。

圖6 裝配式內裝系統

圖7 裝配式采暖模塊部品

本項目采用了先進的集成廚房和衛生間，大大降低了運營維修風險及成本，給終端客戶帶來優質的生活體驗。根據衛生間的空間尺寸，在工廠加工整體衛生間防水底盤，結合給排水系統、快裝地面系統、快裝輕質隔墻系統、快裝龍骨吊頂系統， 形成集成衛生間系統。

集成衛生間系統構造如下：

1）墻面防水。墻板間留縫并打膠或者密拼嵌入止水條，實現墻面整體防水。

2）地面防水。地面敷設工業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。可根據衛浴空間尺寸量身定制防水材質柜體，匹配膠衣臺面及臺盆。

5）坐便器。定制開發可匹配同層排水的后排坐便器，二者契合度高。

集成衛生間系統的優勢：工業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；整體衛浴全部干法作業；專用地漏，滿足瞬間集中排水，防水與排水相互堵疏協同，構造更科學；地面減重70%；整體衛浴空間及部件，結合薄法同層排水一體化設計，契合度高。

集成衛生間示意圖如圖8所示。

圖8 集成衛生間示意圖

5 健康住宅技術應用簡介

根據國內外的研究表明，建筑環境影響人的11 大身體系統，健康建筑通過對建筑的性能及環境品質的改善，作用于身體系統，益于人類身體健康。本項目基于空氣、水、光環境及營養管理、健康促進創新等方面打造高標準的健康建筑[6]。本文以空氣及水環境管理措施為例。

空氣質量：使用環保家具及裝飾裝修用品，保證揮發性物質、顆粒物、氣體等滿足標準（如甲醛、CO、PM2.5、PM10等）；新風系統使用F7 或以上級別高效過濾器并定期維護；采用具有過濾功能的新風換氣設備。并且設有污染物監測預警系統，并有定期清洗維護設備、管道和風口的制度和記錄。

通風效果：監測建筑1.6 km 之內的室外空氣臭氧水平、PM10、溫度及濕度，當數據超標時，通過用戶手機或電腦或在可開啟窗安裝指示燈，提醒住戶不開窗；設有室內空氣質量監測設備。

空氣滲透管理：采取紅外熱成像或熱線風速儀對建筑的滲透性及密封性進行測試，不滿足標準要求時進行適當調試及措施補救。

增強新風：新風換氣次數超過ASHREA 要求的30%以上；室內新風量為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的流動）：建筑入口設帶兩扇常閉門的門斗；入口旋轉門；在公共建筑和住宅單元入口處設置防塵地墊、自閉門等措施。

其他空氣管理措施：廚房設有廚余垃圾處理系統；廚房內設有防排煙系統，且抽油煙機具有延遲功能；公共空間設立控制吸煙標識；排水系統無返臭味現象。

水質檢測：水樣濁度、鉛、砷、銻、汞、鎳、銅含量、苯乙烯等檢測指標滿足WELL 標準要求，保證用水安全；生活飲用水和管道直飲水的水質符合國內相關標準要求。

定期水質檢測：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行檢測（每年度向IWBI報告）：鉛、砷、汞、銅。建立給水水質定期監測機制，每年2 次，分別在集中水箱(水池)、用水點采取水樣，進行水質檢測。

飲水質量提高：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、總溶解性固體等滿足高標準要求。

供水形式：采用市政自來水水源時，建筑采用無負壓（疊壓）閉式供水系統；生活飲用水管道采用管道工業化預制、現場冷連接施工工藝。

6 環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，由北京交通大學知名學者王元豐教授研究團隊領銜，對全生命周期的環境影響進行了量化評估分析，取得了良好效果，達到了國內領先水平。考慮裝配工業化建筑不同壽命階段的特點，從安全性、耐久性、經濟效益、環境效益及工業化水平入手，建立定量與定性相結合的裝配工業化建筑性能和水平綜合評價方法；通過增加建筑環境效益和經濟效益的評價對原有的裝配工業化建筑評價標準進行修訂，開發裝配工業化建筑性能評價系統并建立基于前饋和反饋機制的裝配工業化建筑性能評價體系，為裝配工業化建筑的管理決策制定及評價參數優選和評價體系更新提供支持，實現裝配工業化建筑的可持續發展。

借鑒生態效率和可持續性指數評估方法，建立多目標多層次的裝配工業化建筑性能及水平評價體系，采用網絡層次分析法確定評價體系中各級評價指標的權重；采用集成后效模擬方法，建立定性描述與定量評估相結合的裝配工業化建筑安全耐久性評價方法；基于Pareto 優化理論及Monte-Carlo模擬等方法，建立多目標的裝配工業化建筑性能影響參數優選方法；借鑒成熟度模型，建立裝配工業化建筑發展水平評價標準。集成后效模擬方法能夠從結構體系的角度建立構件、接縫設計參數與結構性能之間的動態映射關系，將該方法應用于裝配工業化建筑評價，具有一定創新性；構建裝配工業化建筑發展成熟度模型，是建立先進、科學的工業化建筑發展水平評價標準的重要途徑和方法；系統動力學研究復雜系統隨時間推移而產生的行為模式，是一種先進的、處理復雜時變系統和開展政策模擬評估的前沿方法；基于前饋和后饋機制及示范工程的數據，確定性能和水平評價閾值并實現其定期動態更新，解決了目前裝配工業化建筑評價靜態化定值化的問題。

通過分析，建筑物化階段產生的環境荷載總值對人體健康造成的影響、對生態系統造成的影響、對資源消耗產生的影響等值均符合相應的國際環境標準。物化階段的環境荷載對人類健康和生態系統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《工業化建筑綜合評價標準》對該項目進行綜合打分，該項目最終得分結果為854 分，評為工業化三星建筑。其中，建筑裝修與健康舒適指標得分較高，具有較高的適用性。由于嚴格實施管線分離，耐久性評價得分較高。同時，安全性、環境性能與經濟性能得分也較高。

7 結語

作為北京市乃至全國首批高標準住宅建設工程，“中鐵建理想家”項目采用諸多建設科技，達到了良好的社會及經濟效益，通過采用裝配工業化的生產工藝，大幅度提升了建設工程質量，提高建筑運營階段的效率，降低維修風險，保障居民家中不出現“跑冒滴漏”等建筑通病。通過采用全生命周期可變戶型設計，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。

本項目采用了先進的設計理念和建造工藝，集成了很多工業化部品和健康管理措施，除了實現高標準生活品質外，同時在碳排放、污染物控制及能源消耗上均優于同類型產品，實現了用戶、企業和社會多方共贏的良好局面。