百年住宅可持续设计方法与浙江宝业装配式建筑系统集成建造

2021-03-04刘东卫郝学刘若凡王珊珊

建筑技艺 2021年2期

刘东卫郝学刘若凡王珊珊

1 中国建筑标准设计研究院有限公司

2 中国建设科技集团中央研究院装配式建筑与百年住宅研究中心

1 住宅可持续建设与新型建筑工业化的高质量发展方向

可持续发展理念是在人类经历了工业革命爆发和市场经济转变，全球人口、资源和环境受到冲击，赖以生存的自然环境面临严重破坏和威胁之后，于20世纪中后期登上世界发展的历史舞台。进入21世纪以来，构建可持续性社会成为大势所趋，当前我国住宅建设与房地产业面临着若干亟待解决的可持续发展建设问题。我国住宅与建设资源指标的发展处于世界低位，资源消耗大，环境问题严重，尤其在住宅的大规模建设与存量时期，其全寿命周期的建造、使用和改建问题已经成为国家可持续发展的重大课题。新时期中国住宅建设只能走资源消耗少、环境负荷小的环境友好型与资源节约型发展道路，实现建设的高效率、高品质、低消耗和低影响，具有显著的经济和社会效益，是未来我国新型建筑工业化的高质量可持续发展方向。

长期以来，人类生存环境与可持续发展备受世界各国的关注，建筑及其相关产业CO2排放量已占总能耗的40%以上，建筑的生产建设、规划设计、使用维护等行为对环境问题影响巨大。可持续发展的建设模式与建筑设计方法在国际上被建筑师们广泛关注并进行了大量实践，建筑界有识之士提出的以降低建筑环境负荷为核心的可持续建筑长寿命设计建造与全寿命期削减碳排放的系统性对策逐渐被世界范围认知和接受。

国际合作的百年住宅是降低地球环境负荷和资源消耗的全寿命期住宅，也是满足不同居住者需求和生活方式、便于更新和改造的长寿化住宅，既能节约建筑资源和社会财富，又能对社会和谐、环境保护和产业的可持续发展起到推动作用。百年住宅在建筑设计、施工、使用、维修、废弃等全寿命期中，通过建设产业化、建筑长寿化、品质优良化、绿色低碳化的设计与建造对策，实现以更具长久价值的人居环境和降低建筑环境负荷为核心的绿色可持续发展目标。项目以新理念、新模式、新标准、新体系引领我国住宅从资源消耗型向资产持续型转型升级，力求突破我国长期以来建筑业传统生产建造方式的束缚，解决城乡人居环境的建设瓶颈，实现面向未来的绿色可持续发展建设。

2 浙江宝业百年住宅试点项目与可持续设计方法与对策

浙江宝业新桥风情百年住宅项目于2019年建成，位于浙江省绍兴市越西路与西郊路交叉口西北角，西临新桥江。规划总用地面积4.12hm2，建筑面积13.5万m2，地上建筑面积约9.55hm2，共有14栋楼，包括10栋高层住宅和4栋高层百年住宅装配式住宅示范楼（4#、7#、8#、10#楼），容积率2.3。项目在百年住宅建设技术体系的基础上充分发挥宝业PC技术与装配式内装产业化技术优势，建设具有新时期舒适健康产品性能和全寿命期长久价值的可持续住宅。不仅大幅度提高了住宅的质量和品质，满足人们日益增长的宜居空间环境需求，也在推动我国可持续住宅建筑建设上做出了创新性探索。

浙江宝业新桥风情百年住宅项目规划设计以城市环境共生和地域居民交流为目标，从城市景观的在地性出发，注重周边城市街区肌理和自然河道的空间关系，在构建建筑与周边环境时，组织住区空间结构（图1）。项目基于SI建筑体系保障居住的长久品质，最大限度地保障社会资源的循环利用，使住宅成为寿命期长、耐久性高的保值型产品，大幅提高了住宅的资产价值。

2.1 可持续设计方法的城市设计与住区在地性规划

浙江宝业新桥风情百年住宅项目的规划设计呼应了周围环境与场地特性，东侧和南侧是城市道路，西侧是自然河道，住区布局与建筑形态不仅要减小道路侧噪音，而且要从区位上最大化街区价值，尊重周围环境肌理。二至六栋中高层住宅共同创建出三个共享生活庭院，构筑与城市环境空间相融合、拥有城市地域意象的连续街区和社区氛围宜人的空间环境（图2～4）。

1 可持续方法的城市与建筑层级设计

2 城市滨河景观

业主：绍兴宝业新桥江房地产开发有限公司

建设地点：浙江省绍兴市

规划设计与技术研发：中国建筑标准设计研究院有限公司、浙江宝业建筑设计研究院有限公司

项目负责人：刘东卫

设计团队：魏红、冯凡、蒋洪彪、刘志伟、顾芳、王锴（建筑）；赵海江（结构）；刘保卫（给排水）；何小兰（暖通）；王超（电气）

内装部品集成：大和房屋工业株式会社（日本）、浙江广艺建筑装饰工程有限公司

建设总包施工：浙江宝业住宅产业化有限公司

内装施工：浙江广艺建筑装饰工程有限公司

部品集成实施：宝业大和工业化住宅制造有限公司、松下电工、松下住建、苏州海鸥有巢氏整体卫浴股份有限公司、上海唐盾材料科技有限公司、德国西韦德、德国快可美、日门建材、伊奈中国、积水化学工业株式会社、北京嘉泰华装饰工程有限公司、日本大建工业株式会社、雷士照明控股有限公司、日本爱克工业株式会社、骊住中国

总建筑面积：13.5 万m2

设计时间：2016.03—2017.03

建成时间：2020.09

图片版权：中国建筑标准设计研究院有限公司

3 街道开放空间

4 庭院空间

项目住区规划采用西南平行交错的空间布局手法（图5），三个共享生活庭院既保证了住栋视野不受遮挡，也增强了沿河景观的延续性。项目与东侧城市街道、西侧自然河系形成共生关系，在城市街道东侧设置交往性开放空间，在中部设置东西方向入口主景观轴线、南北贯通步道轴线及一条滨河景观带，使得社区与周边环境自然融合（图6）。建筑融入了江南水乡的色彩与基调，布局沿河岸线展开，既确保了住区通风顺畅，又形成了滨河景观与庭院景观交相呼应的、颇具江南气息的街区院落环境。多样的外部空间与活动设施合力解决整个住区的适老、适幼和无障碍问题（图7）。

5 城市设计与住区规划

6 住区规划设计结构

7 住区组团布局

2.2 SI建筑支撑体的长寿性设计

项目采用SI体系，通过架空、吊顶和墙体，使建筑支撑体与内装、设备分离，全面提升了住宅的耐久性、适应性与可更新性（图8）。采用SI体系的项目具有低碳减排的优势，既可长期使用，又方便后期改建，从而减少环境负荷和废弃物。

项目围绕德国和我国住宅主体工业化设计技术进行集成技术探索，其支撑体通过加大基础及结构的牢固度、加大钢筋的混凝土保护层厚度、提高混凝土强度等措施，提高主体结构的耐久性能，最大限度地减少结构所占空间，使填充体部分的使用空间得以释放。同时，预留单独的管线空间，不在主体结构中埋入管线，确保在检查、更换和增加新设备时不会伤及结构主体。

2.3 SI建筑填充体的自由空间设计

项目填充体设计从家庭全寿命周期角度出发，采用大空间结构体系，提高内部空间的灵活性与可变性，为方便用户改造使用，同一套型内可实现多种变换来满足用户的多样化需求。设计重点研发了围护结构内保温集成技术、干式地暖节能集成技术、整体卫浴集成技术、新风换气集成技术与空气源空调等十多项核心技术与集成技术，提高了住宅的性能与品质。

项目将起居室（L）、餐厅（D）、厨房（K）三者融合成一体化空间，便于家人交流互动。由于套内无结构墙，隔墙可以根据居住者的不同需求设置，提高了空间分隔的灵活性和布局的变化性。入口门厅保证了洁污分区，通过收纳空间满足衣物、鞋帽存放和临时置物等需求。考虑到居住者进出门时更衣换鞋，合理组织扶手、柜体、置物板、坐凳等连续界面，便于居住者抓扶与支撑。项目中主力套型的收纳面积占套内使用面积的11.68%，在各功能空间均设有相应的柜体组合及置物架，厨卫均为标准化设计、模块化生产，质量可靠且安装便捷（图9，10）。

3 新型建筑工业化整体技术解决方案与装配式集成设计

3.1 建筑结构系统的装配式集成设计与建造

8 SI 建筑支撑体理念与设计方法

9 SI 填充体套型与优良部品集成实景

10 填充体套型与自由空间设计

项目4#楼、7#楼的装配式建筑结构系统采用德国引进的西伟德体系，又称“双面叠合板式剪力墙结构体系”，8#楼、10#楼的装配式建筑结构系统采用国标体系，即“装配整体式剪力墙结构体系”。两种装配式建筑结构系统提高了住宅建筑支撑体的安全性能、抗震性能和耐久性能，设计使用年限达到了100年以上。同时，采用SI体系将建筑支撑体与内装、设备完全分离（表1～3）。

项目实施采用设计一体化、生产自动化以及施工装配化，其结构体系预制率高、防水理念及防水效果好、施工速度快、精度高，便于主体结构的质量控制，质量通病少，全寿命周期维护成本大大减少。叠合楼板及叠合墙板均为半预制半现浇构件，其现浇层的各连接节点均可以采取传统的钢筋混凝土连接方式，保证了结构的整体性，减少了构件及装配误差。构件自重轻，常规塔吊就能满足基本要求，安装容错性好，现场安装易调整，但同时具有湿作业多的缺点。国标体系即装配整体式剪力墙结构体系，从项目实施来看，与西伟德体系相比，国标体系具有现场湿作业少、安装效率高等优点，但也有构件自重较大、对塔吊、安装精度要求高的缺点。

3.2 内装系统的装配式集成设计与建造

项目采用了SI体系与干法施工集成技术，通过架空体系、同层排水、集中管线以及墙体与管线分离施工等技术，确保业主在调整室内格局及更换管线时，不会损伤到结构体系。通过日常检查和长期维护维修计划，便可使空间长久保持最佳状态，规避传统住宅维修不便、更换困难、装修大动干戈的窘境。

项目采用SI填充体部品集成体系和内装全干式工法，集成应用了整体卫浴、整体厨房、系统收纳等一系列优良部品和适老通用设计，不仅提高了工程质量，还实现了住宅在全寿命周期的可持续使用和长久价值（图11）。

3.3 外围护系统的装配式集成设计与建造

项目在全面提高建筑外围护性能的同时，注重部品集成技术的耐久性。其内保温的集成技术解决方案既可解决传统外保温方式的外立面耐久性问题，又可为墙内侧的管线分离创造条件，采用树脂螺栓的架空墙体，管线完全分离，方便维修更新。双层墙面内部形成空气层，整体保温隔热效果增强，施工中不需要找平层，方便快捷（图12）。

表1 建筑支撑体长寿性设计的主体结构耐久性措施

表2 4#、7#楼德国西伟德体系的建筑支撑体实施

表3 8#、10#楼国标体系的建筑支撑体实施

11 内装套型模块化设计

3.4 设备与管线系统的装配式集成设计建造

SI住宅户内管线敷设工程与传统住宅不同，多采用管线与主体结构分离的方法，在方便管线更换的同时不破坏主体结构。承重墙内表层采用树脂螺栓或轻钢龙骨，外贴石膏板，形成贴面墙的构造。架空空间安装敷设电气管线、开关、插座等（图13）。

4 可持续设计实践总结

我国是世界上住宅建设量最大、既有建筑最多的国家，虽然了历经半个多世纪的住房建设，但仍然存在住宅建造资源投入大、运维耗能高、全寿命期产生大量建筑垃圾等问题。住宅全寿命周期的建造、使用和改建问题已经成为国家资源消耗的重要组成部分和可持续发展的重大课题。中国住宅建设应正确引导绿色建筑全寿命周期的居住理念，力求在住宅全寿命周期中持续、高效地利用资源，减少建筑对环境的影响，从而引导新型建筑工业化与装配式建筑的高质量可持续发展。

浙江宝业新桥风情百年住宅项目从结构、外围护、设备管线和内装四大系统上实现全面装配，从根本上打破了传统意识中装配式建筑等于装配式结构的局限性。项目以未来发展和市场为导向，实现行业上下游产业链的全面对接，推动创新成果融合与应用。项目结合本地域居住特征和可变设计方法，使得居住空间可根据家庭人数、年龄变化而灵活改变，保证了住宅的适应性，提升了居住者的舒适度与获得感。项目的装修部品体系，全部采用干式工法建造，部品在工厂生产、现场装配，大幅减少了施工现场的湿作业，提高了部品的集成化程度，推动了科技进步。环保与可回收材料的集成应用，降低了环境负荷、提高了住宅质量和品质（图14）。

项目针对我国国情，在建设产业化、建筑长寿化、品质优良化和绿色低碳化方面取得了一系列创新性成果和集成关键技术。从设计方法、技术支撑体系、集成技术、施工方法及示范工程等方面进行多维度、全过程、全专业的系统攻关，营造出安全、健康、长久、舒适的美好人居环境空间，建设了绿色低碳的可持续居住建筑。