新型装配式住宅通用体系的集成设计与建造研究——以中国百年住宅

待别天　童Ｉ～　Ｔｈｅ　ｓｐｅｃｉａｌ　Ｆｏｃｕｓ　新型装配式住宅通用体系的集成设计与建造研究　以中国百年住宅试点项目鲁能公园世家为例　口中国建筑设讨研究院刘赫　口中国建筑标准设计研究院有限公司王唯博　■Ｅ　Ｉ　基于我国住宅产业建设背景，本文提出新型装配式住宅通用体系的可持续发展理念，以山东肖鲁能公园世家基　于新型装配式住宅通用体系的四大系统下全面工业化实施及其可持续集成技术进行了深入讨论、论述Ｊ’商品住房采　用可持续性工业化建造设计手法，通过新型装配式住宅通用体系技术实施与推广，以促进我国住宅产业现代化的升　级转型．　．■匿　疆■　可持续性装配式住宅；全面工业化四大系统；集成技术应用　１．可持续住宅的建设理念　１．１可持续发展的背景　可持续发展（Ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ）理念形成于２０世纪　层技术支撑．给生产设计、施工与维护带来一系列问题．标准化　等技术转型问题仍然是阻碍发展的亟待解决问题　（２）工业化　生产建造与集成技术的问题。我国建筑业建设整体质量低下．　究其原因很大程度上来看是生产建造方式与集成技术的问题．生　产建造技术集成化程度低、缺乏完善的质量控制技术．还未形成　８０年代．由于全球人口、资源和环境受到工业革命爆发和市场经　济转型的影响，人类赖以生存的自然环境面临严重破坏和威胁　与此同时，城市建设与生态环境的矛盾也目益加深。特别是居住　建筑部品部件化生产与供应．既影响生产效率　也不利于降低生　产成本。　（５）可持续建设发展与环保节能的问题。存在着建　造周期长、耐久性差、不易维修与更换、维护成本高等问题　大　规模的建设需要考虑可持续发展的要求，贯彻省地节材环保和经　建筑．由于其需求量大．且在建设过程中产生的污染废弃物以及　能源消耗都在不断破坏着自然生态的平衡　而建筑在其建成后长　达数十年日积月累的使用过程中．也会产生大量的能源消耗和温　室气体，对环境产生深刻而复杂的影响　济性原则．落实节能减排技术措施，思考如何建造与后期维护改　造是所面临又一新课题、　建筑产业现代化的建筑通用体系与部品技术．是工业化生　１．２大量快速建设背景下的可持续居住需求　长期以来我国住宅建设方式粗放、产业化水平低．由项目工　程质量　设计理念造成住宅短寿化问题逐渐暴露。建筑主体、设　产建造的基础和前提　大力创建我国新型建筑工业化的建筑通用　体系与部品技术　应当成为当前我国建设发展方式转变的科技攻　关目标。通过标准化设计　工厂化生产、装配化施工、一体化装　修、信息化管理　实现建筑全产业链的战略性调整、传统生产方　式向现代工业化生产方式转变，从而全面提升建筑工程的质量、　备、内装老化严重　后期维护困难．改造难度大．存在着极大的　安全隐患　、如果依旧遵循传统的住宅设计与建造理念　住房的品　质无法得到长效保障和根本改善　效率和效益．这将突破传统生产建设模式　促进建筑产业的技术　升级换代．对推动建筑产业现代化具有重大的意义　２、我国新型装配式住宅通用体系的课题　从２０世纪的世界建筑产业现代化发展历程来看．住宅工业化　发展都是以先进的建筑工业化技术转型和革新为基础，通过采用　新型工业化生产建造方式．实现建设发展从数量阶段到质量阶段　的转变　采用新型住宅建筑体系建造的工业化住宅．既能满足居　民多样化的住房需求　更能从根本上提高住宅的综合性能。当前　３、新型住宅建筑通用体系的填充体技术解决　方案　３．１住宅支撑体与填充体建造　Ｓｌ住宅体系是指住宅的支撑体Ｓ（Ｓｋｅｌｅｔｏｎ）和填充体ｉ（ｉｎｆｉｌ１）　完全分离的住宅建设体系，是为了实现住宅长寿化的基本理念　ＳＩ住宅体系在提高了住宅支撑体（Ｓｋｅｌｅｔｏｎ）的物理耐久性使住宅　的生命周期得以延伸的同时，既降低了维护管理费，也控制了资　源的消费。ＳＩ住宅在结构和主要部品耐久性的提高、设备部品维　护更新性的提高和户内平面变更与改装适应性的考虑三方面具有　我国新型装配式住宅通用体系存在的问题：　（１）基本质量品质　理念及其技术认识　虽然推进建筑工业化与装配式住宅得到了　政府和行业的高度重视，基本质量品质理念还没有完全确立　针　对性的设计技术还不成熟．不能为建设高品质建筑与住房提供顶　ＤＯＩ：１０．１６１１６／ｊ．ｃｎｋｉ．．ｉｓｋｊ。２０１７．１５．００９　显著特征　３．２新型工业化建筑通用体系　建筑产业现代化的新型工业化建筑通用体系　是以建筑产　业现代化为目标．通过建筑工业化生产建造方式．将建筑或住宅　按照工业化建造体系划分为：④建筑结构系统　②建筑外围护系　统，③建筑设备与管线系统　④建筑内装系统。这种建筑产业现　代化的新型建筑通用体系明确了建造装配式建筑是一个建筑系统　集成（顶层设计：全体系一全过程一全寿命）（ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｂｕｉｌｄｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍｓ）过程　即以工业化建造方式为基础　实现建筑的结构　系统、外围护系统、内装系统、设备与管线四大系统的策划　设　计、生产和施工等一体化生产与建造。　Ｓｌ住宅体系及其技术已经成为世界住宅产业现代化和新型住　宅工业化通用体系与生产技术研发方向．我国应当大力推行采用　支撑体和填充体的新型工业化发展模式．并构建建筑支撑体和填　充体的新型住宅工业化通用体系（图１）　根据国际上住宅发展与　建设经验　建立与研发新型住宅工业化的通用住宅体系　是推进　住宅产业现代化的重要手段。通过构建符合我国建筑产业现代化　国情的的新型工业化通用建筑体系　可为建筑产业现代化提供坚　实的技术支撑　硅≈ｔ产业理代化　，　避迭方式　，　传鲮遘遗方式　１　新塑建茕工生化・　工生记■重方式　＇　图１新型工业化建筑通用体系系统图　３．３填充体技术解决方案　住宅工业化的核心是住宅体系的系统技术集成．住宅建筑填　充体技术解决方案的研发　以ＳＩ住宅体系的新型工业化的住宅建　筑通用体系为基础．强调住宅全寿命期和全产业链的整体设计方　法和两阶段工业化生产体系与技术集成。　住宅建筑填充体技术解决方案的研发．构建新型工业化的住　宅建筑通用体系．同时通过其建筑支撑体和填充体两部分构成来　协调相应的尺寸或模块的模数体系。以建筑填充体整合住宅内装　部品体系．住宅部品的集成进～步使住宅生产达到工业化．．　案例篇■　住宅建筑填充体技术解决方案的研发，考虑了工业化的生产　措施．通过结构主体系统和住宅部品体系的应用．可在使用工业　化成套部品基础上建造多样化住宅．是一种住宅工业化内装建造　与设计的建筑通用体系（图２）。采用新型内装工业化的住宅建筑填　充体技术解决方案．有５个方面优势　（１）保障质量．部品在工　厂制作　且工地现场采用干式作业　可以最大限度保证产品质量　和性能，　（２）减少成本　提高劳动生产率　节省大量人工和管理　费用　大大缩短开发周期．综合效益明显．从而降低住宅生产成　本．　（３）节能环保　减少原材料的浪费　施工现场大部分为干法　施工，噪声粉尘和建筑垃圾等污染大为减少　（４）便于维护．降　低了后期的运营维护难度，为部品更新变化创造了可能，实现住　宅的可持续发展，　（５）集成部品．可实现工业化生产．采用通用　部品．并有效解决施工生产的尺寸误差和模数接口问题　曩体卫浴幕统　整体厨冉蔫统　｛—●　系娆收纳ｊｌＩ境　ｊ　鞭史地板燕虢　双虐吊埔最靛　霞息站砸塌暴蜿—＿．　轻曩雕墙暴眭　进鲁ｆ缝纂成　百年主捧结构　长寿曩护结构　图２新型住宅工业化解决方案　４　可持续性装配式建筑与装配式装修工程实　践——鲁能领秀城公园世家　４．１示范工程概况　项目位于山东省济南市鲁能领秀城Ｐ一２地块　是鲁能集团首个　百年住宅示范项目（图３、４）　项目用地面积约６．５公顷　总建筑　面积约１９万平方米，地上建筑面积约１３万平方米．容积率２．０，建　筑限高６０ｍ。项目由１５栋住宅楼和１栋配套公建楼组成．两层地下　室设置设备用房、车库和人防。１５栋住宅由４栋１１层和１１栋１７层　住宅组成。　图３公园世家项目总平面图　图４公园世家项目总乌瞰图　符别天往　王ｌ　Ｍ与装配式谭舞　Ｔｈｅ　Ｓｐｅｃｉａｌ　ＦＯＣＵＳ　４．２可持续性住宅的设计与建设实施　项目结合住房大量快速建设的特点．对高品质居住环境的　需求．以及建造成本合理性等多方面结合考虑．通过有组织实　施标准化设计的手段　建立完善工业化技术集成体系．分步骤　落实工业化建造技术．实现提高建设质量与效率．提升居住品　质．以及节约成本与资源的目标　通过标准化设计和工业化建　造技术，在快速大量建设的同时，提高效率和保证质量　通过　舒适健康性和标准通用性设计　满足对居住的更高需求　适应　全生命周期需要　，　项目全面实施工业化标准设计策略．采用现浇式剪力墙结构　与ＡＬＣ板外围护结构体系．提高了建设质量和建设效率．采用主　体与内装分离体系．在主体结构耐久性的前提下提升了住宅内部　灵活可变性　大大提高了住宅全寿命期内的使用价值．．　４．３建筑主体结构工业化设计与关键技术集成　（１）高开放度主体结构体系　项目采用高开放度的主体结构体系——现浇框架剪力墙＋ＰＫ　预应力叠合楼板＋ＡＬＣ外墙板维护体系　，首先，该体系竖向承重　采用了现浇工艺　水平构件与外围护结构采用装配式施工工艺　提升了施工效率．节约成本。其次　框架剪力墙体系最大限度地　减少户内结构墙体所占空间　为户型内部及户型与户型之间的可　变性　提供有利条件　住宅体系的开放度越高．支撑体和填充体　分离特性就越好．其全寿命期内的使用价值越高．可持续性就越　好　（图５）　＃阵　聿内敏晕　蛄建姐瞬　准ｐ　圈幽　蕊一一ｌ　置幽　＿Ｃ＝］●一　１＿，　　口　■　硪嗣隧　Ｕ●ｒ　　Ｔ斗・　ｌＩ［一●　ⅢⅢ　　舾啊■墨■■■●■■雕　鳃罚震瓣　臻　■■■■＿ｇ＿　￡　■　圈曩墨　图５开放主体结构与可变适应空Ｉ司　（２）装配式主体关键技术　项目采用整体装配式结构体系　主要采用的现浇框架式剪力　墙结构＋ＰＫ预应力叠合楼板＋ＡＬＣｇｂ墙板关键技术包括　（１）预　制叠合楼板集成技术．　（２）预￣，ＪＡＬＣｇＦ墙板集成技术．　（３）预　制楼梯集成技术．　（４）预制叠合阳台板和空调板集成技术。　在方案阶段由设计单位主导构件厂配合进行：ＰＣ专项策划、　初步平面方案确定、构件厂反馈意见、提结构及机电布置方案、　进行立面设计、构件厂反馈意见　室内设计反馈意见　扩初阶段　由设计单位与构件厂配合设计进行　平立面深化设计与构件拆分　设计、结构计算、成本初步核算　施工图阶段由设计单位与构　件厂配合设计进行ＰＣ深化设计、ＰＣ指标核算以及成本初步估　算　ＡＬＣ＃Ｆ墙板　（表１）　表１公园世家项目整体预制率与装配率统计　总建筑　地Ｉ总Ｉｌｆｌ　ｆｑ件什焚　　’｝　ＩＪ卒　牡！　（装　℃　（１１１　）　！）　（…’）　１　２７９．７９　地Ｊ　建　楼板（　…　Ａ、Ｉ¨　ｆ　川１、￡板　制　筑　：　ｆ　）　楼　等　６】５ｌ”　楼　什　制尊，　ｌ　３　３（１９７．９　８Ｉｉ　＿Ａ１　Ｃ外埔、　Ｃ　Ｉ）Ｊ　”ｕ．　＼　Ｉ｛Ｊ。　装　Ｊ　Ｉｌｌ１　：　ｊ蒲、祭ｆ蕾ｌ　Ｊ　｝．　＃ｎ【】．【Ｉ　－　　．外埔构什。　　ｌ２９（）９７．【】　ｌＩＩ　ｎＩｉ　ｊｆ拳　ｆ，　Ｉ　、Ｉ　¨　｝、１　５．１　２”－－－　聿：６ｌ　０２“　Ｉ）Ｊ　外埔　什　’　Ｉ＇ｌｔ　ｌ、缸Ｉ　３．ｎ７　ｌ１　．¨　，　外瑞缃　什’　『ｌ¨　Ｉ　２．　ｒ１【　＿．　项目主体结构产业化促进了项目建设全产业链整合升级．通　过全建设周期ＢＩＭ技术的应用．设计阶段即能解决制造、运输、　施工；中突问题．提高了模具使用效率．且进度、品质、成本可　控；实现了施工队伍的专业素质提升、另外主体结构产业化也促　进了环境改善，有效降低环境污染．解决了污水排放　建筑垃　圾、工地扬尘、施工哚音等问题．打造人居和谐绿色生态社会．　节省资源．实现了资源优化利用　降低各种损耗．同时工厂生产　自动化水平高，废品率极低，产业化项目整合能力强．也带来了　制造品质的提升　４．４外围护结构系统技术集成——ＡＬＣ板与内保温技术　４．４．１　ＡＬＣ板的特性　ＡＬＣ是蒸压轻质混凝土（Ａｕｔｏｃｌａｖｅｄ　Ｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔ　Ｃｏｎｃｒｅｔｅ）　的简称　是高性能蒸压加气混凝土（ＡＬＣ）的一种ＡＬＣ板是以　粉煤灰（或硅砂）、水泥　石灰等为主原料．经过高压蒸汽养　护而成的多气孔混凝土成型板材（内含经过处理的钢筋增强）　ＡＬＣ板既可做墙体材料，又可做屋面板，是一种性能优越的新型　建材　图６　ＡＬＣ现场安装照片　因为ＡＬＣ板既能用作围护结构．又有良好的热工性能，因此　将其用做外墙是较为合理的节能保温途径。蒸压加气混凝土保温　材料在加气混凝土外保温体系中　加气混凝土既是墙体围护材料　又是保温材料．加气混凝土的力学性能和热工性能会直接影响加　气混凝土外保温体系性能。ＡＬＣ具有优良的物理性能：　（１）保温　隔热性　（２）耐火性；　（３）高强度力学性能　（４）吸声、隔　音性，　（５）耐久性．　（６）造型多样性。　（图６）　４．４．２　ＡＬＣ板安装措施　ＡＤＲ节点　ＡＤＲ节点，竖装墙板摇摆工法．适用于层间位移大的钢和　钢筋混凝土结构．干法施工　工艺方便。此节点为柔性课移动节　点．拥有以下优点：　（１）节点牢固．墙体稳定　抗震性能优越．　《２）操作简便　施工快捷　（３）与框架剪力墙结构相适应。　（图７）　图７　ＡＤＲ节点现场照片　４．４．５　ＡＬＣ板的使用效果　（Ｉ）节能方面。由于ＡＬＣ板具有良好的保温隔热性能　能　有效减少建筑物使用期间暖气、空调运营成本，达到节能目的　（２）投资方面。ＡＬＣ板材比普通墙体薄　在同样建筑面积　的情况下能减少结构占用面积，增大使用面积并且由于ＡＬＣ板材　质量轻．能有效降低地基和基础的造价．还可根据需要将ＡＬＣ板　在工厂制作成表面带有各种花纹的艺术板材从而有效降低建筑　物的装饰成本　具有良好的经济性　（３）施工方面。ＡＬＣ板材按设计尺寸加工，采用工业化　生产　现场拼装，减少湿作业　降底劳动强度．大大提高施工效　率　缩短工期．加快资金周转　（４）环保方面　ＡＬＣ板在生产过程中没有污染　在使用　中没有放射性　即使在高温和火灾中也不释放有害物质或有害气　体　（５）在普通墙体外采用５Ｏｍｍ厚ＡＬＣ板．内衬适当厚度聚　苯板的保温做法既能达到保温要求　还可以避免传统的挤塑聚苯　板外抹砂浆的保温做法易出现墙面开裂的通病。　４．４．４内保温体系解析　由于Ｓｌ建造体系需要为设备管线预留夹层．而外墙内侧同样　案例篇■　要安装内衬隔墙以预留夹层敷设管线．为节约空间．提高使用效　能，所以采用内保温体系．在目前的保温体系中　聚氨酯发泡保　温是占用空间最小．保温性能最好的材质，而且整体性好并兼具　防水功能．其技术优势明显：　（１）节能效率高、并更适合独立采　暖　（２ｌ具备一定的防水性能、同时隔气性能好　、　（３）耐久性　好、并且防火性能好。　（４）清水外立面的最佳选择．．　４．５内装工业化设计与关键技术集成　（１）主体内装分离体系　项目采用住宅主体与内装分离体系．将住宅的主体结构、内　装部品和管线设备三者完全分离。通过在前期设计阶段建筑结构　体系的整体设计　有效提升后期施工效率，有助于合理控制建设　成本．保证施工质量与内装模数接口易连接　并方便今后检查、　更换和增设新的设备。　（２）集成化部品关键技术　项目实现了地面、隔墙与天花的分离式架空设计（表２）．采　用的集成化部品关键技术包括：①卫生间干区位置局部架空地板　集成技术　②局部轻钢龙骨吊顶集成技术　③局部架空墙体集成　技术．④轻钢龙骨隔墙集成技术。在实现以上关键技术的同时．　其部品的设计应符合抗震、防火、防水、防潮、隔声和保温等相　关规定．并满足生产、运输和安装等要求、　（表２）　表２集成化部品关键技术　位置示意　主要部品　桨空地扳集　０　成技术　＊＊　ｔ　＿　墓。　村地瞻板支面撑兽脚等　、对板、　轻锕龙骨吊　轻锕龙骨、吊件、　顶集成技术　薯　蕊囊蓊赫孺蓊翁赫赫酾　赫Ⅷ　瓣蓊瓣雨舔　电笤　气线盒、百膏板　颦空墙体集　成技术　碡　ｊ∥　¨　：　树　％螺栓、石膏扳　０ｏ　轻钢挖骨隔　轻钢龙骨、石膏扳　墙集曦技术　（５）模块化部品关键技术　项目采用模块化部品关键技术包括．①整体厨房．②整体卫　浴　③整体收纳　整体厨房通过整体设计装修一次到位　综合设计整体厨柜　模块、排布水、电、燃气等管线设备，整体配置厨柜、电器等厨　房部品．提高空间使用效率和舒适度　整体卫浴所有部件全部在　工厂内生产完毕．在现场装配或整体吊装．干法作业安装快速　配置采用防水底盘　检修口、节水型洁具　耐久性好、品质优良　且更节能环保。整体收纳是在套型内各功能空间综合设计收纳空　间，采用标准化设计部品．工厂生产现场装配．节能环保且便干　灵活拆装。　４．６设备管线技术集成系统　（下转４２页）　待别天往　良－～　Ｔｈｅ　Ｓｐｅｃｉａｌ　Ｆｏｃｕｓ　接进入洗面台下部　方便洗漱，台面两边镂空设计　可扶手可挂　放物品　．　（图４）　保留了再次改造的灵活性。项目成为在养老设施建设与既有建筑　改造两个领域中首次全面实现建筑工业化建造方法和装配式内装　（８）助浴设备。对于老年人洗浴是件费力的事　淋浴座椅等　助浴设备的使用　方便老年人坐着洗浴，大大节省体力．让洗浴　变的轻松　同时提高了安全性。　《图５）　部品集成的综合性示范，为我国既有建筑的工业化改造以及行业　的发展提供了可供借鉴的典型示范，　（图６）国　４、结语　除了卫浴空间外，该项目还采用了六面架空系统、轻质隔　墙系统　工业化部品系统、集中管井系统　智能空气净化新风系　统、健康部品系统、故障检修系统　干式地暖系统等工业化改造　集成技术系统．这些内装工业化改造技术体系的分离式内装、高　度集成部品的设计方法以及快速施工、干法作业的建造方式　不　仅保证了建筑改造的高质量．更减少了对周围环境的不利影响．　毫　ｔＩ　～＾■’　０—　豳　要　念　ｉ　。　Ｍ■　淤　＾　■ａ　■＼‘‘Ｉｋ　圈　图６项目中工业化内装系统的应用　：　（上接３９页）　表３管线分离关键技术　１综合管线集成技术　２删　排水集成技术　３架　地扳鳃成技术　４烈　顶扳袋成挫术　４．６．１墙体与管线分离的枝术　建筑结构的使用寿命在７０年以上，而内装部品与设备管线的　使用寿命多为１Ｏ年￣ｔＪ２０年　．在建筑整个生命周期内．管线设备至　少要进行２—３次更换施工　传统的将管线埋在结构主体　楼板内部　的。当内装改建时候　不可避免要破坏结构主体　给楼栋主体安　全造威重大隐患　（图８）　Ｊｐ　壶　Ｃ　～　Ｔ・ｔ堪　Ｉ｜ｌ■，＝　●—Ｉ瑚曩日墨雕■■■■＿丽：　、　一　≤　孵Ｉ　　ｌ●　５全面换气塑战技术　６般堪贴耐墙壤成技术　７故障榆修地成技术　８　ｆ‘　地暖馕成技术　■■目Ⅸ　■■　●■■■■■■●■■嘲　■Ｉｌ髑嘲丽一　和生产施工等单位进行科技攻关和技术集成创新．以国际可持续　建设与　全面建筑产业化“先进理念．以新型装配式工业化建筑　体系系统性实施到设计、生产、施工、维护等产业链环节探索及　实践　带动产业化技术集成创新．对促进我国装配式住宅发展和　‘　架空地面　鞠　一。＾¨．，　－¨　／一‘　一　　；住房建设转型升级意义重大。　｛１）示范项目实施以国际先进的支撑体与填充体的建筑体　天花吊顶　　！双层贴面墙　ｊ　■●ｌ■　■●Ｈ　‘　ｓＩ住宅案例　ｌ　■＿１　系为基础．基于结构主体与内装部品、设备管线相分离的建筑体　系，保障了建筑主体的耐久性．提升了住宅全寿命期内资产价值　和使用价值　为山东首个攻关落地的ＳＩ住宅项目。　（２）项目实施以提高绿色建筑全寿命期的长久价值为理　念　以新型可持续生产方式与集成技术为基础．实施了设计标准　化一部品工厂化一建造装配化管理运维化的产品整体技术觎决　■●●哺图８　ＳＩ管线与墙体分离技术　项目通过架空层配线的方式安装排布管线设备．便于维护保　养及检修．减少室内管井的数量．空间布置更加灵活。户内设备　管线不垂直穿过楼板　免除了管线在纵穿楼板时产生的漏水和产　方案　填补了山东省住宅产品及其产业化整体技术应用的空白．　权不清的困扰　项目采用的设备管线集成技术主要有（表３）。　其有效的施工管理与质量控制对于我国住宅开发建设具有示范作　用　经济与社会效益显著。　５、结论　鲁能公园世家项目联合国内外十余家产学研用的科研、设计　（３）项目实施通过设计协同和技术集成　住宅建筑的运营维　护技术进行了探索．整体实施了适老性能与维护改造性能等集成　技术　提升了住宅建设的整体品质　囝　啊