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        既有住宅分戶(hù)改造的工業(yè)化技術(shù)體系

        2017-06-01 12:19:20劉明正袁汝海
        城鄉(xiāng)建設(shè) 2017年5期
        關(guān)鍵詞:施工

        姜 涌 朱 寧 劉明正 王 強(qiáng) 袁汝海

        既有住宅分戶(hù)改造的工業(yè)化技術(shù)體系

        姜 涌 朱 寧 劉明正 王 強(qiáng) 袁汝海

        本研究依托北京市某集合住宅小區(qū)既有集合住宅的分戶(hù)式改造的實(shí)踐,通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化平臺(tái)化解決批量問(wèn)題、模數(shù)化解決各種材料部品的協(xié)調(diào)問(wèn)題、數(shù)字模型化解決尺寸協(xié)調(diào)與現(xiàn)場(chǎng)復(fù)尺問(wèn)題、工業(yè)化解決現(xiàn)場(chǎng)施工擾民問(wèn)題的四條技術(shù)路線探索了既有集合住宅改造的模數(shù)化、模塊化、系統(tǒng)化、工業(yè)化的方法和技術(shù)體系,提出了適應(yīng)改造需求的技術(shù)系統(tǒng)和部品模塊,為未來(lái)大規(guī)模的住宅更新改造積累經(jīng)驗(yàn)。

        一、改造對(duì)象與現(xiàn)狀問(wèn)題

        本文研究對(duì)象為1980年代國(guó)有的職工集合住宅,其設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量都在同期具有很強(qiáng)的代表性(圖1)。

        圖1 本項(xiàng)目樣板間建筑現(xiàn)狀及設(shè)計(jì)圖紙(圖片來(lái)源:作者自繪和拍攝)

        調(diào)研發(fā)現(xiàn),本項(xiàng)目既有住宅現(xiàn)狀存在的主要問(wèn)題有:管線及設(shè)備系統(tǒng)的老化、建筑外圍護(hù)系統(tǒng)差、戶(hù)內(nèi)使用空間的不足、施工管理與維護(hù)改造不便。

        產(chǎn)權(quán)分立,只能進(jìn)行分戶(hù)改造,上下層之間無(wú)法統(tǒng)一改造水管,只能分戶(hù)分段進(jìn)行。近鄰干擾較大,施工給居民生活帶來(lái)嚴(yán)重干擾,利益糾紛使得近鄰配合度較低,需要安靜快捷施工。老舊住宅無(wú)電梯,居民自發(fā)外陽(yáng)臺(tái)改造及搭建較多,無(wú)法使用腳手架和吊籃施工。建筑圖紙資料雖采用標(biāo)準(zhǔn)圖設(shè)計(jì),手繪圖紙,施工誤差大,分戶(hù)改造成為個(gè)性化定制,改造效率較低。

        二、工業(yè)化技術(shù)策略與模塊

        根據(jù)現(xiàn)狀,結(jié)合項(xiàng)目成本、時(shí)間等方面的限制條件,確立了本次改造的基本目標(biāo):提升居住性能、探索工業(yè)化技術(shù)、推進(jìn)產(chǎn)學(xué)研合作。我們以樣板間的試驗(yàn)為依托,進(jìn)行了工業(yè)化技術(shù)的策劃和選型,概括為四個(gè)體系平臺(tái)和技術(shù)模塊(圖2)。

        圖2 樣板間改造的技術(shù)體系示意圖(圖片來(lái)源:作者自繪)

        (一)工業(yè)化技術(shù)策略平臺(tái)體系

        1.建筑全生命周期品質(zhì)管理平臺(tái)

        搜集既有住宅的維修記錄,進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)踏勘診斷與實(shí)測(cè),采用人工和激光測(cè)距等數(shù)字化測(cè)量手段進(jìn)行空間復(fù)尺,形成數(shù)字化的、三維的現(xiàn)狀空間和管線分布,并同時(shí)形成未來(lái)資產(chǎn)管理的數(shù)據(jù)平臺(tái)。在此基礎(chǔ)上整合維修信息,以設(shè)計(jì)、計(jì)劃—生產(chǎn)、施工—檢驗(yàn)、維修的循環(huán),形成建筑資產(chǎn)的全生命周期質(zhì)量管理平臺(tái),不斷收集建筑生命信息,為未來(lái)建筑產(chǎn)品、工法、施工班組的評(píng)價(jià)提供科學(xué)依據(jù)。

        2.BIM全息數(shù)字化設(shè)計(jì)建造平臺(tái)

        由于原有建筑、使用中改造、現(xiàn)有設(shè)計(jì)等多重產(chǎn)品和空間的疊合,并有多個(gè)廠商和多種產(chǎn)品的配合問(wèn)題,因此采用BIM三維形式及信息記錄詳細(xì)登錄空間位置和產(chǎn)品信息,保證信息傳遞的有效性、及時(shí)性和共享性,防止現(xiàn)場(chǎng)的錯(cuò)漏碰缺(圖3)。

        圖3 BIM平臺(tái)的全息化設(shè)計(jì)(圖片來(lái)源:作者自繪)

        3.模數(shù)化體系(統(tǒng)籌化空間)

        既有住宅分戶(hù)改造的最大問(wèn)題是戶(hù)型繁多、施工誤差大、后期改造多等帶來(lái)的產(chǎn)品需求種類(lèi)繁多、需要精確復(fù)尺和單獨(dú)定制的問(wèn)題。通過(guò)采用模數(shù)化體系和標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),形成模塊化的部品和容錯(cuò)調(diào)節(jié)區(qū),最大限度地標(biāo)準(zhǔn)化,簡(jiǎn)化了產(chǎn)品的種類(lèi)和尺寸,便于大規(guī)模生產(chǎn)降低成本,同時(shí)便于日后的維修更換。根據(jù)工業(yè)化板材和家居產(chǎn)品、人體尺度設(shè)定30-50-150-300mm的模數(shù)體系,協(xié)調(diào)控制所有產(chǎn)品尺寸,產(chǎn)品根據(jù)名義尺寸確定實(shí)際尺寸和公差,管線改造和接口等均在模數(shù)中整合,并設(shè)置容錯(cuò)空間和調(diào)整位置。例如,居室內(nèi)墻面采用輕質(zhì)裝飾板材,以板材1200mm為基本模數(shù),在轉(zhuǎn)角、門(mén)扇附近做容錯(cuò)調(diào)整空間,保證大面積施工的模數(shù)化(圖4)。

        圖4 模數(shù)化室內(nèi)空間體系(圖片來(lái)源:作者自繪)

        在磚混結(jié)構(gòu)承重墻無(wú)法改變,上下層無(wú)法協(xié)調(diào)改造的條件下,根據(jù)模數(shù)調(diào)整非承重墻的位置和構(gòu)造方式,提高空間利用效率,滿(mǎn)足現(xiàn)在使用功能的需求。例如,冰箱、洗衣機(jī)的位置,整體衛(wèi)浴、櫥柜系統(tǒng),入戶(hù)玄關(guān)柜等。

        4.模塊化系統(tǒng)(工業(yè)化部品、裝配化施工)

        在上述標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)上,根據(jù)不同的建筑實(shí)體、空間和功能需求,采用工業(yè)化的部品盡量代替手工作業(yè),以裝配化施工代替?zhèn)鹘y(tǒng)濕作業(yè),提升住宅改造的效率和品質(zhì)。根據(jù)技術(shù)集成的特點(diǎn)和空間位置,分為幾大技術(shù)模塊:綜合布線天花系統(tǒng)、裝飾功能一體隔墻、免拆除防水地板、分層排水系統(tǒng)改造、集成外窗與陽(yáng)臺(tái)、整體衛(wèi)浴與廚房、固定家具等。

        (二)技術(shù)模塊

        1.天花綜合布線系統(tǒng)

        根據(jù)既有住宅原有管線系統(tǒng)的特點(diǎn),特別是磚混結(jié)構(gòu)下的管線無(wú)預(yù)埋和單位管理體制下的管線上下串聯(lián)的特點(diǎn),改造與性能提升的重點(diǎn)在于管線的綜合化處理。我國(guó)目前嘗試的主要方式是以學(xué)習(xí)日本的架空地板的SI體系為主,但是空間占用和造價(jià)成本較高,我們根據(jù)露明的強(qiáng)弱電和供暖系統(tǒng)大多在天棚處的現(xiàn)實(shí),采用了天花綜合布線系統(tǒng)。

        強(qiáng)弱電在房間頂板上明線直線排布,便于連接照明燈具和室內(nèi)布點(diǎn),防止結(jié)構(gòu)的剔槽,便于結(jié)構(gòu)安全和節(jié)約造價(jià),也為未來(lái)擴(kuò)展和改造提供了便利;供暖系統(tǒng)的橫管也在頂板處布置,便于未來(lái)散熱器的改造和移動(dòng)。垂直走線和接線盒、開(kāi)關(guān)等與裝飾墻體、固定家具木作結(jié)合,保證數(shù)量和分布達(dá)到現(xiàn)代生活需求,同時(shí)保證居室的美觀整潔。

        由于采用鋁合金型材緊繃PVC等軟膜的干法施工技術(shù),無(wú)需垂吊結(jié)構(gòu)和板材等空間占用和復(fù)雜施工,只根據(jù)管線交叉情況預(yù)留50mm左右頂棚空間,平整度高美觀且施工方便,也便于施工和維護(hù)(圖5)。

        圖5 原有室內(nèi)天花與綜合布線的薄膜天花(圖片來(lái)源:作者拍攝)

        2.裝飾功能一體隔墻

        在居室改造中,客廳和主臥等主要房間都需要增加大量的強(qiáng)弱電接口,形成電視墻的布局??拷?yáng)臺(tái)和建筑端頭的外墻還有保溫增強(qiáng)和隱藏散熱器的需求。同時(shí),墻體在既有建筑中施工精度較差,有明顯的歪斜需要調(diào)直。

        本項(xiàng)目提出裝飾功能一體隔墻的解決方案:采用無(wú)石棉的高密度水泥纖維板或硅酸鈣板,復(fù)合PVC壁紙或UV涂層等裝飾面層,薄型鋁合金龍骨的干法固定,上部露明于軟膜天花內(nèi)并可利用固定鋁合金橫條兼做掛鏡線,下部用鋁合金踢腳收邊并可預(yù)留走線空間,墻體的厚度滿(mǎn)足預(yù)埋強(qiáng)弱電接線盒和開(kāi)關(guān)的要求,并可在板后布線或填充發(fā)泡聚氨酯保溫層,形成室內(nèi)功能和裝飾的重點(diǎn)(圖6)。

        根據(jù)布線和功能需求并盡量減少有限的室內(nèi)空間的占用,我們一般選定靠近室內(nèi)門(mén)入口的一面橫墻作為裝飾墻,設(shè)置主要的強(qiáng)弱電接口,工業(yè)化生產(chǎn)的裝飾墻體形成室內(nèi)視覺(jué)中心;入口門(mén)所在的縱墻作為固定家具如衣柜、書(shū)柜的設(shè)置墻,結(jié)合門(mén)套和固定家具設(shè)置木作墻體解決照明開(kāi)關(guān)走線和容錯(cuò)協(xié)調(diào)問(wèn)題;外窗所在的縱墻結(jié)合外窗或外封陽(yáng)臺(tái)設(shè)置保溫層和供暖散熱器的裝飾層。這樣,形成室內(nèi)2~3面裝飾功能一體墻,保證接線盒的分布和數(shù)量滿(mǎn)足現(xiàn)代生活需求。同時(shí)根據(jù)需求預(yù)設(shè)空調(diào)機(jī)位,加強(qiáng)龍骨便于掛設(shè)室內(nèi)機(jī)。

        圖6 裝飾功能一體隔墻,調(diào)直、布線、裝飾一體化的干法施工(圖片來(lái)源:作者拍攝)

        3.免拆除防水地板

        既有住宅在較長(zhǎng)時(shí)間的使用中大多進(jìn)行了陶瓷地磚的鋪設(shè),選用的產(chǎn)品和質(zhì)量參差不齊,若按照現(xiàn)代生活習(xí)慣改鋪木地板需要進(jìn)行全面剔鑿和找平,否則高度空間不足,這樣施工量大且對(duì)周邊住戶(hù)干擾過(guò)大。經(jīng)過(guò)比選采用PVC仿木塊狀地板鋪裝,厚度只有幾毫米,可在現(xiàn)有地板基礎(chǔ)上進(jìn)行順平,免除了剔除作業(yè),鋪設(shè)簡(jiǎn)單,施工便捷。而且材質(zhì)本身強(qiáng)度高、變形小、防水、耐磨、便于清掃,克服了木質(zhì)地板的主要問(wèn)題并保有木地板的效果,客戶(hù)接受度和滿(mǎn)意度較高。

        另外,由于這種地板的防水性能,可以廣泛用于居室、廳堂到洗衣間、廚房等用水空間,極大簡(jiǎn)化了整體的設(shè)計(jì)和施工難度,也提高了建筑整體的空間感和協(xié)調(diào)感。

        4.排水管線的分層分戶(hù)改造

        為了進(jìn)一步驗(yàn)證這一點(diǎn)。筆者又統(tǒng)計(jì)了五個(gè)譯本中兩個(gè)到四個(gè)字母的常用詞數(shù)量與各個(gè)譯本的總形符之間的比例,結(jié)果如下:

        根據(jù)分戶(hù)改造工程量較小的特點(diǎn),結(jié)合專(zhuān)業(yè)廠商和施工承包商,本項(xiàng)目創(chuàng)新了工程做法和設(shè)計(jì):根據(jù)盡量減少對(duì)上下住戶(hù)干擾的原則,采用本層截?cái)嗯f管、插接新管、不破壞上下穿樓板構(gòu)造的方式,可在半天內(nèi)完成立管的更換施工;新立管采用HDPE管材、焊接接口,克服PVC管道的耐久性、接口牢固性、隔聲等問(wèn)題;科學(xué)設(shè)計(jì)立管的變截面、旋流式的專(zhuān)用節(jié)點(diǎn),保證分層改造的順次插接,同時(shí)通過(guò)旋流器滿(mǎn)足管道界面減小但排水量不變的要求(實(shí)際測(cè)試結(jié)果效果更佳,該設(shè)備已申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利)。

        戶(hù)內(nèi)衛(wèi)生潔具的排水采用同層側(cè)排、墻體排水、薄型地漏,消滅原有干擾下層住戶(hù)的管道問(wèn)題,也便于室內(nèi)靈活布置。同時(shí)結(jié)合戶(hù)內(nèi)的整體衛(wèi)浴改造,徹底解決上下漏水的隱患(圖7)。

        5.集成外窗與陽(yáng)臺(tái)

        既有住宅的改造通過(guò)更換絕熱性、密閉性更好的新型外窗能極大地提升室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量和減少能耗。但是,如何提升外窗的防水防滲性能,綜合解決室外空調(diào)機(jī)位、太陽(yáng)能熱水器等,在實(shí)踐中少有嘗試。我們?cè)诟脑熘兄塾诩珊蛣?chuàng)新,研發(fā)了集成式凸窗和陽(yáng)臺(tái)系統(tǒng)。主要聚焦在:

        通過(guò)斷橋鋁合金整體式凸窗、雙玻斷橋外窗、內(nèi)保溫加強(qiáng)構(gòu)造,保證其絕熱性能;通過(guò)披檐和橡膠壓條等構(gòu)造防水方式強(qiáng)化防水;通過(guò)集成空調(diào)室外機(jī)護(hù)欄及冷媒管系統(tǒng),消除原有外掛空調(diào)架的安全隱患并提升整體立面效果;采用可開(kāi)啟防護(hù)欄系統(tǒng),安全美觀,且保證了災(zāi)害時(shí)的逃生;外窗系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)體系和容錯(cuò)空間,工廠化生產(chǎn),現(xiàn)場(chǎng)裝配,室外構(gòu)架可兼做施工吊籃,保證安全施工;設(shè)計(jì)了鋼框架磚墻拉固系統(tǒng),防止側(cè)傾,并可加固原有的酥化欄板、墻體,保證整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性,并為空調(diào)室外機(jī)、太陽(yáng)能光熱板等預(yù)留了安裝條件。

        圖7 排水干管的分層分段改造(圖片來(lái)源:作者自繪及拍攝)

        廚衛(wèi)問(wèn)題是既有住宅的用戶(hù)痛點(diǎn),也是產(chǎn)業(yè)化技術(shù)應(yīng)用最為集中和有效的區(qū)域。我們通過(guò)調(diào)研國(guó)內(nèi)外廠家,選定:工業(yè)化生產(chǎn)的整體式衛(wèi)浴間,整體底盤(pán)防水,同層排水,提升品質(zhì)和用戶(hù)體驗(yàn);為了充分利用既有住宅的空間,采用墻排式馬桶,與管井空間配合,最大程度利用空間;通過(guò)設(shè)置獨(dú)立的洗面空間解決原有衛(wèi)浴空間不足的問(wèn)題,并整合洗衣機(jī)冰箱的布置及配線要求;采用了整合生活家電和設(shè)備的系統(tǒng)化廚房操作收納體系;采用全干式墻體和地板、以及功能隔墻整合管道夾層和檢修門(mén),大幅降低施工難度和周期。

        圖8 樣板間改造后的整體效果(圖片來(lái)源:作者拍攝)

        三、結(jié)語(yǔ)

        本項(xiàng)目涉及的單位內(nèi)部700余套既有住宅的分戶(hù)改造,其中3套樣板間先行改造探索,35套進(jìn)行了工業(yè)化的整體改造(圖8)。整個(gè)項(xiàng)目從策劃到施工完成的時(shí)間為2014年9月至2016年1月,總投資額為3000余萬(wàn)元。目前已經(jīng)全部投入使用,且獲得好評(píng)。

        (國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目:基于維修數(shù)據(jù)分析的住宅改造更新技術(shù)評(píng)價(jià)及質(zhì)量管理系統(tǒng)研究,項(xiàng)目批準(zhǔn)號(hào):51578300)

        (作者單位:姜涌、朱明、劉明正,清華大學(xué)建筑學(xué)院;袁汝海,清華大學(xué)房管處;王強(qiáng),清華大學(xué)修繕科)

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