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          新聞中心 Case每一個設計作品都舉世無雙

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          既有住宅如何進行裝配式內裝工業化體系改造?

          日期:2017-06-12 / 人氣:

          日本等住宅工業化發展較為先進的國家,已經形成了采用裝配式工業化方式進行內裝改造的模式。近年來,住宅工業化也是我國大力關注和發展的領域,但是在內裝工業化范疇,得到的關注卻相對較少,而通過內裝工業化的方法對既有住宅進行改造,更是缺乏具體的探討,無論是統籌和設計,還是產品提供、技術實施方面,均未形成完善的體系,更沒有嚴謹的實測論證。


          在這種背景下,通過建造實驗樣板間的方式,可以進行全過程的摸索和嘗試,最為直接地探索和實驗我國既有住宅的內裝工業化改造方法與模式。在樣板間完成以后,通過邀請住戶在建成的樣板間中進行體驗,并進行問卷調查和采訪,可以了解居民對于內裝工業化的意見和滿意度,為建立適合我國國情的既有住宅內裝工業化改造體系提供參考。

           

          同濟大學周靜敏研究室自2014年開始,通過實驗樣板間進行了裝配式內裝工業化體系在既有住宅改造中的適用性研究,希望可以通過工業化部品在既有住宅改造中的應用總結經驗、摸索方法,從而實現既有住宅的安全、高效、高品質、可持續的更新。

           

           

          前期準備階段

           

          樣板間選取了典型、常見的中小戶型,其位于上海市某住宅區29層的高層住宅內,建筑面積為90㎡,使用面積為68㎡,原始戶型位于樓棟的中間,為兩室兩廳一廚一衛的布局。

           

          在進行實際的設計和施工之前,為了進一步明確課題內容和掌握現狀情況,對樣板間所在的樓棟進行了改造方式和過程的追蹤調查,以發現問題,同時為樣板間提供對比的樣本。調查樣本選取了與樣板間條件相同的同一棟住宅樓、同一個戶型共12個住戶。經過兩個多月的改造過程追蹤調查發現,住戶自主裝修采用的傳統改造方式不僅工期長、質量差,產生大量的建筑垃圾;同時對住宅結構造成了不可逆的破壞,產生大量安全隱患,特別是水電改造中將管線埋設到結構體中的方式,破壞了結構,且施工污染嚴重,同時難以進行后期的維護、維修和改造,是一種極其不可持續的方式。

           

          ▲ 樣板間在樓棟中的位置和改造前戶型

           

          在對國內外調研和研究的基礎上,針對發現的需要迫切解決的問題,課題組討論了通過樣板間需要試驗和解決的幾個方向:


          (1)用工業化的方式進行內裝,現場盡可能采用干式作業的方式。
          (2)采用工業化的部品,尤其是整體廚衛這一類集成部品。探索中小戶型中衛浴三分離、可變居室空間等新的布局方式。
          (3)盡可能地采用結構體與管線分離的形式,不對主體結構進行損壞,便于在后期進行維修和布局的更換。
          (4)在樣板間的建設中,考慮我國的現實條件、技術和市場情況,采用現實環境下可以實現的內裝工業化方式,同時通過樣板間的探索,為未來體系和市場的完善提供參考。
          (5)探索新的生活方式,使住宅可以經過改造符合全生命周期的需求,研究老齡化背景下的住宅設計和建造方式。

           

           

          樣板間設計推敲階段

           

          前期研究、樣板間的準備以及對比樣本的現場調研前后經歷了約一年時間,而與現場調研同時進行的是樣板間的設計和推敲。由于我國尚沒有將內裝工業化技術應用到既有住宅中的先例可供參考,工業化部品的供應市場也并不成熟,又處于既有住宅的種種限制條件之下,樣板間設計經歷了超出預計的反復,經過三十多稿方案設計才最終確定。即便如此準備,在施工中還是出現了根據現狀進行許多調整的情況。

           

           工業化內裝設計的特點


          既有住宅改造工業化樣板間設計與一般的住宅設計的最大不同主要有以下兩個方面。

           

          一是部品選型與空間設計的結合。在設計和施工的三年間,課題組成員多次進行住宅部品的考察,如整體廚房、整體衛浴、干式地暖、地腳螺栓架空地板、輕鋼龍骨和木龍骨隔墻、新風換氣系統、移動拉門和隔墻等方面,對現有的住宅產品市場進行了充分調研。尤其對于體積較大的整體廚衛等集成化部品,需要在設計之初對產品參數和平面布局進行綜合考量。

           

          二是設備管線設計的特殊、重要地位。設備管線設計屬于住宅中的隱蔽工程,但其作為住宅的“循環系統”直接影響著住宅的布局,關系到住宅的舒適度、檢修的方便性及未來的可變性。雖然傳統建造方式的住宅設計中也提倡空間設計與設備管線設計的結合,但仍是以空間設計為主導,設備和管線處于配合的、次要的地位。但是在工業化內裝設計中,涉及大量部品/部件,現場主要采用裝配式作業,所以更加需要對管線設備提前進行細致的設計。如利用輕質隔墻內部集中鋪設管線;再如新風系統設計中,需要考慮室外機的位置、管線的布局(包括與其他管線的布置),還涉及到管線的部分吊頂應該如何設計,如何與室內空間、家具布局相結合。

           

          ▲ 部分部品調研記錄

           

          在既有住宅條件制約下的設計


          由于是既有住宅的改造項目,所以設計中難以避免處處受到既有條件的制約,這同時也是課題所要探討的一個重要方面??偨Y下來,主要有以下三點。

           

          其一,戶內存在承重墻、承重梁等結構構件,對空間的重新劃分和部品的安裝造成了較大的障礙與局限。

           

          其二,原有的粗放設計和建造方式不符合模數協調規則,與部品設計無法形成呼應。不僅如此,在實際測量中發現,住宅建設誤差較大,課題組前后約組織了四次整體測量,而局部的測量更是無法計數,面寬約3m的起居室測量后誤差竟然有3cm以上,有些墻體更是不僅在平面上傾斜,在豎向上也有相當的傾斜,為設計和部品的協調造成了巨大的困難。

           

          其三,管道井和煙道的制約。由于原有住宅管道井和煙道位于戶內,位置固定,限制了廚衛空間的設置以及管線的布置方式。而穿樓板排水、煙道排煙的方式使住宅的上下層之間形成了干擾。這些都與工業化內裝希望達成的居室空間可根據住戶需求自由改造的目標相矛盾。

           

          ▲ 既有住宅的限制因素

           

          設計中的難點:廚衛空間


          用水空間的設計是本次樣板間設計中最大的難點。原有住宅中廚房、衛生間的部分空間狹小,存在大量突出物如承重墻、承重梁、管道井,空間極其不規整,這就對整體衛浴的安裝極其不利,并且由于用水空間牽涉大量的給排水、電氣、供暖等管線,是較為復雜的區域。同時,由于課題目標之一是測試三分離衛浴空間,而原有的戶型格局是三合一的形式,這就需要重整布局并設計管線。為確保方案的可實施性,在方案設計期間,課題組數次邀請整體衛浴的專業人員前來考察并參與樣板間設計。

           

          最終的水區方案雖然在空間設計上并非最優,但在現有條件下比較好地協調了現狀、產品以及考慮了未來的更改和維修。目前水區的施工已經基本完成,等待樣板間施工完畢之后的用戶體驗的檢驗。

           


          ▲ 與整體衛浴專業人員共同設計樣板間方案

           

          ▲ 部分水區方案舉例

           

          ▲ 樣板間定稿施工方案

           

           

          樣板間的施工階段

           

          自2016年3月,課題組開始進行正式的樣板間施工工作。施工工序大致可以分為現場整理、水電施工、整體衛浴安裝、新風等設備系統安裝、輕質隔墻和收納施工、架空地板和地暖施工、整體廚房和潔具安裝、活動隔墻和門扇安裝等幾個大的階段,并互有穿插。由于是實驗性質的施工,工序的相互銜接和配合要經過反復論證,所以工期比一般改造過程要長,尚不能發揮工業化裝配施工的優勢,但是在實驗過程中已經發現工業化施工在質量穩定性和施工效率方面的巨大潛能,如整體衛浴的施工,在現場條件提前準備好的情況下,由兩位專業人員歷時8h即完成全部組件的安裝。

           

           

          ▲ 整體衛浴的裝配式安裝

           

          其中整體衛浴、架空地板、新風系統、干式地暖、整體廚房、活動隔墻和門扇等工序由各專業廠家的工人進行施工,而水電管線、輕質隔墻和收納等配合工作,由管理較為專業的裝修公司進行施工。

           

          對于裝修公司工人的作業,樣板間施工采用了一些新的技術,如給水分水器供水和供熱水的方式、管線和結構分離及架空地板的方式,無論設計還是施工都與傳統方式有所不同。為了保證質量,首先由課題組成員學習、討論和研究每個工序的施工方法,并事先與裝修公司工人進行充分的溝通和必要的培訓,正式施工時再由課題組人員現場監工。這樣的方式必然會降低效率,但也是缺乏技術工人情況下的無奈選擇。

           

          在施工的摸索中,以能夠適應中國國情為目的,如分水器安裝中,在缺乏必要的工廠定型固定零部件的情況下,與施工工人討論,利用現場的一些零部件,并采用簡單的手工干作業的方式進行代替,也能達到安裝的目的。從結果來看,雖然成品不夠精致但功能可以照常使用,成本也得到了降低,不失為在有限的條件下進行過渡的一種辦法。另外一部分的施工由廠家專業工人的施工作業完成,對于這一部分,工程管理和協調則極為重要。在現場,很多工序是互相配合和交叉完成的,如整體衛浴的安裝需要事先接好水電接口;地腳螺栓架空地板需要進行協調,不與管線交叉。為了協調工程進度和保證工程質量,除了充分的溝通外,還需盡量事先進行模擬,從而為接下來的工序創造良好的現場條件。

           

          目前,樣板間的施工在持續推進中,從施工流程和工序來說,已經完成放線和水電施工、整體衛浴安裝;接下來將逐步進行架空地板、干式地暖、新風系統、吊頂、內隔墻、內門窗、整體廚房、整體收納等部分的施工,期待在全部施工完成之后由用戶進行體驗并對結果進行反饋。


          ▲ 施工過程與課題組成員進行的施工模擬

           

           

          總結

           

          截至本篇文章的撰寫,課題的研究和樣板間的推進已經有三年時間,總結起來,對以下幾點感觸頗深。

           

          首先,對既有住宅采用工業化內裝部品改造,需要在既有住宅的結構、管線、戶型布局的種種限制之下進行,這也是本次樣板間方案推敲中的最大難關,但是事實證明,經過嚴密的測量和精確的設計,工業化的方式在技術上完全具備可行性。在課題組舉行的反思會中,也意識到利用摸索到的經驗重新進行樣板間設計,將比現在的方案更為優化。

           

          其次,目前我國內裝工業化的產業鏈并不完善,可供選擇的廠家和部品較少,熟練的技術工人也比較缺乏,存在著較大的不足。同時,由于未能形成批量生產和供應,所以目前采用工業化內裝方式進行既有住宅改造的成本相對較高,尚不能感受到大批量生產帶來的降低成本、保證質量的優勢。但是,也可以從實驗的成果看到技術上的可能性與發展潛力。

           

          再次,既有住宅的工業化內裝改造牽涉大量專業知識,而各個專業的整合協調是工業化內裝施工中非常重要的,日本等國家的經驗是由建筑事務所和開發商進行資源整合,而在我國以怎樣的機構為主體進行住宅的批量改造也是值得探討的問題。

           

          總之,樣板間的實驗表明,裝配式的內裝工業化施工在既有住宅改造中可以發揮巨大潛能。同時,這個領域還需要進一步進行體系的建立、經驗和策略的總結、產業的完善,需要社會各界的共同努力。

           

          致謝:樣板間的整體衛浴由海鷗有巢氏提供,北京維石家居曹祎杰技術支持。百安居(龍陽店)負責改造施工。同時,參與本實驗的部品還有北京建和社架空地面系統、能率水暖系統、歐克瑪木門、松下新風系統、北新建材基礎板、老板油煙機爐灶系統等,在此一并感謝!

           


          ▲ 周靜敏

           

          同濟大學建筑與城市規劃學院教授、博士生導師;住房和城鄉建設部建筑設計標準化技術委員會委員;中國建筑學會適老性建筑學術委員會委員;中國工程建設標準化協會養老服務設施專業委員會委員;國家自然科學基金、國家留學基金委員會評審專家;《建筑師》、《住區》、《城市 空間 設計》、《室內設計師》、《住宅科技》等雜志編委。

          編輯:epc


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