既有住宅建筑的工業化改造

■ 王 嵩 Wang Song

既有住宅建筑的工業化改造

■ 王 嵩 Wang Song

隨著我國大量既有住宅建筑使用年數的增加以及住宅工業化的迅猛發展，對既有住宅建筑進行工業化改造可能成為一個非常具有發展前景的新領域。文章在我國既有住宅現狀和住宅工業化發展現狀的基礎上，對既有住宅建筑工業化改造的優點、特點和改造方式進行了初步分析，并探討改造中的技術重點。

既有住宅建筑；工業化；改造

0 引言

近年來，隨著我國社會結構、經濟水平與房地產行業的發展，人們對于居住的需求正不斷發生變化，住宅建筑也隨之發展變化，主要體現在以下幾個方面：①生活方式改變，對居住品質的要求提升；②人口增長速度變緩，人口老齡化，兩人及以下家庭的比例增加；③建筑質量提升，使用年限增加；④銷售的毛坯房數量減少，精裝修住宅和工業化住宅的比例增加；⑤建筑工程總量中新建工程所占的比例減少，包括改造在內的維修工程所占的比例增加；⑥綠色環保、可變更、可持續發展的居住方式和建設方式得到重視。然而，對于一些建設年代較早的住宅，一方面，隨著使用年數的增加，會出現老舊、破損和物理性能衰退的情況；另一方面，由于受當時經濟條件和各項指標的限制，無論是建筑面積還是居住功能，都已逐漸不能適應當前的需求。

為了加快住宅建設從粗放型向集約型轉變，推進住宅產業現代化，提高住宅質量，使住宅建設既能滿足廣大居民當前的基本需要，又能適應今后居住需求的變化，國務院辦公廳陸續發布了相關的方針政策。此后，我國住宅工業化的研究、生產和實踐進入了一個快速發展時期，已有一部分企業在全國多個城市開展了住宅產業化的研究和試點工作，并進入了規模化的生產階段，取得了較好的社會效益和經濟效益。

基于住宅建筑的使用壽命較長，不論是現在采用傳統方式建造的普通住宅，還是隨著住宅工業化進一步發展而建造的工業化住宅，在若干年后都將面臨老化的問題，或不能滿足逐步提升的建設標準（如抗震設防水準等）。這些既有住宅建筑即使已不滿足彼時的居住需求，也不可能全部拆除重建，必然需要進行適當的維護、修繕或改擴建工作。筆者認為：在土地條件和相關法規允許的情況下，若利用住宅工業化的產品與技術，對既有住宅建筑進行工業化改造，以有效改善其居住條件，延長其使用壽命，實現物盡其用，將會是未來解決老舊建筑更新問題的一種有效途徑。

1 工業化改造的優點和特點

由于是將以現場臨時制作為主的傳統生產方式改為以工廠預制為主的生產方式，既有住宅建筑的工業化改造具有與常規住宅工業化建設相同的大部分優點，主要包括：①通過集約化生產，可以做到節能、環保、高精度和高質量；②避免了大規模的攪拌、砌壘、抹灰與澆筑等濕作業，以及切割、綁扎與焊接等作業，減少了手工操作；③現場作業人數減少，勞動強度降低，工作效率大幅提升；④施工便捷，施工速度快，工程周期短；⑤施工現場噪音小，散裝物料少，廢物及廢水排放少，對周邊環境的干擾小。

此外，既有住宅建筑的工業化改造還具有其它一些特點：①減少了對舊建筑的拆遷工作，縮短了工程工期，降低了建設成本；②通過一次或多次工業化改造，可以極大地延長建筑物的使用壽命；③在人口和建筑密度較高的地區，作業空間小，對環境保護的要求高，使用工業化的構件或模塊可以減小改造工作對居民日常生活的影響；④可以直接套用工業化住宅的規范和生產、施工技術，使用成熟的工業化構件或部品；⑤內裝修（包括給排水、供熱和通訊設施等）的改造也可以部分實現工業化；⑥可能較多地使用鋼結構和輕鋼結構體系，以及鋼-鋼筋混凝土組合結構體系等。

2 工業化改造的方式

2.1 改造對象

適宜進行改造的既有住宅建筑大致可以分為以下幾類。

（1）按建造的方式劃分，可分為普通住宅和工業化住宅。

（2）按建筑結構的類型劃分，可分為砌體結構住宅、框架結構住宅和板式結構住宅。

（3）按建筑的平面類型劃分，可分為單元式住宅和走廊式住宅。

2.2 改造方案

（1）改造方案的類型主要有戶內改建、戶型擴建和戶型合并等。在實際的改造過程中，往往是根據不同情況對以上3種類型進行綜合運用。

（2）改造部分的結構形式主要包括框架結構、板柱結構、板式結構和盒子結構，可采用預制裝配或預制+現澆的方式與原結構連接組合。

2.3 改造重點

住宅工業化的基本思路在早期大量使用預制構件的磚混結構住宅體系中已經得到了較好的體現，而對于既有住宅建筑的工業化改造，除與之共有的一些相似性外，其重點主要包括：結構構件的替補、墻體的更新、功能空間的改擴建、屋頂的改造和交通系統的改造等。

2.3.1 結構構件的替補

主要是梁、柱、樓板和屋面板等已損壞構件的更替和新構件（特別是抗震、減震、隔震構件）的增補等，保證結構的安全性并提高結構的耐久性和抗震性能。

2.3.2 墻體的更新

主要是更換舊的墻體和門窗，代之以高質量的工業化產品，以提高住宅的保溫、隔熱、隔聲性能及防滲漏性能等。

2.3.3 功能空間的改擴建

主要是在建筑外部利用工業化的預制模塊來增加住宅的總面積，解決諸如起居室不能滿足起居生活需求，陽臺不能滿足晾曬及活動需求，衛生間干濕不分離或無法容納洗衣機，廚房操作空間狹窄、油煙污染嚴重、管線布置雜亂或無法容納冰箱等問題，也可以根據住戶的要求加建陽臺板、陽光房和雨棚等構件，或增改新的設備、設施等等，以增加或改善既有住宅建筑的使用功能。

2.3.4 屋頂的改造

主要包括屋面的保溫、隔熱和防滲漏改造，以及屋頂加層、平改坡和種植屋面改造等。

2.3.5 交通系統的改造

包括調整樓梯的位置和尺寸，以及增設電梯井等。

2.4 適用部品

對既有住宅建筑進行工業化改造，要選擇適用的建筑部品。

2.4.1 結構體系

主要是預制裝配式鋼筋混凝土結構體系和預制鋼結構或輕鋼結構體系，其中包括預制柱、預制梁、預制樓板、預制屋面板、預制墻板、預制樓梯或預制整體單元等組件。

2.4.2 預制墻板

主要包括單一材料（鋼筋混凝土、輕集料混凝土、輕質蒸壓加氣混凝土等）墻板、復合材料墻板、輕鋼龍骨石膏板墻板等。

2.4.3 預制廚衛

主要是以各種材料加工而成的預制整體式和預制裝配式廚衛間。

2.4.4 工業化屋頂

主要包括預制的混凝土疊合屋頂和輕鋼結構屋頂，以及其它的附加功能組件等。

2.4.5 室內裝修

主要包括各種預制的輕質隔墻、吊頂和樓板面層等。

2.4.6 配套設備

主要包括電氣設備、暖通設備和廚衛設備等。

3 工業化改造的技術重點

3.1 技術體系的兼容性

技術體系的兼容性主要是指模數協調和部品的通用性。既有住宅建筑與新增的改造部分在建筑體系上通常存在差異，模數協調的問題會顯得比較突出，不僅有可能導致施工困難，還有可能對結構的安全性造成隱患。因此，改造部分增替的結構構件、圍護構件和裝修組件等都需要與原建筑的模數保持協調，改換的設備、管線等部品也需要與原建筑的部品尺寸保持協調或實現體系轉換。同時，為了利用現有的工業化成果，改造部分的成套技術體系也必須滿足與現有工業化住宅技術體系的通用性，并能為進一步的改擴建預留余地。

對此，相關部門首先應進行必要的協調工作，組織研究各技術體系之間的兼容性問題，給出相應的指導性意見，制定住宅建筑和工業化部品的模數協調統一標準，編制出相應的技術規范和參考圖集，以保證各相關技術體系間的兼容性與開放性，提高各部品門類間的配套性與通用性，使各類既有住宅建筑與工業化部品及設施均能在統一的技術體系中有效對接。其次，可在現有住宅工業化部品體系的基礎上，整理并開發出通用的住宅工業化改造技術體系。條件充分時，還可將工業化改造的技術體系逐步擴大到學校、醫院和辦公樓等公共建筑中。

3.2 新舊結構的連接

對既有住宅建筑的改造往往是在其建成多年之后進行的，原有主體結構已經完成或基本上完成了沉降，即使新建部分的自重較輕，地基處理亦可適當簡化。但若采用的基礎形式或施工方式不當，則有可能會與原有主體結構的地基不協調而變形，從而產生不均勻沉降；若新舊結構之間的連接構造不合理，不能滿足變形要求或不能有效抵抗地基不均勻沉降引起的內力，則可能會導致結構破壞。

新建部分與原建筑的上部結構起初是相互獨立的兩個部分，若新建部分的結構布置不合理，只謀求建筑面積的增加，或施工和使用的便利，而沒有考慮到建筑物的整體性，則可能會導致安全性方面的問題。例如：為了使用空間的需求而拆除承重構件或改變原結構的傳力途徑，新增結構未與原結構對齊或采取有效的拉結措施等等。特別是在地震區，多層住宅的新建部分容易在水平地震力的作用下失穩，一旦設置不當就會影響整體結構的抗震性能。新建部分與原建筑的樓面或屋面交接處，還容易出現開裂的現象并引起滲水、漏水等問題，從而影響建筑的正常使用和壽命。

上述問題都需要從改造的設計階段開始就予以重視，應調查清楚既有建筑的設計資料和實際狀況，并根據需要對原結構進行檢測、鑒定，進而選用合理的設計、施工方案及構造方式，對原建筑進行改造加固等。同時，為了滿足新舊建筑連接處的可靠性、通用性和物理性能等要求，還應根據各地區的情況統一構造節點，采用先進的技術、工藝并簡化工序，使改造工程既安全、經濟、合理，又便于施工。

3.3 施工體系

首先，必須將既有住宅建筑的工業化改造與住宅工業化納入統一的生產與施工體系，以達到方便、快捷和節約成本的效果；其次，需要開發出不僅能夠保證既有住宅建筑的日常使用，又能方便地進行改造的系統化施工方法，并發展適宜的施工體系。

4 應用情況

近年來，國內已經出現了少量嘗試采用工業化或部分工業化方式對既有住宅建筑進行改造的案例。2012年，在北京市海淀區甘家口住宅樓抗震節能綜合改造工程中，率先采用《既有砌體住宅工業化抗震加固體系成套技術》（圖1），對3幢建于20世紀70年代的5層高、總面積7 536m2的砌體結構住宅樓進行了改造（圖2）。工程涉及結構抗震加固、保溫節能體系改造和樓頂平改坡等施工項目，采用預制裝配式鋼筋混凝土外套墻板，應用現場吊裝和組拼等工藝對墻體進行了抗震加固，并將保溫節能與外立面裝飾改造一體化解決，顯著提升了建筑物的使用性能和外觀品質；之后，拆除原有坡屋面，加固屋面結構，并進行了屋面梁、鋼屋架以及屋面瓦的施工。本次改造工程還同步進行了水、電和供熱管線的改造更新等，使每戶的生活用電擴容兩倍，消除了居民的安全隱患并降低了供熱能耗。

工業化改造技術在此工程中的成功應用，使建筑物變得更加安全、舒適、低碳、環保，徹底改善了132戶居民的居住條件與生活環境，也為此后北京市政府大力推廣老舊住宅加固改造工作提供了強有力的技術支持（圖3），充分體現了科技引領市場的先進作用。

5 結語

圖1 既有砌體住宅的抗震加固成套技術研究試驗

圖2 北京市海淀區甘家口住宅樓的抗震節能綜合改造工程

圖3 經抗震加固與保溫節能綜合改造后的北京市朝陽區農光里住宅樓

隨著城鎮居民對居住建筑要求的變化和提升，以及既有住宅建筑使用年數的增加，我國在未來數十年間將會有數量龐大的住宅建筑面臨維修、改造或淘汰的局面。逐步發展成熟的住宅工業化產業，正可以為這些既有住宅建筑的工業化改造提供大量可借鑒的經驗和可利用的資源，使我們能夠在周邊的有限空間內，在基本保留原建筑主體結構和盡量不干擾居民日常生活的前提下，通過一定的改造措施，提升住宅的居住品質，并合理延長建筑物的使用壽命。

本文借鑒已有的國內外經驗，對既有住宅建筑的工業化改造進行了一些探索。現代生活中，人們對于改善居住條件的需求周期相對較短，這與建筑本身使用年限相對較長產生了矛盾。筆者認為，對住宅建筑的工業化改造正好為解決這一矛盾提供了一條理想的捷徑，具有非常良好的發展前景。

[1]關于推進住宅產業現代化提高住宅質量的若干意見.中華人民共和國國務院辦公廳，1999.

[2]桑小琳,鄧雪嫻. 多層住宅的改造——舊住宅可持續發展的對策[J]. 建筑學報. 2005（10）: 42-44.

[3] 王峙.住宅建筑改擴建研究[D].天津:天津大學研究生院，2004.

Industrial Reconstruction of Existing Residential Buildings

With the aging of residential buildings in China and the rapid development of residential industrialization, the industrial reconstruction of existing residential buildings may become a very promising new fi eld. Based on the present situation of existing residential buildings and residential industrialization development in China, this paper initially analyzes the advantages, characteristics and ways of existing residential building's reconstruction, and discusses the key technical points during the reconstruction.

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2016-10-21）

王嵩,同濟大學建筑與城市規劃學院建筑系博士研究生。