面向人居安全的老舊小區防墜物方案

張福佳

(大連理工大學建筑與藝術學院， 大連 116023)

老舊小區是指在城市發展早期建造的，且在使用功能和居住安全等方面已不能滿足居民現代化生活需求的住宅小區。隨著中國經濟的可持續快速發展，城市管理進入存量建設時代，老舊小區中大量存量住宅面臨更新改造問題，老舊小區的改造屬于微改造的城市更新模式[1]，較少進行大拆大建，以不影響居民日常生活為前提，小區的改造內容主要涉及保基本的配套設施、提升類的基礎設施和完善公共服務類的內容[1-2]。從技術經濟層面來看，老舊小區微改造是一種高效的城市更新手段。伴隨著城市化率的逐步提升，城市建設的主要方向由增量建設轉為存量提質是一個必須要面對的過程。比中國更早步入城市化進程的歐洲國家在20世紀60—90年代經歷了這個階段，其中英國、德國、法國等國都曾推出旨在改良既有住區，重新賦予住區活力，優化居住體驗的相關法案。而在國內外既有老舊小區改造的實踐中，對于高空墜物引發的人居安全問題尚未引起足夠的關注，也未對高空墜物的防范進行深入的研究。為化解高空墜物所帶來的風險，在遵循老舊小區微改造原則的前提下，從人居安全的角度出發，現提出在住宅建筑外墻四周加裝外延防護裝置的解決方案，對高空墜物進行攔截以阻斷墜物傷人途徑，以期為解決高空墜物這一難題及老舊小區微改造提供借鑒。

1 老舊小區微改造的研究背景

2017年末，住房和城鄉建設部宣布在廣州等15個城市開展老舊小區改造試點，以探索城市老舊小區改造新模式，為推進全國老舊小區改造，提供可復制、可推廣的經驗[1]。2019年中國城市老舊小區改造的大規模啟動，標志著中國建筑業邁入新建與加固改造并重的階段[3]。對于現有老舊小區的改造不僅有助于改善居住質量和減低居住風險，而且可使城市的存量住宅得以有效的利用[4]。2020年計劃新開工改造城鎮老舊小區3.9萬個[2]。與棚戶區居住環境改造[5]進行對比，老舊小區改造是在基本保持老舊小區現有建筑格局原貌前提下的一種微改造，通過局部整治、拆建與修繕，使老舊小區的基礎設施、公共環境、各項功能、居住舒適度不斷完善的一種漸進式改造模式[6]。

中國城市更新的發展空間存在著巨大潛力[7]，老舊小區的改造作為城市更新的環節，是提升居住質量的實用手段，可為城市更新提供有價值的可持續發展機遇[8]。對于居住質量的影響要素除居住環境和居住面積之外，所居住的樓層也是不可忽視的。縱觀世界各國的住宅發展，特別是發展中國家，住宅不斷增高似乎是帶有共性的[9]。根據2011年修訂的《住宅設計規范》(GB 50096—2011)規定，住宅按層數劃分為低層住宅、多層住宅、中高層住宅和高層住宅。其中低層住宅為一層至三層；多層住宅為四層至六層；中高層住宅為七層至九層；高層住宅為十層及以上[10]。近年來，中國的住宅建筑發展迅速，城市多層住宅的層數以四至六層居多，高層住宅的層數以十層以上為主。在城市現代化的進程中，傳統的住宅模式也隨之發生著改變，中國城市住宅也經歷由低到高的發展歷程。隨著生活質量的提高和人口數量的增長，人們對住宅的需求量也日益增加，住宅的高層化趨勢開始出現，這一趨勢尤其是在發展中國家更加明顯[9,11]，而住宅的高層化就更加突顯出對于高空墜物安全防范的重要性和緊迫性。

2 高空墜物引發的人居安全問題

從世界范圍來看，由于西方國家人少地多的情況較為普遍[9]，所以在防止住宅高空墜物方面的研究并不多見。而在中國城市化高速發展和人口密度不斷增長的情況下，無論是多層住宅還是高層住宅，一旦發生高空物體墜落事故，會危及人身生命以及財產安全，其后果不堪設想。物體從空中下落的高度越高，對樓下行人造成的危險和傷害程度越大。因此，防范高空墜物對人身造成的傷害已迫在眉睫，是營造安全舒適的住區戶外活動空間的必要因素。

在現實生活中，高空墜物的主要原因有人為因素和非人為因素兩種。人為因素主要指從樓上拋物引發的事故，多數屬于故意為之。非人為因素一方面是由于大自然的風災導致建筑的戶外設施墜落，包括門窗及玻璃、戶外照明燈具、戶外空調以及固定金屬架、戶外廣告金屬架以及施工過程中的攀爬吊裝設施等。另一方面，由于老舊小區住宅內部功能設計不夠完善，尤其是一些小戶型住宅內部的使用空間不足以滿足使用要求，導致居民的居住行為通過陽臺、窗戶等延伸至室外，在很大程度上增加了高空墜物的可能性，是高空墜物事故的潛在隱患[12-13]。

近年來高空墜物事件頻繁發生,在2015—2019年期間，僅情況較為嚴重進入訴訟流程的案件就超過1 700件，高空墜落的物體主要包括外墻面磚、生活垃圾、木制品、磚石及建筑垃圾、鋼制品、玻璃制品和其他物品等幾大類。從中國裁判文書網中2015—2019年期間立案的高空墜物案件數量不難看出，高空墜物案件數量呈現逐年上升趨勢，如圖1所示。2019年6月13日，廣東省深圳市5歲男童被高墜玻璃砸中，最終搶救無效離世。2019年7月6日，深圳市某兒童被高空墜下的瓶子砸傷[14]。2020年7月15日，重慶市一租戶安裝空調時，空調室外機從19樓高空意外墜落，砸中樓下過路行人，傷者送醫后因搶救無效死亡。全國各地高空墜物傷人事件日益引起社會各界關注，相關部門也結合具體情況采取一定防治措施，常見措施包括：安裝電子眼等監控設備以監督樓層住戶向外拋物；制定相應的法律法規以規范市民的行為等[12]。監控設備主要是傾向于協助事后調查墜物原因，對于當事者的保護作用偏弱。由于高空墜物問題涉及城市居住環境的安全性，為了有效防范高空墜物對人身造成的傷害，有必要從建筑設計安全的角度出發，對于現有住宅建筑采取防止高空墜物的改造措施，并將其納入老舊小區微改造的總體設計規劃，以便于最大限度地消除此類安全隱患。因此，一種傾向于保護人身安全的防護裝置是解決防墜物問題的更優解。

(數據來源：中國裁判文書網)圖1 2015—2019年期間高空墜物案件數量 Fig.1 Number of falling objects cases in 2015—2019

3 防止高空墜物的微改造方案

老舊小區住宅在建造時并未充分考慮到高空墜物的安全防范，普遍缺乏阻攔高空墜物的功能構件，不能滿足防墜的安全要求。為提高人居環境的安全性，結合老舊小區微改造項目的推廣，本方案是在現有住宅建筑外墻四周增設一種防止高空墜物的防護裝置，以達到更好地保障居民和行人安全的效果。

3.1 設計原則

一般來說，老舊小區微改造的投資行為不僅要滿足技術經濟的條件，而且在對老舊小區加裝高空墜物防護裝置的過程中，應遵循以下設計原則。

3.1.1 經濟適用性原則

老舊小區微改造不能通過簡單的拆除重建引入開發商出資建設，市場介入老舊小區微改造較為困難，老舊小區微改造資金主要來源于財政支持，面臨財政資金緊張和融資困難的問題。以首批試點城市廣州市為例，微改造項目以市財政出資為主，區財政、住宅專項維修資金和個人出資為輔。雖然各地都鼓勵市場資金介入以拓寬社會投資渠道[1]，而且合理引入社會資金也可減輕政府的投融資壓力[15]，但目前在市場資金的籌措方面仍不容樂觀，尚需立足于財政資金和維修資金。因此，為使老舊小區的微改造實施得以保障并可持續發展，在所設計安裝的防護裝置滿足防墜功能的前提下，需要考慮減少資金投入、節約成本，以降低整體工程造價。

3.1.2 高效便捷性原則

老舊小區的微改造是相對于整體改造而言的。整體改造是按照小區整體布局與規劃進行的大拆大建，從而達到大幅提升小區環境和居住舒適度的效果，而微改造的特點是分區域、分步驟、規模小、多元化[6]。微改造是在現有老舊小區內進行施工改造，主要通過加建、維護和完善配置設施等手段改善居住條件[16]。鑒于此，所設計安裝的防護裝置需要滿足施工簡便易行的條件，在盡可能避免干擾居民正常生活的前提下，提高施工效率，最大限度地縮短工期，以利于快速提升人居環境的安全性。

3.1.3 安全美觀性原則

為有效化解高空墜物的風險，保證小區住戶和行人安全，從建筑設計安全性角度，既要注重所設計防護裝置的強度和穩定性，又要考慮節約建筑材料的使用[17]。同時，在老舊小區微改造推廣過程中，不僅要提高防護裝置的安全性能，而且要盡可能減輕防墜物構件的重量。隨著生活水平的不斷提高，人們在對建筑功能性和安全性有著較高要求的同時，對于住宅建筑的美感也有著越來越高的要求。盡管有些老舊小區存在基礎環境不良和功能不健全等諸多問題，在防護裝置的方案設計和材料選擇上，仍要結合現有住宅建筑的外觀和環境情況，考慮整體的美觀舒適度，盡可能提升與原有建筑的協調性。

3.2 設計方案

3.2.1 整體結構

目前現有的類似技術裝置對于高空墜物的防護措施主要針對在建的或維修中的住宅建筑，最為普遍的是在建筑施工過程中采用安全防護網。這種防護方式雖然比較簡單易行，但所使用的安全防護網僅限于在建筑施工場地內使用，且布設占用面積較大，屬于臨時性的防護措施，且缺乏美觀性和協調性，難以適用于對現有老舊小區住宅建筑的微改造的要求。

為達到對既有住宅建筑進行安全性改造的目的，本方案采取加裝防護裝置的設計思路，在建筑外墻上形成由若干模組構成的周延裝置，屬于半永久的裝置，且強度和安全系數更高，可以承接較大件的高空墜物。同時，該防護裝置在外觀設計方面充分兼顧美觀性和協調性，適用于老舊小區住宅微改造的要求。

該防護裝置每個模組的主要部件包括支架模塊、鋼纜和安裝在支架模塊上的柔性板材等，其主體結構示意圖(以4個模組為例)如圖2所示。支架模塊由條形支撐架和三角形支撐架構成，分別通過膨脹螺栓固定于建筑外墻上，柔性板材覆蓋于支架模塊上。條形支撐架和三角形支撐架在靠近建筑外墻處通過彈簧鉸鏈連接，且條形支撐架和三角形支撐架之間安裝有彈簧緩沖結構。條形支撐架上設有若干連接孔，鋼纜通過連接孔穿過條形支撐架。條形支撐架的兩端分別設有定位安裝塊和限位塊，柔性板材一端可由螺栓通過定位安裝塊上端的連接塊固定，另一端卡在限位塊的限位槽中。該裝置的裝配爆炸圖(以單個模組為例)如圖3所示。

圖2 防護裝置的結構示意圖Fig.2 Structure diagram of the protective device

3.2.2 材料選擇

在對既有建筑進行更新改造過程中，要結合所需解決的問題和任務，對選用的建筑材料進行綜合考慮。因此，為更加有效地實現裝置的防高空墜物功能，根據設計原則對主要部件的材料進行選擇。

如圖3所示，作為裝置承力結構主體的支架模塊，不僅要滿足承力的功能，而且要求具有高強度低成本的特性，應選擇強度高、整體剛度好、抵抗變形能力強的鋼材來制作。作為裝置承力結構輔助部件的鋼纜需要承受沖擊載荷，既要兼顧節約成本和施工便捷等原則，又要考慮其自重和強度要求，在施工安裝中應選擇承載安全系數適中的鋼纜。安裝在支架模塊上的柔性板材主要體現美觀性并保持與原有建筑的協調性，要求選擇自身質量輕，具有透光性和阻燃性，并有一定抗沖擊性的材料，能輔助承接一些較小的墜物，可選目前廣泛使用的工程塑料板。

圖3 單個模組的裝配爆炸圖Fig.3 Exploded view of single module

在老舊小區微改造實施過程中，通過對防護裝置所使用材料的合理選擇，不僅能使其滿足防止高空墜物的功能，而且可以達到降低成本、安裝便捷和美觀耐用的效果，符合前述的設計原則。

3.2.3 安裝和使用

目前有待進行微改造的老舊小區住宅以多層和中高層為主，根據防護裝置的結構特點和施工的基本要求，結合老舊小區微改造的特點，將該防護裝置固定安裝于住宅建筑一層與二層之間的外墻上，距地面高度為3～5 m，具體的安裝高度視建筑 第一層的層高而定。這個安裝高度既可達到有效的防護作用，也盡可能減小對建筑外墻產生的破壞。同時，由于該裝置采用了多重緩沖結構，對自重較大的墜物可以實現有效阻擋。

首先要將支架模塊安裝在既有住宅建筑的外墻上，按照設計要求確定需要鉆孔的位置，用電鉆在外墻上鉆孔，分別將每組支架模塊中的條形支撐架和三角形支撐架用膨脹螺栓固定于建筑外墻上，支架模塊所需設置的組數將根據建筑外圍的具體尺寸決定。在若干組平行設置的支架模塊按照一定的距離依次安裝之后，用鋼纜從條形支撐架的若干個連接孔中平行穿過，共同組成該防護裝置的承力結構，主視圖如圖4所示。

圖4 防護裝置的主視圖Fig.4 Front view of the protective device

所述條形支撐架的截面呈工字型，且其上水平支撐面的寬度大于下水平支撐面的寬度，條形支撐架剖面圖如圖5(a)所示，工字型結構可有效地起到加強支架模塊抗沖擊的作用。在每組支架模塊的上面所覆蓋柔性板材為方形板狀結構，柔性板材一端通過螺栓固定于連接塊上，另一端卡在限位塊上起到定位作用的限位槽中，限位塊示意圖如圖5(b)所示。

圖5 構件細部圖Fig.5 Component details view

在該防護裝置工作時，普通的高空墜物可被柔性板材和鋼纜攔截。當有大質量的高空墜物(如空調外掛機等)落下時，會先與柔性板材和鋼纜接觸，在這種沖擊作用下，條形支撐架將發生形變擠壓彈簧緩沖結構和彈簧鉸鏈，起到緩沖作用。即使導致一組支架模塊損壞時，仍可在被鋼纜串聯的其他支架模塊的輔助作用下，共同完成攔截墜物的作用。

3.3 方案應用

現有待改造的老舊小區普遍缺乏針對高空墜物的安全防范設施，一旦發生高空物體墜落的情況，會危及樓下行人的生命安全。結合老舊小區微改造項目的推進，本方案選取一處待改造的老舊小區進行實地考察，如圖6所示。

來源：作者拍攝圖6 改造對象原狀Fig.6 Picture of reconstructed objects

為最大限度地保障人居安全，采用以上研究中提出的在住宅建筑外墻四周增設防護裝置的方案。針對既有老舊小區的狀況，圖7給出了防護裝置安裝的效果示意圖。由于方案中所采用的由支架模塊和鋼纜組成的復合承力結構，既有利于快速施工，又降低了施工難度和投資成本；同時，支架模塊上覆蓋柔性板材，可增加防護裝置的美觀性，并能與既有住宅建筑風格保持協調性，從而解決老舊小區改造中的人居安全問題。

圖7 防護裝置安裝效果圖Fig.7 Installation effect picture of the protective device

2020年國務院會議確定，加大城鎮老舊小區改造力度，推動惠民生、擴內需。下一步完善小區配套和基礎設施、環境、提升養老、托幼、醫療等公共服務水平[18]。隨著老舊小區微改造項目的推廣實施，可使其內外部功能得到一定程度的優化，進而提高居民生活品質[19]，建立城市老舊小區系統更新的新常態，形成新的經濟增長點[20]。

從技術經濟層面來看，老舊小區微改造是一種高效的城市更新改造手段。本方案遵循微改造原則，是一種針對高空墜物問題的可行解決方案，尤其適用于老舊小區住宅改造。該防護裝置用于化解近年來日益突出的高空墜物風險，屬于改善功能的完善類改造，可納入老舊小區微改造整體方案，以實現對現有小區人居環境經濟快捷的微改造，并將為提升城市小區人居安全性做出有益的示范。

4 結論

高空墜物傷人事件的頻發，導致人居安全的問題日益突出。結合國家推行的老舊小區改造，在遵循老舊小區微改造原則的前提下，采取了在建筑外墻上加裝周延防護裝置的解決方案，從而有效地化解高空墜物所帶來的風險。

(1)所提方案充分體現建筑設計安全性原則，并兼顧美觀性和協調性，可對自重較大的墜物可以實現有效阻擋，解決直接關系居民切身利益的人居安全問題。所加裝的防護裝置屬于半永久性裝置，每個模組包括支架模塊、鋼纜和安裝在支架模塊上的柔性板材等部件，主體是由支架模塊和鋼纜共同組成復合承力結構，輔以多重緩沖結構，并根據建筑外圍的具體尺寸確定所需設置支架模塊的組數。

(2)所提方案不僅滿足技術經濟的條件，而且施工安裝符合高效便捷性的原則。防護裝置中的支架模塊包括的條形支撐架和三角形支撐架，在靠近建筑外墻處通過彈簧鉸鏈連接，且條形支撐架和三角形支撐架之間安裝有彈簧緩沖結構。鋼纜從條形支撐架上的若干連接孔穿過，柔性板材通過條形支撐架上的連接塊和限位塊覆蓋于支架模塊上。因此，該防護裝置是一種經濟實用型的裝置。

(3)所提方案通過對高空墜物風險的防范以達到保障人居安全的目的，應納入老舊小區微改造的整體設計規劃。該防護裝置的工作可靠性較高，對于普通的高空墜物，可由柔性板材和鋼纜攔截，對于大質量的高空墜物，彈簧鉸鏈和彈簧緩沖結構將起緩沖作用，即使導致一組支架模塊受損，仍可在被鋼纜串聯的其他支架模塊的協助作用下，實現攔截墜物的功能。