既有住宅分户改造的工业化技术体系

姜 涌 朱 宁 刘明正 王 强 袁汝海

既有住宅分户改造的工业化技术体系

姜 涌 朱 宁 刘明正 王 强 袁汝海

本研究依托北京市某集合住宅小区既有集合住宅的分户式改造的实践，通过标准化平台化解决批量问题、模数化解决各种材料部品的协调问题、数字模型化解决尺寸协调与现场复尺问题、工业化解决现场施工扰民问题的四条技术路线探索了既有集合住宅改造的模数化、模块化、系统化、工业化的方法和技术体系，提出了适应改造需求的技术系统和部品模块，为未来大规模的住宅更新改造积累经验。

一、改造对象与现状问题

本文研究对象为1980年代国有的职工集合住宅，其设计和施工质量都在同期具有很强的代表性（图1）。

图1 本项目样板间建筑现状及设计图纸（图片来源：作者自绘和拍摄）

调研发现，本项目既有住宅现状存在的主要问题有：管线及设备系统的老化、建筑外围护系统差、户内使用空间的不足、施工管理与维护改造不便。

产权分立，只能进行分户改造，上下层之间无法统一改造水管，只能分户分段进行。近邻干扰较大，施工给居民生活带来严重干扰，利益纠纷使得近邻配合度较低，需要安静快捷施工。老旧住宅无电梯，居民自发外阳台改造及搭建较多，无法使用脚手架和吊篮施工。建筑图纸资料虽采用标准图设计，手绘图纸，施工误差大，分户改造成为个性化定制，改造效率较低。

二、工业化技术策略与模块

根据现状，结合项目成本、时间等方面的限制条件，确立了本次改造的基本目标：提升居住性能、探索工业化技术、推进产学研合作。我们以样板间的试验为依托，进行了工业化技术的策划和选型，概括为四个体系平台和技术模块（图2）。

图2 样板间改造的技术体系示意图（图片来源：作者自绘）

（一）工业化技术策略平台体系

1.建筑全生命周期品质管理平台

搜集既有住宅的维修记录，进行现场踏勘诊断与实测，采用人工和激光测距等数字化测量手段进行空间复尺，形成数字化的、三维的现状空间和管线分布，并同时形成未来资产管理的数据平台。在此基础上整合维修信息，以设计、计划—生产、施工—检验、维修的循环，形成建筑资产的全生命周期质量管理平台，不断收集建筑生命信息，为未来建筑产品、工法、施工班组的评价提供科学依据。

2.BIM全息数字化设计建造平台

由于原有建筑、使用中改造、现有设计等多重产品和空间的叠合，并有多个厂商和多种产品的配合问题，因此采用BIM三维形式及信息记录详细登录空间位置和产品信息，保证信息传递的有效性、及时性和共享性，防止现场的错漏碰缺（图3）。

图3 BIM平台的全息化设计（图片来源：作者自绘）

3.模数化体系（统筹化空间）

既有住宅分户改造的最大问题是户型繁多、施工误差大、后期改造多等带来的产品需求种类繁多、需要精确复尺和单独定制的问题。通过采用模数化体系和标准设计，形成模块化的部品和容错调节区，最大限度地标准化，简化了产品的种类和尺寸，便于大规模生产降低成本，同时便于日后的维修更换。根据工业化板材和家居产品、人体尺度设定30-50-150-300mm的模数体系，协调控制所有产品尺寸，产品根据名义尺寸确定实际尺寸和公差，管线改造和接口等均在模数中整合，并设置容错空间和调整位置。例如，居室内墙面采用轻质装饰板材，以板材1200mm为基本模数，在转角、门扇附近做容错调整空间，保证大面积施工的模数化（图4）。

图4 模数化室内空间体系（图片来源：作者自绘）

在砖混结构承重墙无法改变，上下层无法协调改造的条件下，根据模数调整非承重墙的位置和构造方式，提高空间利用效率，满足现在使用功能的需求。例如，冰箱、洗衣机的位置，整体卫浴、橱柜系统，入户玄关柜等。

4.模块化系统（工业化部品、装配化施工）

在上述标准化的基础上，根据不同的建筑实体、空间和功能需求，采用工业化的部品尽量代替手工作业，以装配化施工代替传统湿作业，提升住宅改造的效率和品质。根据技术集成的特点和空间位置，分为几大技术模块：综合布线天花系统、装饰功能一体隔墙、免拆除防水地板、分层排水系统改造、集成外窗与阳台、整体卫浴与厨房、固定家具等。

（二）技术模块

1.天花综合布线系统

根据既有住宅原有管线系统的特点，特别是砖混结构下的管线无预埋和单位管理体制下的管线上下串联的特点，改造与性能提升的重点在于管线的综合化处理。我国目前尝试的主要方式是以学习日本的架空地板的SI体系为主，但是空间占用和造价成本较高，我们根据露明的强弱电和供暖系统大多在天棚处的现实，采用了天花综合布线系统。

强弱电在房间顶板上明线直线排布，便于连接照明灯具和室内布点，防止结构的剔槽，便于结构安全和节约造价，也为未来扩展和改造提供了便利；供暖系统的横管也在顶板处布置，便于未来散热器的改造和移动。垂直走线和接线盒、开关等与装饰墙体、固定家具木作结合，保证数量和分布达到现代生活需求，同时保证居室的美观整洁。

由于采用铝合金型材紧绷PVC等软膜的干法施工技术，无需垂吊结构和板材等空间占用和复杂施工，只根据管线交叉情况预留50mm左右顶棚空间，平整度高美观且施工方便，也便于施工和维护（图5）。

图5 原有室内天花与综合布线的薄膜天花（图片来源：作者拍摄）

2.装饰功能一体隔墙

在居室改造中，客厅和主卧等主要房间都需要增加大量的强弱电接口，形成电视墙的布局。靠近阳台和建筑端头的外墙还有保温增强和隐藏散热器的需求。同时，墙体在既有建筑中施工精度较差，有明显的歪斜需要调直。

本项目提出装饰功能一体隔墙的解决方案：采用无石棉的高密度水泥纤维板或硅酸钙板，复合PVC壁纸或UV涂层等装饰面层，薄型铝合金龙骨的干法固定，上部露明于软膜天花内并可利用固定铝合金横条兼做挂镜线，下部用铝合金踢脚收边并可预留走线空间，墙体的厚度满足预埋强弱电接线盒和开关的要求，并可在板后布线或填充发泡聚氨酯保温层，形成室内功能和装饰的重点（图6）。

根据布线和功能需求并尽量减少有限的室内空间的占用，我们一般选定靠近室内门入口的一面横墙作为装饰墙，设置主要的强弱电接口，工业化生产的装饰墙体形成室内视觉中心；入口门所在的纵墙作为固定家具如衣柜、书柜的设置墙，结合门套和固定家具设置木作墙体解决照明开关走线和容错协调问题；外窗所在的纵墙结合外窗或外封阳台设置保温层和供暖散热器的装饰层。这样，形成室内2～3面装饰功能一体墙，保证接线盒的分布和数量满足现代生活需求。同时根据需求预设空调机位，加强龙骨便于挂设室内机。

图6 装饰功能一体隔墙，调直、布线、装饰一体化的干法施工（图片来源：作者拍摄）

3.免拆除防水地板

既有住宅在较长时间的使用中大多进行了陶瓷地砖的铺设，选用的产品和质量参差不齐，若按照现代生活习惯改铺木地板需要进行全面剔凿和找平，否则高度空间不足，这样施工量大且对周边住户干扰过大。经过比选采用PVC仿木块状地板铺装，厚度只有几毫米，可在现有地板基础上进行顺平，免除了剔除作业，铺设简单，施工便捷。而且材质本身强度高、变形小、防水、耐磨、便于清扫，克服了木质地板的主要问题并保有木地板的效果，客户接受度和满意度较高。

另外，由于这种地板的防水性能，可以广泛用于居室、厅堂到洗衣间、厨房等用水空间，极大简化了整体的设计和施工难度，也提高了建筑整体的空间感和协调感。

4.排水管线的分层分户改造

为了进一步验证这一点。笔者又统计了五个译本中两个到四个字母的常用词数量与各个译本的总形符之间的比例，结果如下：

根据分户改造工程量较小的特点，结合专业厂商和施工承包商，本项目创新了工程做法和设计：根据尽量减少对上下住户干扰的原则，采用本层截断旧管、插接新管、不破坏上下穿楼板构造的方式，可在半天内完成立管的更换施工；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、隔声等问题；科学设计立管的变截面、旋流式的专用节点，保证分层改造的顺次插接，同时通过旋流器满足管道界面减小但排水量不变的要求（实际测试结果效果更佳，该设备已申请国家发明专利）。

户内卫生洁具的排水采用同层侧排、墙体排水、薄型地漏，消灭原有干扰下层住户的管道问题，也便于室内灵活布置。同时结合户内的整体卫浴改造，彻底解决上下漏水的隐患（图7）。

5.集成外窗与阳台

既有住宅的改造通过更换绝热性、密闭性更好的新型外窗能极大地提升室内环境质量和减少能耗。但是，如何提升外窗的防水防渗性能，综合解决室外空调机位、太阳能热水器等，在实践中少有尝试。我们在改造中着眼于集成和创新，研发了集成式凸窗和阳台系统。主要聚焦在：

通过断桥铝合金整体式凸窗、双玻断桥外窗、内保温加强构造，保证其绝热性能；通过披檐和橡胶压条等构造防水方式强化防水；通过集成空调室外机护栏及冷媒管系统，消除原有外挂空调架的安全隐患并提升整体立面效果；采用可开启防护栏系统，安全美观，且保证了灾害时的逃生；外窗系统采用标准模数体系和容错空间，工厂化生产，现场装配，室外构架可兼做施工吊篮，保证安全施工；设计了钢框架砖墙拉固系统，防止侧倾，并可加固原有的酥化栏板、墙体，保证整体结构的稳固性，并为空调室外机、太阳能光热板等预留了安装条件。

图7 排水干管的分层分段改造（图片来源：作者自绘及拍摄）

厨卫问题是既有住宅的用户痛点，也是产业化技术应用最为集中和有效的区域。我们通过调研国内外厂家，选定：工业化生产的整体式卫浴间，整体底盘防水，同层排水，提升品质和用户体验；为了充分利用既有住宅的空间，采用墙排式马桶，与管井空间配合，最大程度利用空间；通过设置独立的洗面空间解决原有卫浴空间不足的问题，并整合洗衣机冰箱的布置及配线要求；采用了整合生活家电和设备的系统化厨房操作收纳体系；采用全干式墙体和地板、以及功能隔墙整合管道夹层和检修门，大幅降低施工难度和周期。

图8 样板间改造后的整体效果（图片来源：作者拍摄）

三、结语

本项目涉及的单位内部700余套既有住宅的分户改造，其中3套样板间先行改造探索，35套进行了工业化的整体改造（图8）。整个项目从策划到施工完成的时间为2014年9月至2016年1月，总投资额为3000余万元。目前已经全部投入使用，且获得好评。

（国家自然科学基金项目：基于维修数据分析的住宅改造更新技术评价及质量管理系统研究，项目批准号：51578300）

（作者单位：姜涌、朱明、刘明正，清华大学建筑学院；袁汝海，清华大学房管处；王强，清华大学修缮科）