既有住宅建筑的工业化改造

■ 王 嵩 Wang Song

既有住宅建筑的工业化改造

■ 王 嵩 Wang Song

随着我国大量既有住宅建筑使用年数的增加以及住宅工业化的迅猛发展，对既有住宅建筑进行工业化改造可能成为一个非常具有发展前景的新领域。文章在我国既有住宅现状和住宅工业化发展现状的基础上，对既有住宅建筑工业化改造的优点、特点和改造方式进行了初步分析，并探讨改造中的技术重点。

既有住宅建筑；工业化；改造

0 引言

近年来，随着我国社会结构、经济水平与房地产行业的发展，人们对于居住的需求正不断发生变化，住宅建筑也随之发展变化，主要体现在以下几个方面：①生活方式改变，对居住品质的要求提升；②人口增长速度变缓，人口老龄化，两人及以下家庭的比例增加；③建筑质量提升，使用年限增加；④销售的毛坯房数量减少，精装修住宅和工业化住宅的比例增加；⑤建筑工程总量中新建工程所占的比例减少，包括改造在内的维修工程所占的比例增加；⑥绿色环保、可变更、可持续发展的居住方式和建设方式得到重视。然而，对于一些建设年代较早的住宅，一方面，随着使用年数的增加，会出现老旧、破损和物理性能衰退的情况；另一方面，由于受当时经济条件和各项指标的限制，无论是建筑面积还是居住功能，都已逐渐不能适应当前的需求。

为了加快住宅建设从粗放型向集约型转变，推进住宅产业现代化，提高住宅质量，使住宅建设既能满足广大居民当前的基本需要，又能适应今后居住需求的变化，国务院办公厅陆续发布了相关的方针政策。此后，我国住宅工业化的研究、生产和实践进入了一个快速发展时期，已有一部分企业在全国多个城市开展了住宅产业化的研究和试点工作，并进入了规模化的生产阶段，取得了较好的社会效益和经济效益。

基于住宅建筑的使用寿命较长，不论是现在采用传统方式建造的普通住宅，还是随着住宅工业化进一步发展而建造的工业化住宅，在若干年后都将面临老化的问题，或不能满足逐步提升的建设标准（如抗震设防水准等）。这些既有住宅建筑即使已不满足彼时的居住需求，也不可能全部拆除重建，必然需要进行适当的维护、修缮或改扩建工作。笔者认为：在土地条件和相关法规允许的情况下，若利用住宅工业化的产品与技术，对既有住宅建筑进行工业化改造，以有效改善其居住条件，延长其使用寿命，实现物尽其用，将会是未来解决老旧建筑更新问题的一种有效途径。

1 工业化改造的优点和特点

由于是将以现场临时制作为主的传统生产方式改为以工厂预制为主的生产方式，既有住宅建筑的工业化改造具有与常规住宅工业化建设相同的大部分优点，主要包括：①通过集约化生产，可以做到节能、环保、高精度和高质量；②避免了大规模的搅拌、砌垒、抹灰与浇筑等湿作业，以及切割、绑扎与焊接等作业，减少了手工操作；③现场作业人数减少，劳动强度降低，工作效率大幅提升；④施工便捷，施工速度快，工程周期短；⑤施工现场噪音小，散装物料少，废物及废水排放少，对周边环境的干扰小。

此外，既有住宅建筑的工业化改造还具有其它一些特点：①减少了对旧建筑的拆迁工作，缩短了工程工期，降低了建设成本；②通过一次或多次工业化改造，可以极大地延长建筑物的使用寿命；③在人口和建筑密度较高的地区，作业空间小，对环境保护的要求高，使用工业化的构件或模块可以减小改造工作对居民日常生活的影响；④可以直接套用工业化住宅的规范和生产、施工技术，使用成熟的工业化构件或部品；⑤内装修（包括给排水、供热和通讯设施等）的改造也可以部分实现工业化；⑥可能较多地使用钢结构和轻钢结构体系，以及钢-钢筋混凝土组合结构体系等。

2 工业化改造的方式

2.1 改造对象

适宜进行改造的既有住宅建筑大致可以分为以下几类。

（1）按建造的方式划分，可分为普通住宅和工业化住宅。

（2）按建筑结构的类型划分，可分为砌体结构住宅、框架结构住宅和板式结构住宅。

（3）按建筑的平面类型划分，可分为单元式住宅和走廊式住宅。

2.2 改造方案

（1）改造方案的类型主要有户内改建、户型扩建和户型合并等。在实际的改造过程中，往往是根据不同情况对以上3种类型进行综合运用。

（2）改造部分的结构形式主要包括框架结构、板柱结构、板式结构和盒子结构，可采用预制装配或预制+现浇的方式与原结构连接组合。

2.3 改造重点

住宅工业化的基本思路在早期大量使用预制构件的砖混结构住宅体系中已经得到了较好的体现，而对于既有住宅建筑的工业化改造，除与之共有的一些相似性外，其重点主要包括：结构构件的替补、墙体的更新、功能空间的改扩建、屋顶的改造和交通系统的改造等。

2.3.1 结构构件的替补

主要是梁、柱、楼板和屋面板等已损坏构件的更替和新构件（特别是抗震、减震、隔震构件）的增补等，保证结构的安全性并提高结构的耐久性和抗震性能。

2.3.2 墙体的更新

主要是更换旧的墙体和门窗，代之以高质量的工业化产品，以提高住宅的保温、隔热、隔声性能及防渗漏性能等。

2.3.3 功能空间的改扩建

主要是在建筑外部利用工业化的预制模块来增加住宅的总面积，解决诸如起居室不能满足起居生活需求，阳台不能满足晾晒及活动需求，卫生间干湿不分离或无法容纳洗衣机，厨房操作空间狭窄、油烟污染严重、管线布置杂乱或无法容纳冰箱等问题，也可以根据住户的要求加建阳台板、阳光房和雨棚等构件，或增改新的设备、设施等等，以增加或改善既有住宅建筑的使用功能。

2.3.4 屋顶的改造

主要包括屋面的保温、隔热和防渗漏改造，以及屋顶加层、平改坡和种植屋面改造等。

2.3.5 交通系统的改造

包括调整楼梯的位置和尺寸，以及增设电梯井等。

2.4 适用部品

对既有住宅建筑进行工业化改造，要选择适用的建筑部品。

2.4.1 结构体系

主要是预制装配式钢筋混凝土结构体系和预制钢结构或轻钢结构体系，其中包括预制柱、预制梁、预制楼板、预制屋面板、预制墙板、预制楼梯或预制整体单元等组件。

2.4.2 预制墙板

主要包括单一材料（钢筋混凝土、轻集料混凝土、轻质蒸压加气混凝土等）墙板、复合材料墙板、轻钢龙骨石膏板墙板等。

2.4.3 预制厨卫

主要是以各种材料加工而成的预制整体式和预制装配式厨卫间。

2.4.4 工业化屋顶

主要包括预制的混凝土叠合屋顶和轻钢结构屋顶，以及其它的附加功能组件等。

2.4.5 室内装修

主要包括各种预制的轻质隔墙、吊顶和楼板面层等。

2.4.6 配套设备

主要包括电气设备、暖通设备和厨卫设备等。

3 工业化改造的技术重点

3.1 技术体系的兼容性

技术体系的兼容性主要是指模数协调和部品的通用性。既有住宅建筑与新增的改造部分在建筑体系上通常存在差异，模数协调的问题会显得比较突出，不仅有可能导致施工困难，还有可能对结构的安全性造成隐患。因此，改造部分增替的结构构件、围护构件和装修组件等都需要与原建筑的模数保持协调，改换的设备、管线等部品也需要与原建筑的部品尺寸保持协调或实现体系转换。同时，为了利用现有的工业化成果，改造部分的成套技术体系也必须满足与现有工业化住宅技术体系的通用性，并能为进一步的改扩建预留余地。

对此，相关部门首先应进行必要的协调工作，组织研究各技术体系之间的兼容性问题，给出相应的指导性意见，制定住宅建筑和工业化部品的模数协调统一标准，编制出相应的技术规范和参考图集，以保证各相关技术体系间的兼容性与开放性，提高各部品门类间的配套性与通用性，使各类既有住宅建筑与工业化部品及设施均能在统一的技术体系中有效对接。其次，可在现有住宅工业化部品体系的基础上，整理并开发出通用的住宅工业化改造技术体系。条件充分时，还可将工业化改造的技术体系逐步扩大到学校、医院和办公楼等公共建筑中。

3.2 新旧结构的连接

对既有住宅建筑的改造往往是在其建成多年之后进行的，原有主体结构已经完成或基本上完成了沉降，即使新建部分的自重较轻，地基处理亦可适当简化。但若采用的基础形式或施工方式不当，则有可能会与原有主体结构的地基不协调而变形，从而产生不均匀沉降；若新旧结构之间的连接构造不合理，不能满足变形要求或不能有效抵抗地基不均匀沉降引起的内力，则可能会导致结构破坏。

新建部分与原建筑的上部结构起初是相互独立的两个部分，若新建部分的结构布置不合理，只谋求建筑面积的增加，或施工和使用的便利，而没有考虑到建筑物的整体性，则可能会导致安全性方面的问题。例如：为了使用空间的需求而拆除承重构件或改变原结构的传力途径，新增结构未与原结构对齐或采取有效的拉结措施等等。特别是在地震区，多层住宅的新建部分容易在水平地震力的作用下失稳，一旦设置不当就会影响整体结构的抗震性能。新建部分与原建筑的楼面或屋面交接处，还容易出现开裂的现象并引起渗水、漏水等问题，从而影响建筑的正常使用和寿命。

上述问题都需要从改造的设计阶段开始就予以重视，应调查清楚既有建筑的设计资料和实际状况，并根据需要对原结构进行检测、鉴定，进而选用合理的设计、施工方案及构造方式，对原建筑进行改造加固等。同时，为了满足新旧建筑连接处的可靠性、通用性和物理性能等要求，还应根据各地区的情况统一构造节点，采用先进的技术、工艺并简化工序，使改造工程既安全、经济、合理，又便于施工。

3.3 施工体系

首先，必须将既有住宅建筑的工业化改造与住宅工业化纳入统一的生产与施工体系，以达到方便、快捷和节约成本的效果；其次，需要开发出不仅能够保证既有住宅建筑的日常使用，又能方便地进行改造的系统化施工方法，并发展适宜的施工体系。

4 应用情况

近年来，国内已经出现了少量尝试采用工业化或部分工业化方式对既有住宅建筑进行改造的案例。2012年，在北京市海淀区甘家口住宅楼抗震节能综合改造工程中，率先采用《既有砌体住宅工业化抗震加固体系成套技术》（图1），对3幢建于20世纪70年代的5层高、总面积7 536m2的砌体结构住宅楼进行了改造（图2）。工程涉及结构抗震加固、保温节能体系改造和楼顶平改坡等施工项目，采用预制装配式钢筋混凝土外套墙板，应用现场吊装和组拼等工艺对墙体进行了抗震加固，并将保温节能与外立面装饰改造一体化解决，显著提升了建筑物的使用性能和外观品质；之后，拆除原有坡屋面，加固屋面结构，并进行了屋面梁、钢屋架以及屋面瓦的施工。本次改造工程还同步进行了水、电和供热管线的改造更新等，使每户的生活用电扩容两倍，消除了居民的安全隐患并降低了供热能耗。

工业化改造技术在此工程中的成功应用，使建筑物变得更加安全、舒适、低碳、环保，彻底改善了132户居民的居住条件与生活环境，也为此后北京市政府大力推广老旧住宅加固改造工作提供了强有力的技术支持（图3），充分体现了科技引领市场的先进作用。

5 结语

图1 既有砌体住宅的抗震加固成套技术研究试验

图2 北京市海淀区甘家口住宅楼的抗震节能综合改造工程

图3 经抗震加固与保温节能综合改造后的北京市朝阳区农光里住宅楼

随着城镇居民对居住建筑要求的变化和提升，以及既有住宅建筑使用年数的增加，我国在未来数十年间将会有数量庞大的住宅建筑面临维修、改造或淘汰的局面。逐步发展成熟的住宅工业化产业，正可以为这些既有住宅建筑的工业化改造提供大量可借鉴的经验和可利用的资源，使我们能够在周边的有限空间内，在基本保留原建筑主体结构和尽量不干扰居民日常生活的前提下，通过一定的改造措施，提升住宅的居住品质，并合理延长建筑物的使用寿命。

本文借鉴已有的国内外经验，对既有住宅建筑的工业化改造进行了一些探索。现代生活中，人们对于改善居住条件的需求周期相对较短，这与建筑本身使用年限相对较长产生了矛盾。笔者认为，对住宅建筑的工业化改造正好为解决这一矛盾提供了一条理想的捷径，具有非常良好的发展前景。

[1]关于推进住宅产业现代化提高住宅质量的若干意见.中华人民共和国国务院办公厅，1999.

[2]桑小琳,邓雪娴. 多层住宅的改造——旧住宅可持续发展的对策[J]. 建筑学报. 2005（10）: 42-44.

[3] 王峙.住宅建筑改扩建研究[D].天津:天津大学研究生院，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,同济大学建筑与城市规划学院建筑系博士研究生。