基于开放建筑理论的既有住宅改造方法研究——以北京地区为例

高朋辉， 欧阳文， 李珊珊

(北京建筑大学 建筑与城市规划学院， 北京 100044)

20世纪80年代以来，中国城镇化发展迅速，城市人口激增，城市住宅大规模建设. 在工业化快速建设的过程中，静止的居住环境与不断变化的居住需求之间的关系、标准化的住宅产品与使用者个性化需求之间的关系没有得到政府和业界的足够重视，使得大量住宅后期改造的潜力极其有限. 随着生活水平的提高，人们对住宅品质的要求也逐步提升. 而随着中国住宅数量爆发式的增长，可以预见这些住宅必将逐步面临亟待改造的境遇. 作为现代建筑理论的一部分，开放建筑的设计理念着眼于未来，更大程度地将“人—时间”的因素加入住宅的设计当中，其目的是在既有住宅更新的过程中提高住宅的适应性，以便在未来不同时期满足人们的不同诉求. 从早期以荷兰为主的各国对使用者个性化需求的研究，到日本等国对长效住宅设计策略的研究，尤其是该方法框架下的住宅更新范例. 开放建筑以一种“开放”的态度看待建筑、设计建筑、改造建筑，其理论应该在建筑领域广泛应用，给中国既有住宅的改造提供了新的思路.

1 我国既有住宅改造现状

1.1 库存数量大，建造速度快

改革开放以来，中国城镇化水平从1978年的17.92%提高到2017年的58.52%. 2017年12月末，全国商品房待售面积58 923万平方米，库存量和消化库存所需时间均创新高. 此外，中国统计局发布的2017年全国房地产开发投资和销售情况数据显示： 2017年全国商品房销售面积169 408万平方米，比2016年增长7.7%. 中国住宅正以年均数亿平方米、数万套的数量爆发式快速建设[1]. 由此可见，中国既有住宅库存量大，新开发住宅建造速度快速，既有住宅改造任务艰巨.

1.2 住宅功能无力满足新生活需求

中国人对于家的第一印象就是“房子”，对于中国人来说住房具有投资大、不易更换的特性. 大部分住宅内部空间及房间数量有限，空间功能明确单一、构件生产规模化. 住宅设计的标准化反映出建筑师对千篇一律、一成不变的居住方式的假设，这与人们丰富多彩的、日益变化的生活需求是相悖的. 因为随着人民生活水平不断提高，人们对于居住环境的要求随之提高. 同时，二胎政策实行、隔代抚养的现状、居家养老的需求必然带来家庭人口数量和结构的变化，原有的住宅逐渐不能满足生活变化的需要，功能空间和生活方式之间的矛盾日趋激化.

1.3 住宅维护与改造困难

住宅设计上过多规范的限制和装修上的较少制约，造成大量的重复性拆建和“野蛮”装修行为，对住宅建筑造成了严重损害，浪费了大量的人力和物力. 从实际情况上说，住宅上下水管道直接穿过楼板，导致上下楼层漏水的情况比较严重，并且检修困难；强弱电管线，水管埋入住宅结构，在更新换代过程中不断对其造成损害；住宅结构以墙体承重为主导致内部空间改造难以进行. 如何基于居住行为的多样化、生活方式及需求的改变进行既有住宅的改造将是一个巨大的难题.

2 开放建筑理论在中国住宅建设中的实践探索

2.1 开放建筑理论的核心

开放建筑理论始于第二次世界大战之后，历经五十余年的探索与发展，形成了包括规划设计、建造施工、城市形态、建筑构造与建筑教育的丰富理论体系.

19世纪60年代末，荷兰学者N.John Habraken教授首次提出“支撑- 填充”的概念，即将建筑构件分类分级，相对稳定且为下一层级变化提供条件的建筑构件被称为支撑体；能够灵活变化而不影响上一层级稳定的建筑构件的结构被称为填充体(图1). 通过这种建筑构件的分级处理，为住宅的多样性和使用过程中的改变创造了条件. 这使得工业化体系中建筑物在快速建造中有了更多的灵活性，同时有助于公众参与到住宅建筑的设计当中[2].

图1 改造内装系统Fig.1 The retrofitting of interior system

2.2 开放建筑理论在中国住宅设计中的实践历程

开放建筑理论进入中国建筑界，包含若干重要事件：20世纪80年代南京大学鲍家声教授在无锡郊外设计建造了第一个支撑体住宅项目；2002年贾倍思教授在中国香港设计建造了具有使用可变性的中半山“贾宅”；2010年刘东卫教授主持建造了雅世合金公寓项目，该设计综合考虑了中国居民对建筑的使用状况、中国建筑开发商的盈利等因素，将开放住宅方法与中国国情紧密结合起来，并提出百年住宅的概念；2012年第十八届国际开放建筑会议在北京召开，标志着我国开放建筑进入了崭新的实践阶段[3].

2.3 开放建筑理论对于既有住宅改造的指导作用

开放建筑以一种“开放”的态度看待建筑、设计建筑、改造建筑. 它建立在对变化的两种假设之上，并基于变化对建筑进行分层. 第一，建筑中不同构件使用寿命不同，主体结构寿命在良好维护的情况下可达到100年，内装及管线使用寿命约20年. 因此，建筑的结构体在全生命周期内需做到高耐久度可长期使用，内装及管线灵活更换. 第二，使用者对建筑使用方式的不同将带来内部空间的变化. 具体到住宅内，家庭结构的改变和居住者的改变均可能带来住宅内部空间的变化. 因此，住宅需做到公共部分可长期使用，套内空间根据使用者需求灵活改变，这两类变化正是既有住宅改造的诱因. 开放住宅将变化和稳定的要素分层分别处理的方法，对改造活动有指导意义[4].

3 基于开放建筑理论的既有住宅改造试验性探索

3.1 既有住宅研究模型的确立

中国既有住宅种类繁多，不同地区住宅类型千变万化，但是住宅的基本结构和功能布局并无天壤之别. 本文分析北京既有住宅类型，选取数量最庞大的多层住宅和高层住宅进行改造设计研究.

3.1.1 多层住宅

多层住宅集中出现在中国城镇化建设初期. 尤其是20世纪80—90年代，大多国有企业、中央企业给职工提供住宿，统一建设了大量的多层住宅. 这些住宅多数建筑质量较好，但在功能方面已不能满足现代人的生活需求. 本文选取问题较为严重的筒子楼进行研究.

“筒子楼”是中国老一辈青年工人、教师住宅的典型. 筒子楼内没有独立的厨房、卫生间，卫生生活条件差. 其中目前仅北京申请改造的筒子楼就有900多幢，建筑面积达200多万平方米，涉及住户近6万. 筒子楼的改造研究迫在眉睫. 笔者调研了北京多个筒子楼，并以此为基础，进行了试设计研究，以探索开放建筑理论在多层住宅改造中的思路和方法.

3.1.2 高层住宅

我国是世界上每年新建建筑量最大的国家，每年新建住宅面积约20亿平方米. 21世纪起，中国新建住宅建筑大部分为高层建筑. 这些住宅面积紧缩、功能不够齐全，不能适应不同家庭需求以及应对建成后使用者居住习惯等的变更. 同时，它们多采用剪力墙结构，电线、管线多预埋在结构主体内，或借助湿作业与主体结构联结. 室内布局的调整、管线的更换均将对结构产生不同程度的影响.

本文选取位于北京东二环的某高层住宅楼作为模型，以探索开放建筑理论对高层高密度住宅改造的意义.

图2 建筑分层体系Fig.2 Building stratification system

3.2 既有住宅改造的试验性设计

3.2.1 分层改造策略

根据开放建筑“层级”理论，对建筑进行重新分层，使各层相互独立，互不干扰，并逐层进行设计[5](图2).

1)主体结构层，包括承重横墙、围护墙体和分户墙. 设计中尽量减少对该层的改变.

2)管线层，主要包括水、电管线. 采用同层排水技术，将地面架高，借助Matrix体系将水管、电线组织在架高的空腔内，使其与结构主体脱离.

3)内装层，包括户内隔墙、门窗和厨房卫生间设备. 该层可变程度最高，所有产品均为工业化、标准化产品. 同时建立产品库，帮助使用者根据需求进行选择. 试设计主要针对套型内部空间划分方式[6].

3.2.2 多层住宅改造设计:横向打通- 纵向竖井- 多分割式

在对北京某高校筒子楼的调查中，居民普遍反映，住宅开间及室内面积小，功能空间呆板无变化，没独立厨房、卫生间，使用不方便，已经不能满足现代的日常生活需求.

图3 改造多样性研究Fig.3 Research on building diversity transformation

针对调查中发现的问题，逐层进行设计.

1)主体结构层：住宅建筑结构为横墙承重的砖混结构，采用在承重墙上开洞加梁的方式对结构进行处理，从而打通相邻套型，解决单个套型室内面积较小的问题.

2)管线层：针对原有建筑没有独立厨房、卫生间的弊端，在套型沿走廊一侧设置竖向的管道井，这种做法给室内空间保留了更高的灵活性. 同时，厨房、卫生间结合管道井集中设置，其他空间能够自由布置，并且在未来的使用过程中能够根据不同人群、不同生活习惯及不同需求随时改变，大大提高了住宅的适用性和灵活性.

3)内装层(主要针对套型空间进行设计)：通过对基本空间单元的分析和组合，设计5种备选户型Type-A，Type-B，Type-C，Type-D，Type-E(图3). Type-A为单开间户型，面积最小，建筑面积21.6 m2，可提供给1～2名单身青年或夫妻居住. Type-B为并排的两开间户型，户型建筑面积43.2 m2，可布置两个单独的卧室，或一个卧室一个书房，可满足简单的三口之家居住使用. Type-C为并排的三开间户型，户型建筑面积64.8 m2，可满足四口之家居住使用. Type-D是位于“筒子楼”中间过道端头的户型，建筑面积72 m2，可满足四口之家居住使用. Type-E是位于“筒子楼”中间过道端头连续打通的两个开间，建筑面积100.8 m2，属于最大的使用户型，可基本满足上下三代居住使用. 本设计为每种户型设计三种室内布局，满足个性化需求.

3.2.3 高层住宅改造设计：可变隔墙- 走廊管井- 多分隔式

选取北京东二环某高层住宅楼进行改造. 调查中居民反映，该建筑户内水管主要埋在地板下，公共管道穿越楼板布置，在漏水发生时检修十分困难. 部分居民认为卫生间与厨房的位置不合理，但因二者管线复杂，改造中难以挪动. 此外，少数居民反映户内剪力墙与非承重的隔墙特征不明显，改造中难以区分.

针对调查中发现的问题，逐层进行设计.

1)结构层：在改造中保持不变；隔墙换成了与主体结构脱离的钢筋龙骨轻质墙或可移动墙，以便居民在使用过程中方便改变房屋的空间布局性.

2)管线层：沿公共走廊设置集中的主管道井便于检修.

3)内装层：在标准层中选择基本户型(建筑面积82.3 m2)进行改造设计，提供3种不同布局. Type A，两室两厅一厨一卫格局，厨房位于北侧中间部位，卫生间位于入口右侧，卧室内空间较大. Type B,三室两厅一厨一卫格局，入口右侧，卫生间集中布置，紧挨卫生间，设置开放厨房，北侧可多一书房. Type C，两室两厅一厨两卫格局，入口处设置卫生间，主卧内也设置卫生间，衣帽间，提高主卧的规格(图4).

图4 改造后户型的可变性Fig.4 Variability of the house after renovation

4 结论

本文以北京地区为例，尝试运用开放建筑理论对既有住宅进行改造设计研究. 依托开放建筑“层级”理论，对建筑进行重新分层，使各层相互独立，互不干扰，并逐层进行设计. 选取现存量大、问题严重的多层住宅和高层住宅进行案例研究. 多层住宅采用“横向打通- 纵向竖井- 多分割式”模式进行人性化改造设计，解决既有多层住宅开间及室内面积小，功能空间呆板无变化，没独立厨房、卫生间，使用不方便等问题. 高层住宅采用“可变隔墙- 走廊管井- 多分隔式”模式进行多样性改造设计，解决上下层漏水、卫生间与厨房的位置不合理等问题. 通过开放建筑理论，对既有住宅中多层住宅、高层住宅的改造设计研究，结果显示均能解决现存的各种问题. 由此可见，开放建筑理论对既有住宅改进具有一定的适应性和可行性.