新型建筑工业化在传统民居建筑活态化保护利用中的应用*——以宜兴周铁社区（村）为例

文/东南大学建筑学院 吴正浩 王海宁 徐小东

0 引言

传统村落原有的“凝冻式”保护模式在实际操作中存在不少问题与困难，不少先行者开始转向“活态化”保护利用，强调对使用者的关心与关注，已逐渐成为学界共识。传统民居建筑作为居民生活的基本载体和村落风貌构成的基本单元，在一定程度上表征了村落的发展潜力。近年来，大量传统民居建筑因居住品质低下而亟待更新。传统村落规划建设实践表明，传统建造模式因技术局限性和劳动力流失无法很好支持量大面广的民居建筑更新；放任居民自我更新则会致使方案不科学或风貌存续被忽视。因此，传统民居更新亟需探索一套既适应传统风貌，满足建筑品质提升需求，同时又易于操作的全新建造思路。

随着预制装配等工业化技术日益成熟，诸多结合工业化制造的优秀实践在乡村不断展开。如谢英俊的“协力造屋”（见图1）、众建筑的“乡村插件家”（见图2）、东南大学正工作室的“梦想居”（见图3）等，无不体现工业化制造集成性和快捷性的优势，并在一定程度上呈现在地性特征。

图1 谢英俊的“协力造屋”

图2 众建筑的“乡村插件家”

图3 东南大学正工作室的“梦想居”

目前，乡村工业化实践主要集中在民居建筑灾后重建或回迁房建设上，一般很少涉及传统民居更新。本文尝试将工业化制造的优势创新性地引入传统民居更新领域，以宜兴市周铁社区（村）传统民居建筑更新为例，通过相关工业化技术的深入应用和建造工序信息模型的研发，初步建立传统民居建筑活态化保护利用的技术构成与实施策略。

1 传统民居建筑更新与新型建筑工业化

1.1 传统民居建筑更新模式

我国长期存在的城乡二元结构导致城市和乡村在建筑建造方式上呈现巨大分野。城市建筑工业化体系相对成熟，但传统民居建筑的建造方式仍停留在以传统技艺和手工模式为主的初级阶段[1]。

以江南传统砖木混合结构民居建筑为例，目前传统民居建筑更新的2种主要方式均无法系统解决其品质提升和风貌维系问题：①聘用传统技艺匠师（木匠、瓦匠、漆匠）等组成的团队对传统民居进行更新（见图4）；②对原有房屋进行拆除再新建砖混结构建筑（见图5）。前者可较好延续传统风貌，但因用材和技术本身限制，无法满足现代生活要求；后者大多以城市类型建筑为范式进行建造，较少关注传统风貌延续。

图4 传统技艺匠师更新传统民居

图5 居民将传统民居拆除新建房屋

从工程全寿命周期来看，现有方式大都缺乏设计与建造层面的系统设计和精确把控。在设计方面，二者的设计策略和技术选择高度依赖主持工匠的经验判断和技能，具有一定的“模式化”和“模糊性”，无法针对未来的多元居住需求进行个性化设计[2]。在建造方面，二者均高度依赖现场手工作业，存在大量现场临时性设计调整与优化。

1.2 新型建筑工业化应用于传统民居建筑更新的优势

住建部于2020年提出新型建筑工业化作为建筑产业的发展方向，旨在进一步增强建筑全产业链同现代先进的工业化和信息化技术的结合度，实现产业升级和绿色转型[3]。装配化、信息化、低能耗是新型建筑工业化的3个显著特点。工程全寿命期系统化集成设计、精细化生产施工是其主要手段。

将新型建筑工业化技术和思路引入传统民居更新中，有利于改进工程技术模式，提升其系统性和完成度：①从风貌保护角度，采用内装工业化可将现场施工对传统民居的破坏程度降到最低，保护其传统风貌；②从性能提升角度，采用新材料的工业化建筑构件、部品与就地取材的地方材料相比，能为传统民居提供更好的结构性能、物理性能和耐久性能；③从设计和建造控制角度，信息化模拟技术可在设计阶段对更新技术模式和工序工法进行直观和有效的模拟推演；④从生态保护角度，预制装配式施工可有效减少建筑施工过程中带来的噪声污染与环境污染等。

1.3 传统建造与工业化制造相结合

以构件作为建筑基本组成单元是民居建筑传统建造和工业化制造建立耦合关系的关键。传统民居建筑天然可进行构件拆分，民居建筑主体结构为抬梁式、穿斗式或混合式木结构，可进一步分解为柱、梁、檩、椽等构件；外围护结构以空斗墙和望砖青瓦屋面为主，可分解为砖、瓦等基本建筑部品。门、窗、木板墙等部品也可进一步拆解为若干木构件。这些构件和部品经由工匠手工“标准化”打造，再到现场安装或铺砌。

新型建筑工业化中理解建筑的重要理念就是“构件”的分类与组合[4]。以装配式住宅为例，建筑被看作一个构件的系统，可进行逐级分解形成层级分明的构件表。通过对不同类型建筑构件的生产、成型、运输、定位、连接、装配、使用的研究，可使建筑设计、建筑施工、建筑运维、修缮改建等阶段建立起有效关联性，形成全过程设计、建造控制[5]。

相似的建造逻辑给二者带来建造层面相互融合的可能性及文化层面的认同基础。在民居建筑更新改造过程中，可新增构件以提升品质，也可对不合宜的传统构件用工业化预制构件进行整体替换或局部更换。此外，考虑到大多数传统村落的地理区位、施工环境和建造技艺水平，大型机械设备和重型材料不适合在传统村落改造中大规模应用，建议采用装配式轻型结构或小型预制构件，并适当糅合手工作业施工。

结合实践经验，新型建筑工业化技术与传统营建相结合是新型建筑工业化应用于传统民居活态化保护利用的适宜技术路径，即采用装配式技术对民居更新中的重点和难点部分进行工厂预制，其他部分则保留传统建造工艺与材料，相关营建过程可通过信息技术确保与设计高度契合。

2 实例探究

2.1 项目概况

为更好探索建筑工业化技术在传统民居活态化保护利用中的应用，选取宜兴周铁社区（村）建筑进行研究。该建筑为1层单坡，占地仅24m2。建筑临河而建，南接乡村公厕，北接1个三开间民宅，同南北两屋共用墙体（见图6）。建筑内部为2个房间，西侧房间为餐厨一体，西墙有小窗但通风采光效果不佳。东侧房间为卧室，卧室小窗紧临邻户加建的辅助用房，房间采光和通风性能不佳。因单坡斜屋顶限制，建筑室内平均高度较低，最低处不足1.5m，建筑屋面因年久失修出现塌陷、渗漏问题。建筑水电皆为后接，管线无序暴露，存在一定安全隐患。业主希望将其改成包含厨房、卫生间、起居空间和卧室的双人居所，在提高整体建筑功能和物理性能的同时，解决采光、通风不足问题，并改善居住品质。

图6 试点建筑外貌

通过整体风貌考量和建筑性能评估，设计保留原有外墙，拆除翻建原建筑屋顶，采用“嵌宅”这一原型展开设计，即在原有墙内重新置入新的兼顾风貌和性能的功能模块，实现建筑活态化保护利用（见图7）。

图7 “嵌宅”——新功能体置入老墙

在新型建筑工业化技术的适宜性应用方面，设计重点关注结合工业化技术模式选择，以及通过建造工序信息模型对设计和建造阶段进行精准控制与再现。

2.2 结合工业化技术的技术模式选择

改造采用预制装配技术和本地建造工艺相结合的策略，主要体现在结构体系更新、功能模块置入、复合墙体优化、设备系统优化等4个方面，如图8所示。

图8 民居更新爆炸分析

1）结构体系更新 考虑到使用空间、采光条件、结构性能的局限，移除坍塌屋顶，并通过置入抬梁式木屋架支撑新屋面，其北侧保持原有屋顶高度，提升南侧檐口高度，以确保符合CECS 360：2013《村镇传统住宅设计规范》中剖屋顶内局部净高不低于2.1m的要求[6]。

2）功能模块置入 由于市政水管位于建筑东侧，故在建筑南部置入卫生间单元模块，东部置入厨房单元模块，完善建筑功能；通过修改内部隔墙和门洞位置，调整功能流线，以保证卧室私密性，并形成更多使用界面；置入可变餐桌-收纳模块，有效利用垂直空间，通过折叠餐桌增加空间弹性。

3）复合墙体优化 建筑外墙分为2类：①建筑东西两侧的毛石穿斗混合外墙导热系数大、防水性能和气密性较差，且自身结构稳定性也因地基沉降有所削弱，这类墙体外立面蕴含村落传统文化和材料信息，需保留并加以利用，可在墙体内侧安装50mm厚ALC板，与原有墙体形成复合墙体，以提升墙体结构强度、热工性能和隔声性能；②墙体与周边建筑共用墙体整体结构性能良好，在其内侧增设保温防水构造层提升热工性能。

4）设备系统优化 通过屋顶抬升，在新屋顶和旧墙体的间隙安装成品高侧窗，为卫生间、厨房、餐厅提供侧向自然采光。将卧室相邻储物间重新开放为天井空间，并在卧室上方屋顶设置成品天窗，为卧室增加自然采光。同时，新的高窗和天窗与原有门窗洞口可有效组织室内自然通风。水电走线方面，将原有外露的水、电走线重新布局，将其与卫生间模块、厨房模块、复合墙体整合设计。

2.3 工序设计与工序模型应用

传统民居建筑营建方式复杂，其活态化保护过程夹杂已建部分和改扩建部分，故其复杂程度远高于城市住宅类已高度定性化的建造方法。为更好地提升在地建造的完成度，在传统方案、施工图设计及节点构造设计的基础上，进一步应用施工工艺和展开工序设计（见表1）。

表1 民居活态化保护利用工艺和工序设计

本文对设计中常用的建模软件Trimble SketchUp进行二次开发，形成“建造-设计”一体化辅助设计插件工具，使设计阶段可模拟真实建造过程中的具体工艺和工序，并能进行直观和有效的模拟推演（见图9），进而形成“设计-建造模拟-设计”的循环修正模式。在施工阶段，该模型可进一步扩展，在地可视化指导施工过程。

图9 “建造-设计”一体化辅助设计插件工具界面

3 结语

传统民居建筑因建造年代、材料、技艺、使用状况及未来使用人群等因素的不确定性，需要有针对性地提出更新策略。通过实践探索，提出结合新型建筑工业化的传统民居建筑更新的工程思路。

传统民居建筑更新应遵循设计集成系统化、营建技术工业化、工艺工序信息化3个原则：①应综合风貌延续、性能提升和功能优化等对民居建筑进行系统设计；②在民居建筑更新的技术路径选择中尝试采用新型建材、装配式构件；③通过工序信息模型强化设计建造层面的深度优化，同时建立设计方和施工方之间的有效信息传递。

在实施策略层面，工程具体展开之前需对村落情况、业主需求和建筑现状进行充分认知与分析后再进行总体策略规划。在深化阶段，需结合具体需求选择工业化技术模式，并通过工序设计和工序模型的建立调整和验证构造设计。在施工阶段，设计方需提供施工图纸、工序模型对现场施工进行指导。由此形成对民居建筑设计、精细化建造考量及充分的设计信息传达（见图10）。

图10 基于新型建筑工业化的传统民居建筑更新的工程思路

量大面广的传统民居建筑不能以“凝冻式”的方式进行保护，其生命力和文化价值应体现在适应时代需求的良好品质之上[7]。因此，本文通过实践提出一种结合传统营造，将新型工业化技术引入传统民居建筑活态化保护更新中的创新思路。通过系统集成设计，在设计层面提供更高效的技术模式选择，同时通过信息化技术进一步深化建造细节，提高施工效率和完成度，在保留民居建筑文化遗产价值的前提下，有效实现功能性与物理性能的整体提升。