装配式高层住宅户型“1+N”模块化体系论文_孙佳临 李明

一、前言大力发展装配式建筑是当前国家经济转型、社会发展的必然，是后工业时代建筑产业升级的方向，也是对传统设计、建造模式的重大变革。对建筑设计行业来说，需要改变传统设计模式，开创新的思路和方法，适应建筑产业化要求，向标准化、模块化设计方向改进，使建筑产品实现经济高效、绿色环保、系列化和集约化。模块化设计的原理是，在对一定范围内的不同功能或相同功能、不同性能、不同规格的产品进行功能分析的基础上，划分并设计出一系列功能模块，通过模块的选择和组合构成不同的产品，以满足市场的不同需求。模块具有相对独立性、互换性和通用性三大特征，模块化设计适用于可大规模重复生产的工业化产品，并且只需更换和修改某些模块，就可对产品进行改进和升级。模块化设计能赋予产品非凡的生命力和巨大的改进潜力，是后工业时代的一切设计领域中绿色、高效的新型模式。本文从模块化设计方向探索适应高层装配式住宅的户型设计模式。二、现状随着我国城镇化快速发展，居民住房刚性需求日益突出。根据调查，每年全国房地产市场销售量最大的都是刚需型高层住宅。虽然刚需住宅的建设量大，但住宅品质却不高，当前市场上的高层住宅产品普遍存在以下一些问题。1.开发商追求产品差异化导致户型繁杂，同类户型的各项经济指标差别较大。2.建筑施工过程依赖传统手工作业，施工误差大，建造质量难以保证。 3.产业链脱节，设计精细化不足，建造完成度差，大量的毛坯房只能算半成品。4. 缺少发展思维，在设计和建造中不考虑多样性需求和产品的生命周期变化。因此，居住者和购房者对住宅的建造质量、得房率、功能空间利用以及个性化需求等方面提出的改进要求比较强烈。由于刚需型住宅户型雷同，建设量大，重复率高，可以在装配式建筑体系下，实现通用化和系列化。我们可以从刚需型高层住宅入手，研发装配式住宅户型模块化体系，改进现有住宅产品的不足，适应市场需求。使住宅产品逐步向提升品质，增加技术含量，满足不同客户的文化生活品位等方向延伸。三、装配式住宅特点刚需型住宅不应是简单、低端的代名词，新型的装配式住宅应该具备以下特点：1. 整体预制装配式建造，提高建筑质量，积极应用新型材料、新兴技术，适应未来社会需求。2. 功能空间有一定的可变性，居住者可根据自己的需要来设置用途，实现一定程度上的多样适应性。3. 建筑装修一体化，注重精细化设计，增加居住便利性，提升居住者的生活品位。上述特点，需要遵循标准化设计理念，建立模块化的户型体系，把住宅做为工业产品来设计。建筑设计从标准模数化入手，使部品部件的设计实现模块化组合，建筑空间模块以最少的规格提高兼容性，利于组合拼装。通过结构优化，保证内部空间最大自由度，结合一体化装修实现 “一户多型”住宅。通过以上手段，将户型功能空间进行模块化分解，建立一种可以多样组合的住宅模块化体系。四、“1+N”模块体系住宅的最基本功能是居住，不论户型如何变化，始终要满足居住需要。通常我们会将住宅空间分为起居空间和休息空间两大部分。卧室是供人休息的空间，是住宅中必须具备的基本空间，其功能一般没有太多变化。而起居空间泛指住宅内供人日常活动的空间，随着生活水平的提升，人们对起居空间的开放性、功能性有各种各样的需求，因此休闲、娱乐、餐饮等空间会越来越多变，住宅户型的千变万化，其实主要是这个空间的变化。因此，我们可以把住宅户型拆分为一个相对固定的卧室模块加一个比较自由的大起居模块，这个大起居模块以标准化的厨、卫、阳台等子模块进行填充、组装，基本上就可产生多种组合形式的户型产品。我们将这种模块体系称为“1+N”模块体系，“1”代表一个固定模块，“N”代表多种可变组合的自由模块。建立模块化体系可以改进设计方式，提升住宅品质。我们选取刚需住宅中常见户型，研究户型应用“1+N”体系模块化设计的可行性。五、模块规格 “1+N”体系中的固定模块，是最重要的模块，根据对大量户型的分析，结合人体工程学原理及标准家具规格将卧室基准开间尺寸确定为3300mm，满足使用功能需要，在此基础上，“1”模块能以1M模数为单位进一步扩展以适应各种面积区间的户型。自由模块即“N”模块，要容纳起居、餐厨、卫生间、阳台等功能，以及书房、次卧等。这个大空间的开间进深尺寸的确定，需要考虑和“1”模块以及厨房、卫生间、阳台等子模块的对接兼容性，同时还要考虑空间实用性和结构合理性等因素。厨房、卫生间、阳台等子模块的尺寸按照净尺寸控制模数，其规格需要参考人体工学原理和配套部品、家具的尺寸，以及研究人的日常生活行为动线等，可采用集成厨房、集成卫浴，产品规格种类不应过多。“N”模块内原则上尽可能少布置承重墙体和柱、梁，以轻质隔墙和隔断及家具分隔空间，保持模块的互换性和通用性，尽量用同样的模块，组合不同的空间。 根据相关国家规范的规定，建立建筑高度33m以下、33-54m、54m-100m等不同区间的垂直交通体系，对楼梯间、电梯、防烟前室、机电管井的尺寸制定统一规格，针对不同的住宅单元形式，整理出几种标准的交通模块，实现与户型模块的接口兼容，同时满足消防疏散、结构合理性、面积经济性等要求。六、模块化与SI体系剪力墙体系的高层住宅室内会出现钢筋混凝土承重墙，使空间分隔的自由度受到较大限制。混凝土框架结构和钢结构在室内暴露较多结构柱、梁，对空间布置也有一定影响。根据几种结构体系的优缺点，模块化户型平面布局应尽量规整，最大限度的减少凸凹变化和异形构件，减少室内的承重墙、柱和梁，结构构件尺寸按照标准模数设计，规格尽量统一，减少种类。结构体系规整优化，可以更好的适应户型模块化设计，以及实现建筑装修一体化。装配式住宅模块化设计必须依靠SI体系，也就是支撑体与填充体分离的体系。主体结构确定后，内部隔墙、设备电气管线、卫生间、厨房以及各装修部件作为填充体与主体结构分离，采用干式工法进行施工安装。这样填充体可以自由变更位置以适应户型空间需要，也给后期的改造、维修、更换提供了便利条件，大大改善了住宅的耐久性、可变性和可更新性。SI体系能够形成住宅部品专业化、社会化的大生产体系，把传统住宅建筑中大部分施工现场的作业转移到工厂，用生产的部品组装住宅， SI住宅的主要建筑技术，包括架空地面、吊顶，管线分离、自由隔墙，同层排水，整体卫生间、整体厨房等等。应用上述技术可以解决住宅全生命周期和全客户群的适应性问题，因此SI体系是实现住宅模块化体系的技术支点。 SI加模块化体系除了实现住宅的长寿化，也是一种体现客户参与的新型住宅模式，客户可根据需求来选择适合自己的住宅户型，开发商也可以根据不同市场客群来细分产品，针对需求多样性，为市场提供一户多型的产品，延长住宅的生命周期，节省社会资源。七、户型方案以混凝土剪力墙结构高层住宅的常见户型为例，将“1+N”模块化原则贯彻其中，验证模块化设计模式。我们选取90、110平方米两种面积户型，根据调查数据显示，这是当前大多数刚需型购房客户首选的面积段，因此也具有普遍性和可推广价值。基本户型一（如图1所示）：紧凑型三室，套型建筑面积约92㎡。（虚线内即模块“1”）这是目前市场上较为常见的户型，也可以满足大多数两口和三口之家的居住需求。在此基础上，针对置业者中不同年龄、不同文化层次、不同生活习惯的客户进行模块化分解研究，通过N模块内厨房、卫生间、阳台等通用子模块的组合变化，使本户型可以衍生多种布局形式丰富产品线，适应不同客户需求，而预制构件和部品的规格、种类基本不变。由于采用了通用率和互换性高的模块及构件部品，可以适应规模化工业化生产。（如图2所示）基本户型二（如图3所示）：舒适型三室，套型建筑面积约110㎡。（虚线区域即固定模块“1”）该户型面积较大，还可以有更丰富的变化，对于有改善型购房需求的客户来说，可以有更多的选择，比如在“1”模块内，也可以实现增加卫生间或衣帽间等变化。对于居家养老、二孩家庭等社会关注热点，“1+N”模块化体系可以利用模块增减和组合，衍生更多的适应性产品，例如在必要时可衍生出四室二卫的户型。（如图4所示）从上述案例可以看出，1+N模块体系适应性非常强，其中的固定模块也可以具有多种变化，结合SI体系和一体化装修，可以实现一户多型。而且如开放式宽厅、餐厨合一等形式，使户型更适应现代生活。不仅可以满足同一个家庭不同时期的生活需要，还可以满足同一时间内不同的客群对居住品质的需求。八、总结长期以来，住宅建筑的设计、生产、施工、装修、运维等各级产业链是脱节的，而且升级阻力大。推广和发展装配式住宅建筑，其根本目的就是通过工业化大生产，改变低水平低效率的手工作业建造模式，提升建筑质量，适应人们对生活品质新的需求。我们提出的“1+N”模块化体系，将住宅户型纳入标准化研发模式中，大大减少了设计的盲目性和重复性工作。模块化体系的优点在于：1.系列化和通用化程度非常高。通过模块变化衍生出多种户型，组合方式多变。2.户型产品的生命力强，模块体系建立后，可以持续改进模块，不断完善产品。3.户型利用率高，改进潜力大，可通过替换模块在多个项目中连续使用。4.提高了住宅产品的标准化，有利于一体化设计及产业链的整合。5.便于部品的规模化生产，满足装配式住宅以及将来百年住宅的建造要求。

论文作者:孙佳临 李明

论文发表刊物:《中国建筑知识仓库》2019年02期

论文发表时间:2019/8/13

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