装配未来之家

 
 
近年来,我国在经济高速发展的同时,也面临着严重的环境问题。如何协调好技术发展与环境保护之间的关系,已成为建筑行业目前的一项重大任务。位于北京市房山区长阳镇的“金域缇香”是由北京市住宅建筑设计研究院与万科集团共同打造的产业化住宅项目。该项目运用了国内领先的绿色建筑设计理念,同时也实现了BIM和产业化技术的全套应用。
在金域缇香项目中,7、8、9三座楼采用了全预制装配剪力墙, 其余楼则全部装配有预制楼梯。其中,7号楼还设置了先进的基础隔震系统,产业化部位包括外墙、内墙、楼板、阳台、空调板、楼梯、轻质内隔墙,预制率达到了56.6%;8、9号楼地上15~18 层,地下1层,建筑面积共21,000平方米,预制率约为36.7%。另外值得一提的是,由于该项目产业化地上总建筑面积高达26,134 平方米,根据国家相关政策法规,获得了9号楼16层784.02平方米的奖励面积。
前不久,北京市住宅建筑设计研究院在公司内举办的技术交流沙龙,对金域缇香的设计过程进行了详细介绍。院方产业化、BIM与绿建团队的负责人悉数到场,耐心细致地解答了我们所提出的疑问。在会议上,双方就各项高新技术在项目中的应用展开了深入的探讨,并对住宅产业化设计在我国的发展前景做出了展望。
 
                                     
钱嘉宏
北京住宅院副总经理兼副总建筑师
高级工程师
一级注册建筑师
北京市评标专家
住房保障委专家组专家
北京市住房保障决策咨询专家
问:2014年,住宅院与北京万科正式签署了战略合作协议, 共同推动住宅产业化技术在国内的发展。在双方合作的过程中, 你们最大的收获是什么? 
钱嘉宏:实际上我们和万科的合作是从09年开始的。众所周知,作为国内最大的地产上市公司,万科对于产品质量一直有着非常严谨的追求,这些年以来,通过与万科的合作,住宅院在技术能力上的确有很大的收获;另外在这一过程中,我们的市场意识也有了进一步的提高,设计方案能够更加符合客户的要求,满足市场的需要。就工程技术而言,万科集团在绿色建筑和产业化方面的科研投入是非常大的,有一些国际前沿的设计概念与技术,包括与日本前田公司的合作成果,都毫无保留地与我们分享。比如这次在金域缇香项目中运用的隔震技术,万科就特意邀请了来自日本和上海的专家,与我院一同进行探讨。从技术层面和市场层面来说,我 们都是有很大收获的。
 
李俐
公建事业部部长、副总建筑师
高级工程师
一级注册建筑师
北京市住宅产业化技术专家
北京市科委专家库专家
问:能否为我们简单介绍一下金域缇香项目的开发背景与设计理念? 
李俐:金域缇香项目位于北京市西南房山区长阳镇。规划总用地6.6万平方米。地上建筑面积15.64万平方米。项目规划考虑到用地边界和建筑朝向,遵循“和谐分区、均好品质、绿色低碳”的设计,将公共建筑、商品房、回迁房和限价房分和有度,强调项目日照、通风、景观、户型等条件的均好性,同时通过产业化和太阳能等节能环保新技术的运用,实现小区绿色低碳、节能减排的目标。在项目的整体规划中,建筑单体的排布充分利用了地形高差,通过挡土墙实现高差错落变化,使住宅与沿街商业在高度上拉开距离,减少商业人流对居住品质的干扰。规划设计尊重场地性,为了满足北方人的“阳光情结”,场地布局紧紧围绕均好性原则,正南北向布局楼群空间,延续泰式文化传承的风骨,由一条主轴线打造两侧建筑群落的秩序。以文化的符号、场景、实物和空间使人、城市、自然融为一体。在建筑的立面设计上,我们追求相对规整、严谨的效果,以窗作为基础面组织立面关系,利用窗的语言在整个立面上形成独特肌理。此外,针对不同楼型,我们采用了不同的建筑色彩,通过色彩及体块的穿插将建筑的体型进行划分,挺拔高挑的建筑体态塑造了轻盈明快的沿街形象。其中,北侧沿街规划为商业服务设施,面向城市道路的外向型商业,使沿街景观更加具有城市活力。西侧规划体量轻巧的点式高层,并与规划路形成角度,使沿街景观富于立体感,并使住区具有良好的视觉通透性。
 
杜庆
高级工程师
国家一级注册建筑师
问:可持续发展是当今时代的要求,也是目前建筑行业大势所趋。金域缇香项目荣获了国家最高等级的绿色建筑评定,在设计过程中具体都采取了哪些节能环保技术措施? 
杜庆:在方案阶段,甲方就针对这个项目提出了节能环保的要求,所以在每一个环节我们都采取了相应的措施,按照国家绿色建筑评价标准来进行设计。首先,整个项目的人均用地仅为12.88平方米,满足了人均用地不高于15平方米的绿色建筑设计要求。其次,在场地绿化方面,金域缇香的绿地率达到了30.18%,人均公共绿地面积为1.48平方米,远远超出了国家绿建设计标准所规定的人均1平方米。通过对整个小区进行日照模拟计算,据此调整规划设计,使得本地块所有住宅户型及周边地块相邻住宅楼所有住宅户型均满足大寒日2小时的日照时数要求。除此之外,我们还分别对小区夏季、冬季以及过渡性季节的室外风环境进行了模拟,并且通过软件计算来优化设计方案。在夏季平均主风向和夏季室外平均风速下,小区内1.5m高度建筑物周围主要人员活动区域风速主要集中在1.0m/s~2.5m/s,均低于国家标准5m/s,在此风向和风速条件下,地块内部的主要风通道风场流线明晰,无明显涡旋及无风区,室外空气循环较好,有利于灰尘和污染物的消散。在冬季平均主风向和冬季室外平均风速下,小区内1.5m 人行高度,风速分布相对均匀,速度小于2.7m/s,建筑物前后压差不大于5Pa,有利于冬季室内保温。总体上小区内风环境满足舒适性要求。另外对于小区周边的交通环境,我们也进行了充足的调研与分析。地块周围公共交通设施非常完善,距地铁站仅320米,在小区500米的服务半径内有四个公交车站,为居民绿色出行提供了保障。另外,本项目还采取了太阳能热水系统,土建与装修一体化设计施工,透水铺装和下凹绿地雨水积蓄系统、计算机模拟优化室内采光通风环境等多种节能环保技术措施。金域缇香项目满足了各项绿色建筑标准的要求,7、8、9号产业化住宅楼获得国家三星级绿色建筑设计标识——也是我国绿色建筑评价的最高等级,其余住宅楼获得绿色建筑二星设计标识。
 
田帅
科研中心结构主管设计师
问:近年来,BIM技术在我国建筑设计领域掀起了一股行业热潮,作为最早引进BIM技术的设计单位之一,住宅院已经具备了全国领先的技术实力。能否为我们简单介绍一下BIM技术在该项目中的应用? 
田帅:以整个项目中预制率最高的7号楼为例,建筑的内墙、外墙、楼板、楼梯等构件均是在工厂里进行生产,而后运输到现场完成安装的,说得形象一点,就好比用“搭积木”的方式去盖房子。而BIM技术正是以设计方式可视化、智能化、参数化的优势,与产业化住宅的特点很好地结合在了一起,使项目的实施成为了可能。具体来说,BIM技术在金域缇香项目中的应用,主要体现在以下几个方面。第一是指导施工,利用BIM软件工具进行三维模拟,构件连接与楼梯吊装等过程都能够非常清晰地呈现出来,便于施工人员掌握装配流程与施工工艺,也有助于实现设备及人力资源的优化配置。第二是解决施工过程中的难题,比如钢筋碰撞的校核。在使用常规设计方法时,楼板和墙体钢筋之间的碰撞难以事先预知,而BIM软件则通过智能化的检测方式,将所有构件钢筋集合到一个空间模型当中,帮助设计师准确查询钢筋碰撞的位置,便于进行调整。第三,BIM技术还实现了预制构件的参数化设计,以墙体设计为例,在输入墙板尺寸、洞口位置、钢筋直径等一系列数据之后,软件就能自动建立预制构件模型并自动生成施工图纸,后期模型修改时图纸同步更新,节省了二维绘制构件详图的繁重工作,也避免了图纸立面和剖面不一致的问题。
 
李化
公建事业部副主任
金域缇香项目结构负责人
问:据了解,在金域缇香三座产业化住宅楼的设计中, 其中一座还采用了先进的隔震技术。贵公司是如何在同一个项目中将产业化和隔震这两种高端技术结合在一起的? 
李化:我先对隔震结构的概念为大家做一个简单介绍。一般我们最常接触建筑结构体系为抗震结构,而金域缇香7号楼采用了隔震结构。隔震结构运用“隔”的方法,通过在楼体下部设置隔震层,将楼体结构与可能引起破坏的地面运动分离开,从而起到阻隔地震能量的作用。当地震发生时,安装有隔震层的建筑会在地震力作用下进行平动,变化十分微小,在大震情况下,上部结构的平移量只有20毫米,小震下建筑里的人几乎感觉不到。由于加入了隔震设计,7号楼的地下结构与其他几座楼稍有不同,我们专门建造了地下二层作为建筑的隔震层,在这里布置了32个隔震支座。其中隔震垫的高度大概为半米左右, 由7mm厚的橡胶层和4.5mm厚的钢板穿插堆叠而成。隔震支座的工作机理其实非常简单,当地震来临时,整个结构通过隔震垫的剪切变形来消耗地震能量。另外我们还特意在上部结构与基础之间做了隔震沟,为建筑主体预留了足够的位移空间,保证地震时隔震支座的正常工作。隔震支座的施工工艺相对来讲还是比较复杂的。支座下的混凝土支墩尺寸最大为1.7mx1.7m,当这些隔震支座吊装到位以后,下面的混凝土支墩浇筑起来非常困难。为了确保混凝土支墩与支座下端的连接面积达到100%,我们选用了自流性好的高密实度无收缩混凝土,除此之外,施工单位还特意去日本做了调研,并创造出一种全新的支撑体系,采用在支墩外架设钢管支架的方式解决了垫板调平以及支座施工保护的问题。
 
问:目前,装配式产业化设计都适用于哪些结构形式?如何在预制构件的连接上保证安全性? 
李化:目前在产业化住宅的设计中,运用最多的是装配整体式剪力墙结构。实际上我们早在90年代就已经开始接触装配式结构体系。去年年初,标准院联合十一家建筑设计单位共同完成了标准图集的编制工作,我们也有幸参与其中,负责其中两本图集的编制工作。现在对于这种结构体系,我国已经有了一整套比较完善的设计规范及国标图集。装配式结构的主要设计理念是通过节点现浇的方式将预制构件连接在一起,从而达到整体受力的效果。在构件的水平向,通过现浇暗柱进行连接;而水平现浇带——也就是我们常说的圈梁——则为这些构件提供了竖向连接。水平与竖直两个方向的现浇段就如同一个立体框架,将主要预制构件拼接为一个整体。为了验证节点强度, 我院曾与清华大学等单位合作,专门进行了结构的破坏性试验,并根据破坏机理改进了节点的设计,以保证整体结构的安全性。
 
 
凌晓彤
产业化中心副主任
问:与传统的设计与建造模式相比,产业化建筑的优势体现在哪里? 
凌晓彤:首先,我想先针对建造流程对装配式住宅与传统住宅进行一下比较。第一,传统住宅项目具有手工化作业程度高的特点,由于我国人口红利正在消失,建筑业的人工成本开始逐年提高,出于对经济效益的追求,将来势必会有越来越多的开发商把目光转向产业化项目;第二,随着城市居民生活水平的提升,人们对住宅品质的要求也越来越高,用传统方式建造的住宅,其后期维护难以得到保障,而产业化住宅可以实现全寿命周期的维护;除此之外,也是最重要的一点,相较于高污染、高能耗的传统住宅建造模式,产业化项目在建设过程中可以节水、节材80%左右,减少施工用时20%以上,满足了目前全社会倡导的绿色环保、可持续发展的要求。
从设计角度来讲,产业化住宅项目还有一个十分显著的优势, 即全产业链操作。此前用传统模式建造住宅,建筑本身与部品部件的生产过程是完全割裂开的,但是又要组合成完整的住宅产品,在这一过程中各个环节需要相互协调、相互适应,势必会造成很多的浪费。而产业化设计能够将整个产业链中的所有环节整合在一起,并制定出统一的标准,在此标准下进行设计,所有厂家或设计院的产品之间都可以实现相互匹配,最大程度地避免了资源的浪费。模块化和标准化设计则实现了各户型的多样组合,创造出塔楼、板楼、通廊式住宅等多种平面组合形式,这一点对于提高房屋的适应性尤为重要,使得项目能够同时满足规划上的多样化要求。
问:住宅产业化技术在我国的发展前景如何? 
凌晓彤:许多国家的产业化技术实际上已经达到了非常高的水平,比如日本在这方面的发展就相对比较成熟,像“骊住”、“Housetec”等被称之为“建筑巨型商”的企业,在他们产业园区内,你能够采购到所有住宅中需要的产品,然后由厂家生产并在很短的时间内建造完成,整个过程非常节能环保,建筑上的所有主要构件都能进行拆解并重复利用。尽管我国的住宅产业化技术才刚刚起步,但在整个行业内已经取得了很多的共识,一些大型企业也积极地朝着上述的方向发展。我认为建筑产业现代化是我们未来发展的必然趋势,它将引领着建筑业的转型升级。
 
采访:刘馨浓、郦思斯 编辑:刘馨浓
 
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