張靜怡　樊則森

摘要 對(duì)北京市裝配式住宅的發(fā)展歷程進(jìn)行梳理，剖析各階段裝配式住宅建筑的設(shè)計(jì)技術(shù)特點(diǎn)，用典型建筑予以例證，以期對(duì)北京未來(lái)的裝配式住宅建筑實(shí)踐產(chǎn)生積極的作用。

關(guān)鍵詞 北京市 裝配式住宅 歷史發(fā)展

0引言

上世紀(jì)50年代初，北京市開(kāi)始推行“發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)、機(jī)械化施工、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)”的建筑工業(yè)化模式。60年代，全市在實(shí)現(xiàn)住宅工業(yè)化方面做了許多努力。到70年代，產(chǎn)生了多樣化的裝配式住宅體系。80年代，裝配式住宅得到大規(guī)模應(yīng)用。概括而言，北京市裝配式住宅的歷史發(fā)展大體經(jīng)歷了1950～1960年代技術(shù)探索時(shí)期、1970～1980年代結(jié)構(gòu)體系多樣化時(shí)期、1990-2000年代停滯時(shí)期三個(gè)階段。

1 1950～1960年代——技術(shù)探索時(shí)期（1950～1970年）

新中國(guó)成立后開(kāi)始大規(guī)模的經(jīng)濟(jì)建設(shè)，城市住宅面臨嚴(yán)重短缺，建筑業(yè)發(fā)展落后，我國(guó)開(kāi)始向發(fā)達(dá)國(guó)家學(xué)習(xí)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。1955～1960年，前蘇聯(lián)派來(lái)多名建筑工程專家來(lái)京指導(dǎo)工作。國(guó)內(nèi)專家開(kāi)始了工業(yè)化試點(diǎn)、編制長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃、籌建研究所和預(yù)制構(gòu)件廠等工作。

1.1本階段裝配式住宅建筑設(shè)計(jì)技術(shù)特點(diǎn)

1.1.1預(yù)制構(gòu)件從小型走向大型，規(guī)格逐漸標(biāo)準(zhǔn)化

1953年開(kāi)始生產(chǎn)小型預(yù)制構(gòu)件，1954年設(shè)計(jì)出方孔空心板、過(guò)梁、樓梯、溝蓋板等預(yù)制構(gòu)件。后為提高吊裝效率，構(gòu)件逐漸走向大型化，如長(zhǎng)向預(yù)制板開(kāi)始代替短向預(yù)制板和大梁組成的樓蓋。預(yù)制構(gòu)件的大型化變成了推動(dòng)裝配式住宅發(fā)展的首要條件。

50年代后期到60年代，北京市建筑設(shè)計(jì)院在探索預(yù)制構(gòu)件的定型化方面做了一系列工作，編制了“通用構(gòu)件圖集”。1964年在北京市建委領(lǐng)導(dǎo)下，北京市編制出適合混合結(jié)構(gòu)構(gòu)件的通用圖集，通用圖集的使用有利于預(yù)制構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化與定型化。

1.1.2受承重體系和標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的影響，產(chǎn)生了單一的戶型平面布局

1955年，北京市第一套住宅通用圖（二型住宅）開(kāi)辟了戶型標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)先河。初期的工業(yè)化住宅普遍由三道縱墻承重，具有平面布局靈活、結(jié)構(gòu)構(gòu)件類型最少和利于機(jī)械施工的優(yōu)點(diǎn)。60代初，由于縱墻承重極大地削弱了經(jīng)濟(jì)性，橫墻承重的結(jié)構(gòu)方案成為主流趨勢(shì)。此階段大部分住宅平面墻體布置縱橫平齊。戶型設(shè)計(jì)缺乏多樣性，居室開(kāi)間進(jìn)深尺寸、大小房間組合單一。

1.1.3墻體材料經(jīng)歷了磚材一大型砌塊一大型板材的過(guò)渡

建國(guó)初期，墻體材料大量使用粘土磚手工砌筑。1955年，一些住宅的墻體材料被工廠生產(chǎn)的砌塊所代替。當(dāng)工業(yè)化程度更高的其他類型建筑出現(xiàn)后，因砌塊吊次多，還需要抹灰，不能適應(yīng)大型吊裝機(jī)械，砌塊建筑的發(fā)展受到限制。外墻也漸漸從砌塊堆砌發(fā)展到大型預(yù)制輕型板材，施工效率顯著提高。

1.2典型建筑

1.2.1西便門(mén)住宅——二型住宅

1 955年，在前蘇聯(lián)專家的指導(dǎo)下，北京市建筑設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)了第一套住宅通用圖——二型住宅，西便門(mén)住宅是其中一個(gè)代表案例。單元平面（圖1）一種為五開(kāi)間一梯二戶，另一種為一梯三戶。二型住宅為蘇式密排屋架坡頂，樓板為預(yù)制鋼筋混凝土方孔板，樓梯踏步板、休息板均為預(yù)制。

“二型住宅”首次提出了住宅的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，為工業(yè)化住宅的戶型設(shè)計(jì)提供了借鑒。然而，設(shè)計(jì)過(guò)于強(qiáng)調(diào)統(tǒng)一的尺寸，樓梯也采用與房問(wèn)同樣的開(kāi)問(wèn)，房間面積普遍偏大，在使用上造成浪費(fèi)。此后專家結(jié)合當(dāng)時(shí)條件，對(duì)“二型住宅”的設(shè)計(jì)進(jìn)行了合理的修改，以適應(yīng)建國(guó)初期北京市的經(jīng)濟(jì)條件。

1.2.2月壇西洪茂溝住宅——裝配式大型砌塊

1957年在北京西郊月壇西洪茂溝進(jìn)行了裝配式大型砌塊實(shí)驗(yàn)住宅的建設(shè)，構(gòu)件的預(yù)制率較高，除房屋基礎(chǔ)外，主體結(jié)構(gòu)體系全部預(yù)制安裝。該住宅采用3道縱墻承重方案，內(nèi)外墻砌塊均在機(jī)器砌塊工廠大批量生產(chǎn)，每戶間的輕質(zhì)隔斷采用預(yù)制空心板墻（墻體連接處理見(jiàn)圖2）。此外，屋頂材料采用預(yù)制鋼筋混凝土波浪型大瓦，方便預(yù)制安裝。

該實(shí)驗(yàn)住宅的墻體施工是對(duì)傳統(tǒng)手工砌筑的機(jī)械化改良，采用小型機(jī)械吊裝這種較簡(jiǎn)單的工業(yè)化方式，適合北京市建國(guó)初期的形勢(shì)，是一種“因地制宜”的創(chuàng)新，初步體現(xiàn)了工業(yè)化施工的優(yōu)越性：砌塊不受季節(jié)影響，在節(jié)約了大量勞動(dòng)力的同時(shí)提高了砌塊的質(zhì)量；在保證工程質(zhì)量的前提下大幅度縮短了工期。此后，裝配式大型砌塊在全國(guó)中小城市大量推廣。

1.2.3水碓子住宅——振動(dòng)磚板

1964年在水碓子小區(qū)試建兩個(gè)建筑群，對(duì)振動(dòng)磚板試點(diǎn)工程進(jìn)行擴(kuò)展。設(shè)計(jì)結(jié)合裝配式建筑特點(diǎn)，建筑體型簡(jiǎn)單整齊，縱墻與橫墻全部對(duì)齊貫通，外墻用非承重的輕質(zhì)保溫板，對(duì)開(kāi)設(shè)門(mén)窗洞口及安排陽(yáng)臺(tái)位置也有較大的靈活性。

振動(dòng)磚板住宅與上世紀(jì)60年代北京的建筑材料生產(chǎn)水平和供應(yīng)能力、預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)情況、建筑機(jī)械化的水平等條件是相適應(yīng)的，它對(duì)傳統(tǒng)粘土磚進(jìn)行機(jī)械化的加工，擺脫了復(fù)雜的手工濕作業(yè)，為新材料的預(yù)制大型墻板研究開(kāi)辟了道路，促進(jìn)了從半裝配化到全裝配化的過(guò)渡。

2 1970～1980年代——結(jié)構(gòu)體系多樣化時(shí)期（1970—1985年）

1973年北京市建工局初步規(guī)劃5層以下住宅首先選用砌塊；5層大板住宅可從目前每年3～4萬(wàn)m²擴(kuò)建到30萬(wàn)m²；高層住宅10～12層可試用裝配式大板；16～20層進(jìn)行現(xiàn)澆滑升模板和快速脫模大板的試點(diǎn)建設(shè)，16層裝配整體框架和升板結(jié)構(gòu)擴(kuò)大試點(diǎn)。1974～1975年對(duì)四類普通高層住宅體系（框架一剪力墻、滑動(dòng)模板、大模板、裝配式大板）分別開(kāi)始試驗(yàn)和試點(diǎn)，探討在北京大量建造住宅的發(fā)展途徑。1978年以后，北京市掀起了廣泛的住房建設(shè)熱潮。

2.1本階段裝配式住宅建筑設(shè)計(jì)的技術(shù)特點(diǎn)

2.1.1多種工業(yè)化住宅結(jié)構(gòu)體系共同發(fā)展，逐步形成標(biāo)準(zhǔn)化與多樣化的住宅設(shè)計(jì)

上世紀(jì)60年代，絕大部分工程為現(xiàn)砌磚墻混合結(jié)構(gòu)。70年代后由于墻體改革和高層建筑的發(fā)展，出現(xiàn)了大板、大模、框架等結(jié)構(gòu)體系。

大板體系：此種體系是在振動(dòng)磚板基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。1977年開(kāi)始研究高層大板體系，按體系定型方式，先確定參數(shù)、基本間和基本單元，在此類基礎(chǔ)上定型各類構(gòu)件用以組合各種平面，有板式和塔式兩種平面。

大模體系：1974年由于高層建筑的發(fā)展，出現(xiàn)了大模建筑體系。針對(duì)住宅變化的規(guī)律，綜合歸納出一套統(tǒng)一建筑參數(shù)的定型構(gòu)件和一套節(jié)點(diǎn)構(gòu)造。其特點(diǎn)是：參數(shù)、構(gòu)件、節(jié)點(diǎn)構(gòu)造是統(tǒng)一的，而住宅設(shè)計(jì)是可變的、多樣化的。

框架體系：北京的框架結(jié)構(gòu)住宅的預(yù)制形式分為兩種，一種是板、梁、柱及抗震墻等構(gòu)件預(yù)制，在接頭處現(xiàn)澆成為整體。另一種是我國(guó)70年代中期開(kāi)始試建的框架輕板住宅，以框架承重，墻體只起圍護(hù)作用，利于各種輕型墻體材料和工業(yè)廢料的使用。

70年代后，大板和大模板兩種體系已形成相當(dāng)規(guī)模的生產(chǎn)能力，逐步成為高層住宅的主力?？蚣荏w系工期長(zhǎng)，鋼材用量較多，當(dāng)時(shí)墻體材料不能充分供應(yīng)，只能用于需要大空間、底層設(shè)置商店或靈活隔斷的建筑。

2.1.2預(yù)制墻板的材料向輕質(zhì)發(fā)展，具有較強(qiáng)的復(fù)合性能

1966年前，北京大板住宅外墻主要是采用振動(dòng)磚板，1966年后改用粉煤灰膨脹礦渣混凝土單一外墻板，之后發(fā)展為不同功能材料或板材組合成的復(fù)合墻板。復(fù)合墻板具有板體薄、重量輕、功能好、省材料等優(yōu)點(diǎn)。1975年，隨著框架輕板建筑的發(fā)展，出現(xiàn)了更多非承重的輕型復(fù)合外墻板。

北京市住宅預(yù)制墻體板材采取單一板材和復(fù)合板材共同發(fā)展。輕板的使用不僅減輕了自重，提高了抗震性能，而且是發(fā)展框架輕板住宅的重要基礎(chǔ)，對(duì)于其他工業(yè)化結(jié)構(gòu)體系也很重要。此外，在外墻板無(wú)承重作用時(shí)，有利于工業(yè)化住宅多樣化的立面設(shè)計(jì)。

2.1.3板材防水連接構(gòu)造設(shè)計(jì)逐漸成熟

北京市1958年在大板住宅中出現(xiàn)了漏水等很多問(wèn)題，經(jīng)過(guò)研究之后，發(fā)展出空腔防水的方案。1965年開(kāi)始出現(xiàn)將平縫采用高低縫和立縫采用空腔排水相結(jié)合的綜合防水方案。1973年，外墻接縫的立縫采用雙空腔等構(gòu)造做法，水平縫采用企口縫構(gòu)造做法，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，防水保溫效果俱佳。北京地區(qū)的預(yù)制墻板縫防水問(wèn)題，經(jīng)歷了由漏到不漏，由材料防水到空腔構(gòu)造防水，由單純防水到既防水又保溫等綜合效果的發(fā)展過(guò)程。

2.2典型案例

2.2.1外交公寓——裝配式整體式鋼筋混凝土雙向框架

1973年，朝陽(yáng)區(qū)建國(guó)門(mén)外大街北側(cè)的兩棟16層塔式外交公寓建成，為本市第一棟10層以上的高層住宅，由兩棟16層塔式公寓和兩棟4～6層板式公寓及附屬建筑組成。16層塔式公寓平面為錯(cuò)疊的雙矩形。采用裝配整體式框架結(jié)構(gòu)——板、梁、柱及抗震墻等結(jié)構(gòu)構(gòu)件預(yù)制，接頭處現(xiàn)澆成為整體（圖3）。

16層公寓在預(yù)制結(jié)構(gòu)構(gòu)件的構(gòu)造方面具有一些新的特點(diǎn)：一個(gè)柱網(wǎng)間一塊雙向預(yù)應(yīng)力大型井字梁式樓板，加強(qiáng)了平面剛度；迭合梁為不帶牛腿的矩形截面，樓板施工時(shí)伸人梁支座4cm，使板梁交接簡(jiǎn)潔美觀；雙向框架系統(tǒng)的梁柱節(jié)點(diǎn)，經(jīng)過(guò)大量試驗(yàn)采用高強(qiáng)度的混凝土，抗彎和抗壓都具有較好的效果；預(yù)制墻板系平模生產(chǎn)，鋼門(mén)窗安裝以及馬賽克貼面和窗套、腰線等水刷石飾面，一并在工廠加工制成，提高了美觀度和現(xiàn)場(chǎng)施工效率。

2.2.2前三門(mén)大街南側(cè)住宅——“內(nèi)澆外掛”大模板體系

1976-1979年，市中心前三門(mén)大街南側(cè)集中興建了34棟9～15層高層住宅，有板式和塔式兩種，共39萬(wàn)多平方米，標(biāo)志著建造高層住宅高潮的到來(lái)。前三門(mén)高層住宅結(jié)構(gòu)采取“內(nèi)澆外掛”做法，大?，F(xiàn)澆內(nèi)墻，預(yù)制外墻板，構(gòu)配件標(biāo)準(zhǔn)化。

住宅設(shè)計(jì)打破了使用過(guò)去的標(biāo)準(zhǔn)定型圖概念，用統(tǒng)一的建筑參數(shù)和構(gòu)配件來(lái)組織多樣的平立面。為了批量快速生產(chǎn)構(gòu)配件，保證現(xiàn)場(chǎng)的順利安裝，提前對(duì)各種構(gòu)配件進(jìn)行定型化、標(biāo)準(zhǔn)化工作是必不可少的。

2.2.3天壇小區(qū)——高層裝配式大板體系

1 975年在北京天壇南小區(qū)進(jìn)行試點(diǎn)，新建兩萬(wàn)多平方米兩棟1 1層大板住宅。這項(xiàng)工程按照北京市住宅一類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

大板住宅的設(shè)計(jì)要點(diǎn)除要求各層墻板等構(gòu)件類型盡量做到統(tǒng)一，更重要的是要加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體性和抗震能力。為了克服高層水平地震力逐層變化和構(gòu)件規(guī)格統(tǒng)一的矛盾，住宅設(shè)計(jì)采取了以下措施：1）控制建筑物的體型和高寬比；2）將某一層墻板計(jì)算值作為配筋標(biāo)準(zhǔn)，減少預(yù)制墻板類型；3）平面選擇凹凸變化較少的矩形平面；4）采用承重壁板，抵抗縱向地震力；5）板材接縫處通過(guò)預(yù)留鋼筋和現(xiàn)澆混凝土進(jìn)行共同連接作用；6）樓板與屋面板四邊入墻，并與雨罩、陽(yáng)臺(tái)等挑出構(gòu)件連成一塊。

在板縫防水問(wèn)題上，綜合考慮結(jié)構(gòu)、保溫隔熱、施工安裝和防水問(wèn)題，將外墻接縫的水平縫采用企口縫；立縫采用雙空腔排水的構(gòu)造做法；十字縫采用分層與通腔結(jié)合的構(gòu)造方案。

1976年7月工程剛剛竣工，唐山地區(qū)發(fā)生強(qiáng)烈地震，波及京津地區(qū)。此住宅經(jīng)受住了地震的考驗(yàn)。震后，對(duì)高層大板進(jìn)行了檢查，除發(fā)現(xiàn)首層、內(nèi)縱墻在端開(kāi)間、樓板下皮和內(nèi)縱墻頂造成一條發(fā)絲裂縫外，其他結(jié)構(gòu)完好無(wú)損。

3 1990年代～2000年——停滯時(shí)期

上世紀(jì)80年代末，在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)提高和商品住宅追求個(gè)性化、日趨豪華的市場(chǎng)需求下，設(shè)計(jì)形式漸漸多樣化，特別是建材供應(yīng)和施工技術(shù)的進(jìn)步，商品混凝土、鋼模、鋼支架等以及施工機(jī)具的發(fā)展，在建筑工程中越來(lái)越多采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，逐步代替了各類預(yù)制構(gòu)件。全國(guó)住宅工業(yè)化的進(jìn)程驟然止步，生產(chǎn)線都被悄然拆除了，裝配式住宅的發(fā)展進(jìn)入停滯期。

分析其原因，一方面來(lái)自于外部因素——制度和需求的轉(zhuǎn)變，另一方面來(lái)自于自身內(nèi)部原因——技術(shù)因素的制約。外部原因需從制度上分析：上世紀(jì)80年代以后，我國(guó)開(kāi)始由計(jì)劃經(jīng)濟(jì)向市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)變，以當(dāng)時(shí)的經(jīng)濟(jì)實(shí)力和技術(shù)條件更適合發(fā)展現(xiàn)澆住宅，市場(chǎng)對(duì)戶型的多樣化及大戶型的需求日益提高，相比現(xiàn)澆住宅來(lái)說(shuō)，裝配式住宅平面的自由度還是很低。內(nèi)部原因主要是技術(shù)沒(méi)有本土化，只是照抄照搬國(guó)外的技術(shù)，而維護(hù)維修的技術(shù)也沒(méi)跟上，加上運(yùn)輸過(guò)程中缺乏一定的規(guī)章制度和保護(hù)措施，導(dǎo)致外立面安裝完畢后顯得比較陳舊。在高層住宅的抗震性能問(wèn)題上也沒(méi)有明顯的進(jìn)步，使裝配式住宅不太適應(yīng)當(dāng)時(shí)的國(guó)情發(fā)展。

4結(jié)語(yǔ)和展望

從上世紀(jì)50年代初到80年代末，北京市裝配式住宅建筑技術(shù)取得了顯著進(jìn)步。50年代初明確了逐步實(shí)現(xiàn)建筑工業(yè)化的方向，制定了統(tǒng)一的模數(shù)制；一些新型的建筑體系如大板建筑、砌塊建筑等也都從60年代起就有所發(fā)展。70年代以來(lái)研究開(kāi)發(fā)了多種住宅建筑結(jié)構(gòu)體系。住宅建筑的層數(shù)從解放初期的2～3層提高為5～6層及高層住宅。但是，在發(fā)展中還存在著一些問(wèn)題：50年代從國(guó)外引入建筑工業(yè)化的概念，將工業(yè)化局限為裝配化；70年代中期對(duì)工業(yè)化要求過(guò)急，提倡某些新體系、新材料，企圖完全拋棄現(xiàn)有的傳統(tǒng)現(xiàn)澆技術(shù)；住宅建設(shè)體制中的土地開(kāi)發(fā)、規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工建造、市政工程等環(huán)節(jié)互相獨(dú)立，造成住宅造價(jià)持續(xù)上升，建設(shè)投資的效果不佳。因此，系統(tǒng)性地整合各環(huán)節(jié)資源，做好頂層設(shè)計(jì)，才能更好地發(fā)展裝配式住宅。

進(jìn)入21世紀(jì)，隨著政策的推動(dòng)與技術(shù)的發(fā)展，北京市裝配式住宅又重新回到了人們的視線。通過(guò)對(duì)各歷史階段的分析，影響北京市裝配式住宅發(fā)展的因素主要來(lái)自于市場(chǎng)需求、國(guó)外技術(shù)經(jīng)驗(yàn)、現(xiàn)實(shí)技術(shù)條件等。未來(lái)北京市裝配式住宅建筑的發(fā)展方向一定是集成化。在借鑒歷史技術(shù)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，需提升整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的整合能力、技術(shù)轉(zhuǎn)化能力、信息化傳遞能力，從而促進(jìn)北京市裝配式住宅建筑朝著產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的方向更好地發(fā)展。