樊则森：20世纪90年代以前北京市装配式住宅的历史发展与技术变迁

导读：
中建科技有限公司总建筑师樊则森先生和其团队对北京装配式建筑的发展历程进行梳理，剖析各阶段的装配式住宅建筑设计技术特点，并列举典型的建筑实例，以期对北京未来的装配式住宅建筑实践产生积极作用。

本文总结了20世纪50年代-90年代北京装配式建筑的发展情况，并分析了西便门住宅——二型住宅、月坛西洪茂沟住宅——装配式大型砌块、水碓子住宅——震动砖板、外交公寓——装配式整体式钢筋混凝土双向框架、前三门大街南侧住宅——“内浇外挂”大模板体系、天坛小区——高层装配式大板体系等典型装配式住宅的特点。

摘要：本文对20世纪90年代以前北京市装配式住宅的发展历程进行梳理，剖析各阶段的装配式住宅建筑设计技术特点，并用典型建筑予以例证，以期对北京未来的装配式住宅建筑实践产生积极的作用。

关键词：北京；装配式住宅；历史发展

1. 引言
20世纪50年代初，北京市开始推行“发展标准化生产、机械化施工、标准化设计”的建筑工业化模式。60年代，全市在实现住宅工业化方面做了许多努力。到70年代，产生了多样化的装配式住宅体系。80年代，装配式住宅得到大规模应用。概括而言，北京市装配式住宅的历史发展大体经历了50-60年代的技术探索时期、70-80年代的结构体系多样化时期、90-2000年——停滞时期三个阶段。

2. 20世纪50-60年代——技术探索时期（1950~1970）
新中国成立后开始大规模经济建设，城市住宅面临严重短缺，建筑业发展落后，我们开始向发达国家学习技术经验。1955-1960年，苏联派来多名建筑工程专家来京指导工作。国内专家开始了工业化试点、编制长远规划、筹建研究所和预制构件厂等工作。

2.1 本阶段装配式住宅建筑设计技术特点

2.1.1 预制构件从小型走向大型，规格逐渐标准化
1953年开始在工厂生产小型预制构件，1954年设计出方孔空心板、过梁、楼梯、沟盖板等预制构件。后来为提高吊装效率，构件逐渐走向大型化，如长向预制板开始代替短向预制板和大梁组成的楼盖。预制构件的大型化变成了推动装配式住宅发展的首要条件。

20世纪50年代后期到60年代，北京市建筑设计院在探索预制构件的定型化方面做了一系列工作,编制了《通用构件图集》。1964年，在市建委领导下，北京市编制出适合混合结构构件的通用图集，该通用图集的使用有利于预制构件的标准化与定型化。

2.1.2 承重体系和标准化设计的影响，产生了单一的户型平面布局
1955年，北京市第一套住宅通用图（二型住宅）开辟了户型标准化的设计先河。初期的工业化住宅普遍由三道纵墙承重，具有平面布局灵活、结构构件类型最少和利于机械化施工的优点。

20世纪60代初，由于纵墙承重极大地削弱了经济性，横墙承重的结构方案形成了强烈的趋势。此阶段大部分住宅平面墙体布置纵横平齐。户型设计缺乏多样性，居室开间进深尺寸、大小房间组合单一。

2.1.3 墙体材料经历了砖材—大型砌块—大型板材的过渡
建国初期，墙体材料大量使用粘土砖手工砌筑。1955年，一些住宅的墙体材料由工厂生产的砌块代替。工业化程度更高的其他类型建筑出现后，因砌块吊次多、需要抹灰、不能适应大型吊装机械等缺点，砌块建筑的发展受到限制。外墙也渐渐从砌块堆砌发展到大型预制轻型板材，施工效率显著提高。

2.2 典型建筑

2.2.1 西便门住宅——“二型住宅”




1955年，在苏联专家的指导下，北京市建筑设计院设计了第一套住宅通用图——“二型住宅”，西便门住宅是其中一个典型代表。单元平面（如图1、2所示）一种为五开间一梯二户，另一种为一梯三户。二型住宅为苏式密排屋架坡顶，楼板为预制钢筋混凝土方孔板，楼梯踏步板、休息板均为预制。

“二型住宅”首次提出了住宅的标准化设计，为工业化住宅的户型设计提供了借鉴。然而，设计中过度强调统一的尺寸，楼梯也采用与房间同样的开间，房间面积普遍偏大，在使用上的造成浪费。此后专家结合当时条件，对“二型住宅”的设计进行了合理的修改，以适应建国初期北京市的经济条件。

2.2.2 月坛西洪茂沟住宅——装配式大型砌块

1957 年，在北京西郊月坛西洪茂沟进行了装配式大型砌块试验住宅的建设，构件的预制率较高，除房屋基础外，主体结构体系全部预制安装。该住宅采用3道纵墙承重方案，内外墙砌块均在机器砌砖块工厂大批量生产，每户间的轻质隔断采用预制空心板墙（墙体连接处理见图3）。此外，屋顶材料采用预制钢筋混凝土波浪型大瓦，方便预制安装。



该试验住宅的墙体施工是对传统手工砌筑的机械化改良，采用小型机械吊装这种较简单的工业化方式，适合北京市建国初期的形势，是一种“因地制宜”的创新，初步体现了工业化施工的优越性：砌块不受季节影响，节约了大量劳动力的同时提高了砌块的质量；在保证工程质量的条件下大幅度缩短了工期。此后，装配式大型砌块在全国中小城市大量推广。

2.2.3 水碓子住宅——震动砖板
1964年在水碓子小区试建两个建筑群，将振动砖板试点工程进行扩展。设计结合装配式建筑特点，建筑体型简单整齐，纵墙与横墙全部对齐贯通,外墙用非承重的轻质保温板，对开设门窗洞口及安排阳台位置也有较大的灵活性。

振动砖板住宅与20世纪60年代北京的建筑材料生产水平和供应能力、预制构件的生产情况、建筑机械化的水平等条件是相适应的，它将传统粘土砖通过机械化的加工，摆脱了复杂的手工湿作业，为新材料的预制大型墙板研究开辟了道路，促进半装配化到全装配化的过渡。

3. 20世纪70-80年代——结构体系多样化时期（1970~1985）
1973年北京市建工局初步规划5层以下住宅首先用砌块；5层大板住宅可从目前每年3-4万平方米扩建到30万平方米；高层住宅10-12层可试用装配式大板；16-20层进行现浇滑升模板和快速脱摸大板的试点建外16层装配整体框架和升板结构扩大试点。1974年至1975年对四类普通高层住宅体系（框架-剪力墙、滑动模板、大模板、装配式大板）分别开始试验和试点，探讨在北京大量建造住宅的发展途径。1978年以后,北京市掀起了广泛的住房建设热潮。

3.1 本阶段装配式住宅建筑设计技术特点

3.1.1 多种工业化住宅结构体系共同发展，逐步形成标准化与多样化的住宅设计

20世纪60年代绝大部分工程为现砌砖墙混合结构。70年代后由于墙体改革和高层建筑的发展，出现了大板、大模、框架等结构体系。


1）大板体系：大板体系是在振动砖板基础上发展起来的。1977年开始研究高层大板体系，按体系定型方式，先确定参数、基本间和基本单元，在此类基础上定型各类构件用以组合各种平面，有板式和塔式两种平面。

2）大模体系：1974年，由于高层建筑的发展，出现了大模建筑体系。针对住宅变化的规律，综合归纳出一套统一建筑参数的定型构件和一套节点构造。其特点是：参数、构件、节点构造是统一的,而住宅设计是可变的、多样化的。


3）框架体系：北京的框架结构住宅的预制形式分为两种，一种是板、梁、柱及抗震墙等构件预制,在接头处现浇成为整体。另一种是我国20世纪70年代中期开始试建的框架轻板住宅，以框架承重,使墙体只起围护作用，利于各种轻型墙体材料和工业废料使用。


20世纪70年代后，大板和大模两种体系已形成相当规模的生产能力，逐步成为高层住宅的主力。框架体系由于工期长、钢材用量较多，当时墙体材料不能充分供应，只能用于需要大空间、底层设置商店或灵活隔断的建筑。


3.1.2 预制墙板的材料向轻质发展，具有较强的复合性能


1966年之前,北京大板住宅外墙主要是采用振动砖壁板，1966年后改用粉煤灰膨胀矿渣混凝土单一外墙板，之后发展为不同功能材料或板材组合成的复合墙板，复合墙板具有板体薄、质量轻、功能好、省材料等优点。1975年，随着框架轻板建筑发展,出现了更多非承重的轻型复合外墙板。
北京市住宅预制墙体板材的发展采取单一板材和复合板材共同发展。轻板的使用不仅减轻自重，提高了抗震性能，而且是发展框架轻板住宅的重要基础，对于其他工业化结构体系也很重要。此外，在外墙板无承重作用时，有利于工业化住宅多样化的立面设计。


3.1.3 板材防水连接构造设计逐渐成熟


1958年左右，在北京的大板住宅中出现了漏水等一系列问题,经过研究之后,发展出空腔防水的方案。1965年开始将平缝采用采用高低缝和立缝采用空腔排水相结合的综合防水方案。1973年,外墙接缝的立缝采用双空腔等构造做法,水平缝采用企口缝构造做法的防水方案，经过试验，防水保温效果俱佳。


北京地区的预制墙板缝防水问题,经历了由漏到不漏,由材料防水发展到空腔构造防水，由单纯防水发展到既防水又保温等综合效果的发展过程。


3.2 典型案例


3.2.1 外交公寓——装配式整体式钢筋混凝土双向框架







1973年，朝阳区建国门外大街北侧的2栋16层塔式外交公寓建成（见图4），为本市第一栋10层以上的高层住宅，由2栋16层塔式公寓和2栋4-6层板式公寓及附属建筑组成。16层塔式公寓平面为错叠的双矩形。采用装配整体式框架结构——板、梁、柱及抗震墙等结构构件预制,接头处现浇成为整体。


16层公寓在预制结构构件的构造方面,具有一些新的特点：一个柱网间一块双向预应力大型井字梁式楼板,加强了平面刚度；迭合梁为不带牛腿的矩形截面，将楼板施工时伸入梁支座4厘米,使板梁交接简洁美观；双向框架系统的梁柱节点,经过大量实验采用高强度的混凝土，抗弯和抗压都具有较好的效果；预制墙板系平模生产,钢门窗安装以及马赛克贴面和窗套、腰线等水刷石饰面,一并在工厂加工制成,提高了美观度和现场施工效率。


3.2.2 前三门大街南侧住宅——“内浇外挂”大模板体系


1976年至1979年，北京市中心前三门大街南侧集中兴建了34栋9-15层高层住宅，有板式和塔式两种，共39万多平方米，标志着建造高层住宅高潮的来临。前三门高层住宅结构采取“内浇外挂”做法，大模现浇内墙,预制外墙板，构配件标准化。


住宅设计打破了使用过去的标准定型图概念,用统一的建筑参数和构配件来组织多样的平立面。为了批量快速生产构配件，保证现场的顺利安装，提前对各种构配件进行定型化、标准化工作是必不可少的。


3.2.3 天坛小区——高层装配式大板体系


1975年，在北京天坛南小区进行试点,新建两万多平米两栋十一层大板住宅。这项工程按照北京市住宅一类标准进行设计。


大板住宅的设计要点除要求各层墙板等构件类型尽量做到统一,更重要的是要加强结构的整体性和抗震能力。为了克服高层水平地震力逐层变化和构件规格统一的矛盾，住宅设计采取了以下措施：①控制建筑物的体型和高宽比；②将某一层墙板计算值作为配筋标准,减少预制墙板类型；③平面选择了凹凸变化较少的矩形平面；④采用承重壁板,抵抗纵向地震力；⑤板材接缝处通过预留钢筋和现浇混凝土进行共同连接作用；⑥楼板与屋面板四边入墙，并与雨罩、阳台等挑出构件连成一块。


在板缝防水问题上，综合考虑结构、保温隔热、施工安装和防水问题，将外墙接缝的水平缝采用企口缝；立缝采用双空腔排水的构造做法；十字缝采用分层与通腔结合的构造方案。


1976年7月工程刚刚竣工,唐山地区发生强烈地震、波及京津地区。此住宅经受住了地震的考验。震后,对高层大板进行了检查,除发现首层、内纵墙在端开间、楼板下皮和内纵墙顶,造成一条发丝裂缝，其他结构完好无损。


4. 90年代-2000年——停滞时期


20世纪80年代末，在设计标准提高和商品住宅个性化、豪华的市场需求下，设计形式渐渐多样化，特别是建材供应和施工技术的进步，商品混凝土、钢模、钢支架等以及施工机具的发展，在建筑工程中越来越多的采用现浇钢筋混凝土结构，逐步代替了各类预制构件。全国住宅工业化的进程骤然止步，生产线都被悄然拆除了,装配式住宅的发展进入停滞期。


分析其原因,一方面来自于外部因素——制度和需求的转变，另一方面来自于自身内部原因——技术因素的制约，外部原因从制度上分析：20世纪80年代以后，我国开始由计划经济向市场经济转变，以当时的经济实力和技术条件更适合发展现浇住宅，市场对户型的多样化及大户型需求日益提高，相比现浇住宅来说装配式住宅平面的自由度还是很低。自身内部原因主要是技术没有本土化，只是照抄照搬国外的技术，然而维护维修的技术没跟上，加上运输过程中缺乏一定的规章制度和保护措施，导致外立面安装完毕后显得比较陈旧。在高层住宅的抗震性能问题上也没有明显的进步。装配式住宅不太适应当时的国情发展。


5 结语


5.1 总结


从50年代初到80年代末，北京市装配式住宅建筑技术取得了显著进步。50年代初明确了逐步实现建筑工业化的方向，制定了统一的模数制；一些新型的建筑体系如大板建筑、砌块建筑等也都从60年代起就有所发展。70年代以来研究开发了多种住宅建筑结构体系。住宅建筑的层数，从解放初期的二、三层提高为五、六层及高层住宅。但是，在发展中还存在着一些问题：50年代从国外引入建筑工业化的概念,将工业化局限为装配化；70年代中期对工业化要求过急，提倡某些新体系、新材料，企图完全抛弃现有的传统现浇技术；住宅建设体制中的土地开发、规划设计、施工建造、市政工程等环节互相独立，造成住宅造价持续上升,建设投资的效果不佳。因此，系统性的整合各环节资源,做好顶层设计,才能更好地发展装配式住宅。


5.2 展望


进入21世纪，随着政策的推动与技术的发展，北京市装配式住宅又重新回到了人们的视线。通过对各历史阶段的分析，影响北京市装配式住宅发展的因素主要来自于市场需求、国外技术经验、现实技术条件等。未来北京市的装配式住宅建筑的发展方向一定是集成化。在借鉴历史技术经验的基础上，提升整个产业链的整合能力，技术转化能力，信息化传递能力，从而促进北京市装配式住宅建筑朝着产业现代化的方向更好的发展。


参考文献：


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