基于可持续发展理念的北京市高标准住宅设计实践

赵楠，周同，王元丰

（1.成都基准方中建筑设计有限公司，成都610000；2.中铁房地产集团设计咨询有限公司，北京100071；3.北京交通大学，北京100044）

1 项目概况

2017 年，北京市在全国率先推出了高标准商品住宅建造项目——“中铁建理想家”。该项目位于北京市大兴区黄村镇，总建筑面积约为19×104m2，主要建筑功能为住宅和幼儿园、养老建筑等。建设项目融合了比较先进的设计理念和建造技术，全部采用装配式建设方式，装配率达到50%，并达到三星级绿色建筑、二星级健康建筑设计标准，同时达到美国LEED 金级认证和美国WELL 健康建筑银级认证，幼儿园建筑达到超低能耗建筑认证。可再生能源利用率为25%，设计、生产、施工、装修和运营阶段全部采用BIM 技术。

本项目已于2020 年获得国家“十三五”科技计划项目课题《工业化建筑全寿命期性能和水平评价技术与标准》的示范项目认证。同时，也是2018 年住房和城乡建设部工程建设标准重点工作项目计划《高品质建筑评价标准研究》的研究对象之一。项目整体效果图如图1 所示。

图1 “中铁建理想家”高标准住宅项目效果图

2 高标准住宅的内涵

十九大报告指出：推进绿色发展，加大生态系统保护力度。生态文明建设是当代社会发展的核心要素，我们要牢固树立社会主义生态文明观，推动形成人、社会与自然环境相互协调发展的现代化建设新格局，为保护生态环境做出我们应有的贡献。

在当前时代背景下，高标准住宅是指以与环境相和谐共生、符合绿色健康可持续发展的建设理念，以综合考虑建筑物全寿命周期内的规划设计、施工建造、运营管理和改造更新等全过程为基础，并应采用绿色节能环保的新技术、新工艺、新材料和新设备，通过提高质量效益，提高建筑寿命，使用耐久性能、适应性能，全面保障生活优良品质与资产价值的居住建筑[1]。

高标准住宅不仅应涵盖“品质住宅、商业配套、园林景观、运动场所”完整配置，还应提供“舒适居住、生活便利、适老养老、休闲休憩、健康运动”。高标准住宅同步关注绿色建筑和健康建筑，保证建筑安全耐久、节能环保、绿色低碳、品质优良、运营维护等。高品质住宅应基于社会可持续发展和人类健康生活，兼顾经济效益、社会效益和环境效益，综合体现科技与舒适、文化与品位、生态与健康、智能与安全、适用与经济。

随着现代社会飞速发展，生态环境出现了种种问题，给人类身心健康都带来了很大损害。从人本身出发，从人的健康感受出发，使人们在处理健康问题与建筑环境之间的关系时能更具有针对性，是促进更健康、高标准建筑的强有力途径[2]。

据统计，在建筑整体运营成本中，水资源、能源等方面的运营成本只占整个运营成本的5%。但一个建筑里面最高的费用，实际上是花在人身上，约占86%。过去，人们的建筑一直注重在5%的成本方面，但是现在要有所改变，这个改变就是转移到注重这86%的方面。所以，建筑不仅是做建筑设计、工程设计以及建造，更要注重建筑本身对人都有什么样的影响，将人的健康融入建成后的环境[3]。

3 户型可变技术应用简介

本项目以SI 建筑通用体系为基础，即主体结构支撑体“S”与内部装修填充体“I”分离，全面实现居住建筑的长寿性能、优良品质性能、低碳绿色性能，对当前推动我国建筑业特别是住宅产业升级转型具有里程碑式的意义。具有耐久性的建筑支撑体“S”是高标准住宅的基础和前提，提高了居住建筑在全寿命周期内的资产价值。高标准住宅的可持续发展依赖于建筑主体结构的坚固性，高标准住宅中具有耐久性的建筑支撑体部分大幅度提高了主体结构的安全系数[4]。通过建筑支撑体划分套内界限，也为实现可变居住空间创造了有利条件。

通过建筑支撑体“S”的耐久性和建筑填充体“I”的分离与组合，从而实现了居住空间的可变性，改善住宅的居住适应性和可改造性，提高住宅建筑全寿命周期内的资产价值。对于高标准住宅体系的建筑支撑体而言，可以通过增强抗震性能、加大混凝土保护层厚度、提高混凝土强度、定期涂装或装修加以保护等措施，提高主体结构的耐久性能。同时，最大限度地减少结构所占空间，使建筑填充体部分的使用空间得以释放。并预留专门的配管配线空间，不把各类管线埋入主体结构，方便检查、更换和增加新设备[5]。

年龄、婚姻状况、子女状况等家庭结构的不同，是促使高标准住宅内部空间功能变化最主要的因素之一。高标准住宅通过架空地板、架空吊顶、架空墙体以及设置轻质隔墙、灵活隔断，功能空间集约化设计实现空间灵活可变和套型系列化。本项目产品迭代更新特点如图2 所示。

图2 产品迭代更新特点

本项目以小户型为主，所有户型都小于90 m2，户型自身可变性不大。为了满足居住人数和家庭结构的不同需求，5 种基本户型单元可横向组合，重新形成不同的居住模块，以实现户型的多样性。如图3 所示。

图3 产品组合示意图

所有户型均能改造成适合老年人居住的空间，定制老年居住模式，符合中国人居家养老的传统。如图4 所示。

图4 适老化改造示意图

4 装配式建筑技术应用简介

本项目主要采用装配式剪力墙结构体系及装配式内装技术。预制率为20%，即大部分水平构件及部分承重内墙采用预制混凝土构件。装配式内装主要采用集成吊顶、集成地板装修模块、集成厨房及集成卫生间。

结构合理运用薄壁筒体结构或壁式框架理论，最大限度地增强外筒刚度，内部空间不设抗侧力构件，建筑空间可以结合结构-管线分离及装配装修技术，提供灵活多变的组合形式。基于SI 技术体系的装修，由8 大集成系统组成，解决了主题结构使用年限和内装部品及管线使用年限不同造成的装修浪费及结构耗损。集成式厨卫，采用同层侧墙排水技术，并实现了装修的全干式工法作业，体现施工敏捷度的同时，提高了施工精度和质量，也便于后期的改造、维护和修理，最大限度地提高使用者的感受。

典型的预制楼板分布如图5 所示。一个户型约5 种规格的预制板，实现了少规格多组合的装配式建筑设计理念。

图5 预制楼板分布示意图

本项目一大特色是采用了全生命周期的装配式内装工艺，采用模块化内装部品，实现全干式环保组装工艺。

装配式内装系统如图6 所示。典型的采暖模块如图7所示。

图6 装配式内装系统

图7 装配式采暖模块部品

本项目采用了先进的集成厨房和卫生间，大大降低了运营维修风险及成本，给终端客户带来优质的生活体验。根据卫生间的空间尺寸，在工厂加工整体卫生间防水底盘，结合给排水系统、快装地面系统、快装轻质隔墙系统、快装龙骨吊顶系统， 形成集成卫生间系统。

集成卫生间系统构造如下：

1）墙面防水。墙板间留缝并打胶或者密拼嵌入止水条，实现墙面整体防水。

2）地面防水。地面敷设工业化柔性整体防水底盘，通过专用快排地漏，整体密封不外流。

3）防潮。墙面柔性防潮隔膜，引流冷凝水至整体防水地面，防止潮气渗透到墙体空腔。

4）浴室柜。可根据卫浴空间尺寸量身定制防水材质柜体，匹配胶衣台面及台盆。

5）坐便器。定制开发可匹配同层排水的后排坐便器，二者契合度高。

集成卫生间系统的优势：工业化柔性整体防水底盘，整体一次性集成制作防水密封可靠度100%，可变模具快速定制各种尺寸；整体卫浴全部干法作业；专用地漏，满足瞬间集中排水，防水与排水相互堵疏协同，构造更科学；地面减重70%；整体卫浴空间及部件，结合薄法同层排水一体化设计，契合度高。

集成卫生间示意图如图8所示。

图8 集成卫生间示意图

5 健康住宅技术应用简介

根据国内外的研究表明，建筑环境影响人的11 大身体系统，健康建筑通过对建筑的性能及环境品质的改善，作用于身体系统，益于人类身体健康。本项目基于空气、水、光环境及营养管理、健康促进创新等方面打造高标准的健康建筑[6]。本文以空气及水环境管理措施为例。

空气质量：使用环保家具及装饰装修用品，保证挥发性物质、颗粒物、气体等满足标准（如甲醛、CO、PM2.5、PM10等）；新风系统使用F7 或以上级别高效过滤器并定期维护；采用具有过滤功能的新风换气设备。并且设有污染物监测预警系统，并有定期清洗维护设备、管道和风口的制度和记录。

通风效果：监测建筑1.6 km 之内的室外空气臭氧水平、PM10、温度及湿度，当数据超标时，通过用户手机或电脑或在可开启窗安装指示灯，提醒住户不开窗；设有室内空气质量监测设备。

空气渗透管理：采取红外热成像或热线风速仪对建筑的渗透性及密封性进行测试，不满足标准要求时进行适当调试及措施补救。

增强新风：新风换气次数超过ASHREA 要求的30%以上；室内新风量为30 m3/（人·h）。

健康入口管理（可在主要建筑入口减缓空气从室外到室内的流动）：建筑入口设带两扇常闭门的门斗；入口旋转门；在公共建筑和住宅单元入口处设置防尘地垫、自闭门等措施。

其他空气管理措施：厨房设有厨余垃圾处理系统；厨房内设有防排烟系统，且抽油烟机具有延迟功能；公共空间设立控制吸烟标识；排水系统无返臭味现象。

水质检测：水样浊度、铅、砷、锑、汞、镍、铜含量、苯乙烯等检测指标满足WELL 标准要求，保证用水安全；生活饮用水和管道直饮水的水质符合国内相关标准要求。

定期水质检测：所有提供到项目地被人消费的水按季度对以下溶解的金属或非金属的存在进行检测（每年度向IWBI报告）：铅、砷、汞、铜。建立给水水质定期监测机制，每年2 次，分别在集中水箱(水池)、用水点采取水样，进行水质检测。

饮水质量提高：所有提供到项目地被人消费的水：铝小于0.2 mg/L；氯化物小于250 mg/L；锰、钠、硫酸盐、铁、锌、总溶解性固体等满足高标准要求。

供水形式：采用市政自来水水源时，建筑采用无负压（叠压）闭式供水系统；生活饮用水管道采用管道工业化预制、现场冷连接施工工艺。

6 环境影响量化评估简介

本项目作为国家“十三五”重点科技计划的示范项目，由北京交通大学知名学者王元丰教授研究团队领衔，对全生命周期的环境影响进行了量化评估分析，取得了良好效果，达到了国内领先水平。考虑装配工业化建筑不同寿命阶段的特点，从安全性、耐久性、经济效益、环境效益及工业化水平入手，建立定量与定性相结合的装配工业化建筑性能和水平综合评价方法；通过增加建筑环境效益和经济效益的评价对原有的装配工业化建筑评价标准进行修订，开发装配工业化建筑性能评价系统并建立基于前馈和反馈机制的装配工业化建筑性能评价体系，为装配工业化建筑的管理决策制定及评价参数优选和评价体系更新提供支持，实现装配工业化建筑的可持续发展。

借鉴生态效率和可持续性指数评估方法，建立多目标多层次的装配工业化建筑性能及水平评价体系，采用网络层次分析法确定评价体系中各级评价指标的权重；采用集成后效模拟方法，建立定性描述与定量评估相结合的装配工业化建筑安全耐久性评价方法；基于Pareto 优化理论及Monte-Carlo模拟等方法，建立多目标的装配工业化建筑性能影响参数优选方法；借鉴成熟度模型，建立装配工业化建筑发展水平评价标准。集成后效模拟方法能够从结构体系的角度建立构件、接缝设计参数与结构性能之间的动态映射关系，将该方法应用于装配工业化建筑评价，具有一定创新性；构建装配工业化建筑发展成熟度模型，是建立先进、科学的工业化建筑发展水平评价标准的重要途径和方法；系统动力学研究复杂系统随时间推移而产生的行为模式，是一种先进的、处理复杂时变系统和开展政策模拟评估的前沿方法；基于前馈和后馈机制及示范工程的数据，确定性能和水平评价阈值并实现其定期动态更新，解决了目前装配工业化建筑评价静态化定值化的问题。

通过分析，建筑物化阶段产生的环境荷载总值对人体健康造成的影响、对生态系统造成的影响、对资源消耗产生的影响等值均符合相应的国际环境标准。物化阶段的环境荷载对人类健康和生态系统影响最大的均为气候变化，分别占82.7%和99.2%，而对资源消耗影响最大的为金属消耗，占73.8%。

本项研究主要采用课题组提出的《工业化建筑综合评价标准》对该项目进行综合打分，该项目最终得分结果为854 分，评为工业化三星建筑。其中，建筑装修与健康舒适指标得分较高，具有较高的适用性。由于严格实施管线分离，耐久性评价得分较高。同时，安全性、环境性能与经济性能得分也较高。

7 结语

作为北京市乃至全国首批高标准住宅建设工程，“中铁建理想家”项目采用诸多建设科技，达到了良好的社会及经济效益，通过采用装配工业化的生产工艺，大幅度提升了建设工程质量，提高建筑运营阶段的效率，降低维修风险，保障居民家中不出现“跑冒滴漏”等建筑通病。通过采用全生命周期可变户型设计，所有户型均考虑适老化改造方案，对用户多代居住提供了便捷，并大大提升了建筑物的实用性和耐久性念。

本项目采用了先进的设计理念和建造工艺，集成了很多工业化部品和健康管理措施，除了实现高标准生活品质外，同时在碳排放、污染物控制及能源消耗上均优于同类型产品，实现了用户、企业和社会多方共赢的良好局面。