日本工业化住宅

日本工业化住宅简介田间住宅是人的基本生活资料，同时也是衡量一个国家经济和人民生活水平高低的标志。图1.东京市容鸟瞰2013-6-22来自蒋丰微博图：东京市容鸟瞰一、日本住宅的主要类别在日本，在自有土地上自建的独户住宅是日本的传统住宅观念。租赁住宅及共同住宅（集合住宅、公寓）只是大部分居民实现自建住宅目标的过渡手段。但是，随着土地价格的上涨、核家族化(子女在未婚前同父母共同居住，结婚后独立居住的生活方式)、独户住宅平均使用面积的减少以及郊区相继出现的卫星城、城市住宅小区、高层公寓，共同住宅的占有比例逐渐增加。从日本住宅制法主要是3类：1、日本传统的木造轴组工法。2、2×4工法。3、预制构造(Pre-fabricated)工法。第一类是日本传统的办法，即木造轴组工法，多被大工工务店类的中小型建设企业所采用，是历史最悠久、应用最广泛的住宅施工方式。一般情况下，大工工务店的木制住宅现场由工务店的负责人统一指挥。住宅的木制主体结构多由本工务店的技术工人承担施工，屋顶、装饰等工程则由外部的工人承担。采用该工法的住宅数量难以统计，原因是按照日本的法律规定，较小的建设工程（工程造价低于1500万日元，约90万元人民币）无需取得建设业许可证，是可以不用办手续的。图2.日本的木造轴组工法住宅实例第二类是2×4工法，它是日本传统工法和美国标准化的结合，以2in×4in的木材为骨材，结合墙面、地面、天井面等面形部件作为房屋的主体框架进行房屋建造。该工法较传统的轴线工法有更高的施工效率，且不需要技术较高的熟练工，适合中小企业进行房屋建造。该工法不同于当时盛行的美国式的标准化、规格化工法，房屋构造形式多样、较高的抗震与耐火性能、西洋式的外观设计等是其特色。目前这种工法所建住宅占全部住宅的8%左右。图3.日本的2×4工法住宅实例第三类是预制构造(Pre-fabricated)工法，它是大型住宅建设企业的主要施工方法。该工法是将住宅的主要部位构件，如墙壁、柱、楼板、天井、楼梯等，在工厂成批生产，现场组装。目前使用该工法的新建住宅户数占全部新建住宅的25%左右。日本工业化住宅施工中，顶部几层有金属防护网架，下面均设简易安全网图4.日本的预制构造工法住宅实例从住宅构造上来看，日本木结构住宅约占45%，钢筋混凝土结构住宅约占35%，钢结构住宅约占20%。随着城市开发及土地的高度利用，高层公寓式住宅显著增加。钢筋混凝土结构、钢结构住宅的比例逐年递增，到2012年统计，日本的集合公寓占到住宅总量的60%左右，已经超过了独户住宅的市场占有率。这得益于日本政府推动的住宅产业化。住宅产业化的核心是住宅工业化制造。二、日本工业化住宅的发展简史日本是世界上率先在工厂里生产住宅的国家，早在1968年“住宅产业”一词就在日本出现，住宅产业是随着住宅生产工业化的发展而出现的，通俗得讲就是像制造汽车一样建造房子。工业化住宅就是采用工厂集中预制生产部件、现场组装方式代替过去手工业生产方式分散在现场建造的住宅。工业化住宅的特点是住宅的建筑体系标准化、构件生产工厂化、部品集成化、施工机械化、生产销售一体化。日本发展工业化住宅和欧洲二战后发展工业化住宅的原因是相同的，都是为了解决二战后的住宅供应不足问题。二战后日本全国大量的住宅需求，单纯意义上的战后重建工作基本于1950年代前期告一段落，但1950年代后半期开始的产业复兴和经济发展，造成了农村人口大量涌入城市，从而再一次造成了城市住宅的供应危机。战后的日本政府面临住宅建设的两个问题，一是依靠传统的手工劳动无法短时间内解决大量的住宅供应；二是当时没有足够的木材满足日本传统的木结构住宅建设。日本政府十分重视推进住宅建设，建立关于发展预制住宅产业的一系列相关政策，鼓励和促进社会企业“大量供应”住宅。日本是制定有关住宅建设和推进住宅产业发展的相关法律最多的国家。图2.日本住宅建设计划和相关产业政策日本政府推动住宅产业化重点做了两个方面的引导：一是从政策上引导，从调整产业结构角度提出发展设想：日本从1955年开始制定、实施“住宅建设十年计划”，1966年日本正式制定颁布“住宅建设计划法”，1960年代日本政府制定了“住宅建设工业化基本设想”，装配式住宅开始在住宅建设中推广应用。到1970年代，住宅装修改造，优良节能建筑技术进一步推广。二是从生产方式上引导，重点放在住宅产业工业化和技术方面，建立了“会计体系生产技术开发补助金制度”和“住宅生产工业化促进补贴制度”。日本运用财政和金融手段，1950年创造了独特的住宅金融公库模式——公库隶属于国土交通省，资金来源于国家财政及放贷的利息，以及国家给予的相当于利率的差额的补助；通过向普通居民提供长期低息的住宅资金，为解决日本国民的住房问题，特别是对稳定金融市场的利率和资金，发挥了巨大作用，金融公库与住宅公团、公营住宅被称为日本住宅经济的三大支柱。此外，日本政府还对公营住宅、公团住宅建设资金补助和低息贷款的支持；对日本公民购买住宅，都给予了减税优惠。经过十二个住房五年计划的建设，日本不光建立了各种工业化建筑体系，而且在部品优良化建设方面独树一帜，在质量、种类、功能和标准化方面取得了国际为之赞叹的成就。三、日本住宅工业化技术的发展1950年代后期，日本工业化住宅发展初期有以轻钢结构为结构主体生产预制住宅（大和、积水、松下），有以木结构生产住宅（三泽住宅）。日本经济从1960年代后期进入了一个突飞猛进的时期，有大量的企业涌入住宅产业这个新兴行业。工业化住宅企业尝试用新工法来改善这种局面。图：预制钢结构房屋1950年代后期开发了基础构造体系，1960年代后半期开发室内装修部件如单元整体浴室设备，并成为预制住宅企业独有的住宅构件。1970年代开发了大型板材构造法（松下住宅，三泽住宅，WPC住宅）和住宅单位构造法（积水住宅），1990年代以后，根据市场需要展开了各种技术开发活动，比如解决VOC问题的健康住宅、无台阶住宅技术开发。为了适应家庭结构随着代际关系的变化导致住宅功能的变化，发展出了KSI（骨架体S加填充体I）住宅体系，使结构主体和设备、内装修体系分离开来，住宅空间的灵活性和适应性有效地解决了上述问题，可以做到真正的百年住宅。如：KSI住宅的排水系统将排水立管设置于公用部位，通过缓行配管（1/100）将各器具的排水横向支管引至公用立管，从而使各种排水连接至“排水总管”的方式。如此一来，可以增加住户内部设计的自由度，并且便于翻新。此外，公用部分的保养（检查、清洁、修缮）与更新也更加方便。排水总管（排水集水器）KSI住宅的排水系统KSI住宅的楼板位于东京都港区的SHIODOME项目，地上56层，770户，建筑面积88000平方米，其中683户被民间赁贷住宅预定。you-make住宅SHIODOME项目-户型平面SHIODOME项目-效果图进入21世纪后，日本积极根据应对21世纪“低能耗经济增长”和达到“能源供需平衡”等人类面临的重大环境课题，致力从自然界中获得的可再生和重复利用的、洁净的自然能源，开发利用新能源的同时推行节能，如风力发电、太阳能利用等。各企业的技术开发和设计体制重点基本上都转移到顺应市场变化的轨道上。下面着重介绍预制工业化住宅技术在日本的发展。1.1955年～1965年：预制住宅技术的开发期。1956年日本开发了2层的建筑壁式预制住宅，即预制大板式住宅。后来，技术逐步发展，最后可以做到5层。在这个经济高速成长期，5层以下的预制大板式WPC住宅被大量建设。2.1965年～1975年：预制住宅的最盛期。1970年，住宅公团HPC(预制混凝土高层结构)工法被应用到14层的高层住宅开发。但是，1973年的第一次石油危机以后，由于土地不足，导致住宅小区小型化，同时由于需求的多样化、高级化，预制混凝土工法建造的住宅急速减少。3.1975年以后：预制住宅的再度发展期。1975年开始实施钢筋混凝土构造的PCa化，即从现浇混凝土向预制混凝土转变。在此期间，RPC(预制混凝土框架结构)施工工法被开发实施。因此，预制大板式工法也向RPC工法转化，而且RPC工法也逐渐从多层向高层、超高层的应用发展。为了解决超高层建筑预制柱断面过大的问题，高强混凝土及高强钢筋开始被应用到实际工程。图11.日本前田建设（MAEDA）的高层RC和PCa技术开发历程严格来说，目前日本只有20%～25%的住宅属于预制住宅，该比例之所以如此小，主要是因为预制住宅是按照日本建筑中心对工厂化住宅的认定标准来认定的。该认定标准是：全套住宅建造过程中的2/3或以上在工厂完成，及主要结构部分(墙、柱、地板、梁、屋面、楼梯等，不包括隔断墙、辅助柱、底层地板、局部楼梯、室外楼梯等)均为工厂生产的规格化部件，并采用装配式工法施工的住宅。其实，在日本85%以上的高层集合住宅都不同程度地使用了预制构件。在日本，建筑的层数越高，它的工厂化预制比例越高。9层以下的住宅，全部现浇，而不是用预制的方式来建造；层数在20层以下，会用半预制；如果超过20层的话，包括梁、柱在内的会全部预制。这样做的主要原因有两个：一是考虑模板的利用率和成本摊销；二是建筑的层数越高，泵送商品混凝土的难度越大，高空养护的难度和工作量也越大，所以减少现浇量对施工效率的提升是有价值的。日本处于环太平洋大陆架的边缘，地震频发，其PC建筑的第一考虑就是抗震安全性能。高层集合住宅的市场占有率为60%，如果其中有85%的住宅不同程度地采用了预制混凝土构件，那么采用预制混凝土技术的住宅，市场总体占有比率接近50%。抗震设计日本是一个多发地震的国家。为了与恶劣的生存条件斗争。日本的房屋抗震研究不懈努力。1.结构体系。日本要求，中低层建筑必须采用框架剪力墙及剪力墙结构。剪力墙均为带边框的剪力墙。保证建筑有较大的抗侧刚度和承载力。减小变形，减少上部楼层的地震加速度增幅。用强度和刚度抵抗地震。而高层和超高层多采用延性好的结构。如纯框架带支撑。配合减震和隔震的手段，保证主体结构能处于基本的弹性状态。这点比较有意思。原理就是底部有支撑，当地震来临的时候，房子就像海中的船一样，会顺着波浪的频率而摆动，但不会倒下。图片：日本工厂内生产预制构件时就预埋好的电气管线套管；图片：日本统一施工的SI体系住宅的设备管线。图片：预制混凝土叠合结构的预留钢筋；图片：预制混凝土外墙板，铝合金窗框一起预制保证其水密性能；图片：预制混凝土外墙的装饰面砖一起预制，保证其不脱落；图片：预制楼板的预留孔洞；图片：预制混凝土构件的雕塑美图片：预制混凝土构件的雕塑美。两个日本住宅工地1、饭田桥车站西口地区第一种街地再开发项目的住宅楼工地——这是一栋150米高的PC工法的住宅楼，底下四层为商业，采用全现浇结构，四层以上为住宅，采用PC工法：梁、板、柱全部在工厂预制，用专用车辆运至施工现场吊装到位后，钢筋采用套筒法、高压注浆法等方法连接后；柱头、梁头第部位现浇混凝土、楼板采用叠合楼板。据介绍，采用PC工法可以实现每6天完成一层的速度，而如果采用全现浇，则需要12天，PC工法可以大大缩短工期，同时可以适应城市中心场地狭小的限制。2、横滨矶子住宅项目。这是一个多层高档住宅区，建在横滨的一块高地上。是由长谷工联合其他三家施工企业共同施工。其内装采用SI体系，结构与内装、管线完全分离，地面采用架空地板，卫生间和厨房区局部降板，每户一个大开间，中间无结构墙。内隔墙采用轻钢龙骨石膏板隔墙。卫生间采用卫、浴、洗分离式设计。两个项目的异同：1、结构：饭田桥项目采用了预制混凝土框架结构，而横滨矶子采用了现浇钢筋混凝土框架结构（户间隔墙也采用了现浇混凝土墙体），局部（楼梯、阳台）采用预制构件；2、内装：两个项目都采用SI体系——结构与内装分离。饭田桥项目住宅进深较小，厨卫部分紧邻走廊公共区，主立管全部在户外。横滨矶子的住宅进深较大，厨卫在中部，下水主立管未出户，但采用了铸铁立管，外做橡胶隔声；3、施工：这两个项目工地干净整洁、管理有序，施工精良，给人印象深刻，这方面的确需要我们好好学习。图片：日本的预制混凝土结构生产工场实景图片：日本的预制混凝土结构生产工场实景上面3张图片：