馬小妍

（長沙市規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，長沙 410007）

1 引言

從20世紀(jì)初開始，裝配式建筑開始逐步進(jìn)入人們的視野，引起了人們的關(guān)注。英、法及蘇聯(lián)等國首先做了嘗試，至20世紀(jì)六十年代終于實(shí)現(xiàn)這種建筑形式。

有了國外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)后,從2015 年開始,我國又密集頒布了關(guān)于預(yù)制裝配式建設(shè)規(guī)劃的有關(guān)政策措施,在這些政策措施的推動(dòng)下,中國裝配式建設(shè)實(shí)現(xiàn)了突破性發(fā)展。目前,裝配式建筑在中國新建建筑中的比重正在持續(xù)提高,完成了中國建筑行業(yè)的新突破。

十九大以來,黨和政府更加關(guān)注社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè),“農(nóng)村穩(wěn)則天下安”絕不僅是一個(gè)簡單的口號(hào)。新鄉(xiāng)村建設(shè)落實(shí)在建筑行業(yè),不可避免的就是要完善農(nóng)村住房體系。而建設(shè)富有湖湘特點(diǎn)的現(xiàn)代裝配式建筑體系對(duì)深入推動(dòng)新鄉(xiāng)村建設(shè)有著重大意義,是為湖南農(nóng)村振興謀劃的新篇章,是建設(shè)美麗而富饒鄉(xiāng)村的可行之道。

2 方案簡介

項(xiàng)目選址在湖南省常德市。常德市位于湖南北部，常德地貌大體構(gòu)成是“三分丘崗、兩分半山、四分半平原和水面”。磚混結(jié)構(gòu)是農(nóng)村住宅的主要結(jié)構(gòu)，且農(nóng)村里的住宅多為戶主自己修建，經(jīng)常出現(xiàn)施工質(zhì)量不達(dá)國家標(biāo)準(zhǔn)的案例。

設(shè)計(jì)理念——燕歸幾何，燕歸表達(dá)了在外工作的農(nóng)村居民渴望早日歸家，對(duì)家鄉(xiāng)的眷戀之情，幾何展示的是建筑的多種組合方式，與裝配式模塊化設(shè)計(jì)主題相呼應(yīng)。

本設(shè)計(jì)方案采光通風(fēng)良好，滿足農(nóng)村不同年齡人的居住要求，整體布局圍合形成半開敞的庭院，環(huán)境優(yōu)美，與農(nóng)村環(huán)境相融合（見圖1）。

圖1 農(nóng)村住宅透視效果圖

同時(shí)本方案采用裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)，基本采用干作業(yè)，減少建筑垃圾和施工噪聲，建筑材料環(huán)保，保證對(duì)人體無傷害，不污染環(huán)境。70%的建筑材料可回收，建筑施工僅需對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)件進(jìn)行拼裝，施工時(shí)長僅占傳統(tǒng)建筑的一半，符合“可持續(xù)發(fā)展”的設(shè)計(jì)理念。

建筑立面設(shè)計(jì)簡約耐看，去除煩瑣的裝飾元素，用現(xiàn)代的設(shè)計(jì)手法提現(xiàn)傳統(tǒng)建筑形式。立面材料主要為白色外墻漆、小青瓦以及深灰色仿古磚，白墻灰瓦，簡潔的建筑語言，與農(nóng)村環(huán)境相融合，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，落地性強(qiáng)（見圖2）。

圖2 立面效果圖

3 組合形式

本方案創(chuàng)造多種組合形式，可大規(guī)?？焖俳ㄔ?。實(shí)行農(nóng)村住宅建設(shè)規(guī)范化，標(biāo)準(zhǔn)化管理。

前院式：單體模塊鏡像形成三邊圍合的前院，采光通風(fēng)良好，適合四代同堂的家庭居?。ㄒ妶D3）。

圖3 前院式組合效果圖

雙拼式：單體模塊雙拼，形成兩個(gè)前院，適合兄弟兩家居住，聯(lián)系緊密同時(shí)又具有一定的私密性（見圖4）。

圖4 雙拼式組合效果圖

四合院式：單體模塊拼合形成豐富的公共院落空間，聚族而居，多間住房可以滿足兒女子孫同時(shí)居住且互不干擾（見圖5）。

圖5 四合院式組合效果圖

前后院式：前后院的設(shè)計(jì)使戶主有了一個(gè)相對(duì)私密的室外空間與過渡空間。適合農(nóng)村居民生活習(xí)慣（見圖6）。

圖6 前后院式組合效果圖

4 裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)

4.1 施工時(shí)間短

一般情況下，鋼結(jié)構(gòu)在工廠預(yù)制，運(yùn)至現(xiàn)場組裝。傳統(tǒng)的砌體技術(shù)，具有施工步驟復(fù)雜、人工成本高、結(jié)構(gòu)要求高、長期工期效率低、施工質(zhì)量低等缺點(diǎn)。同時(shí)，裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)還能縮短建設(shè)周期，高效完成住宅的建設(shè)。舉一個(gè)簡單的例子：在2020 年爆發(fā)新冠肺炎病毒疫情時(shí)，火神山醫(yī)院利用鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢建成了一座1000 張床位的醫(yī)院，只需10 天就可以建成。

4.2 強(qiáng)度高、質(zhì)量輕

裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)建筑強(qiáng)度較高，與磚混結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)的抗拉、抗彎、抗剪強(qiáng)度都較高。在傳統(tǒng)住宅中，黏結(jié)磚之間的砂漿決定了磚混結(jié)構(gòu)的抗壓強(qiáng)度，從而導(dǎo)致以磚混結(jié)構(gòu)為主的農(nóng)村住宅結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度極限增大。與混凝土磚結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)在強(qiáng)度方面具有無可比擬的優(yōu)勢。鋼結(jié)質(zhì)量輕，施工方便，控制簡單準(zhǔn)確，大大降低了基礎(chǔ)要求和基礎(chǔ)投資。此外，鋼結(jié)構(gòu)在地震、風(fēng)暴等極端天氣條件下具有良好的變形和壓縮能力。對(duì)于塑性斷裂變形明顯的鋼材，也便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)和修復(fù)，避免事故的發(fā)生。

4.3 承載力強(qiáng)

鋼結(jié)構(gòu)具有良好的材料性能。雖然剖面尺寸相對(duì)較小，但承載力相對(duì)較高，可以增加建筑的使用面積，便于騰出空間，提高生活質(zhì)量。在設(shè)計(jì)鄉(xiāng)村住宅時(shí)，可以有效地利用鋼結(jié)構(gòu)的這一特性來體現(xiàn)一定的審美趣味，使住宅體現(xiàn)出藝術(shù)審美情趣。

4.4 環(huán)保節(jié)能

鋼結(jié)構(gòu)作為一種經(jīng)濟(jì)高效的建筑材料，在房屋建筑中的應(yīng)用大大減少了傳統(tǒng)建筑中的砂、石、灰、水泥用量，提供了相對(duì)清潔的施工環(huán)境。而磚混結(jié)構(gòu)房屋施工，建筑垃圾易產(chǎn)生，噪聲嚴(yán)重干擾居民生活，破壞居民賴以生存的生產(chǎn)環(huán)境。鋼材作為一種可循環(huán)利用的材料，可以節(jié)約資源，避免材料浪費(fèi)，在拆除改造過程中不會(huì)產(chǎn)生大量的生產(chǎn)廢料。因此，鋼結(jié)構(gòu)的推廣完全符合國家大力倡導(dǎo)的環(huán)保理念。

5 鋼結(jié)構(gòu)農(nóng)村住宅的模塊化設(shè)計(jì)

5.1 設(shè)計(jì)原則與流程

遵循鋼結(jié)構(gòu)施工速度與農(nóng)村建設(shè)效率相結(jié)合的原則，遵循模塊化施工成本與農(nóng)村建設(shè)效率相結(jié)合的原則，模塊化設(shè)計(jì)是一種簡便易行的方法。根據(jù)模塊化原則，將農(nóng)村住宅分為3 個(gè)階段：首先，根據(jù)區(qū)域氣候、框架條件、使用要求等設(shè)計(jì)條件，確定所需層次的住宅功能模塊組合模式；其次，選取房屋系統(tǒng)構(gòu)件和屋面形式，完成主體房屋的設(shè)計(jì)；最后，根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況進(jìn)行詳細(xì)規(guī)劃。

5.2 鋼結(jié)構(gòu)農(nóng)村住宅的模塊系列

鋼結(jié)構(gòu)農(nóng)村住宅的模塊化設(shè)計(jì)方法主要針對(duì)4 種典型的平面形式：I 形、L 形、U 形和方形。該模塊具有相對(duì)獨(dú)立性、類型多樣性和接口相似性。模塊化建設(shè)的核心是將功能模塊與區(qū)域生活習(xí)慣和氣候特征自由結(jié)合，形成滿足區(qū)域生活空間利用需求的居住空間。構(gòu)成農(nóng)村住宅鋼結(jié)構(gòu)功能層次的模塊可分為3 類：基本功能模塊、單元模塊和組合模塊。

5.2.1 基本功能模塊

基本功能模塊是一個(gè)具有單一功能的模塊。它是一個(gè)獨(dú)立的單元，可以承擔(dān)房屋的某種功能，它也是模塊設(shè)計(jì)中最基本的單元。根據(jù)農(nóng)村住宅的功能空間要求，可分為簡易住宅體塊、輔助住宅體塊和流通或過渡空間體塊3 種。簡化的

尺寸系列最大限度地減少了結(jié)構(gòu)部件類型，并簡化了設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、加工和構(gòu)造過程。

5.2.2 單元模塊

單元模塊由基本功能模塊組成，用于表示復(fù)合功能。一般來說，它由基本生活空間組成，如臥室加衛(wèi)生間、臥室加儲(chǔ)藏室、廚房加儲(chǔ)藏室，以及一個(gè)或多個(gè)生活輔助空間，或多個(gè)生活輔助空間的組合。

5.2.3 組合模塊

組合模塊以家庭公共傳播空間為核心，形成封閉、半封閉、開放的空間。在基本功能模塊和單元模塊的基礎(chǔ)上，組合模塊將農(nóng)村住宅功能與不同區(qū)域的管線相結(jié)合，形成具有一定住宅布局特征的功能模塊組合。這通常是針對(duì)特定家庭類型或特定地區(qū)的氣候條件或生活習(xí)慣的最佳設(shè)計(jì)組合。與核心模塊和單元模塊相比，組合模塊具有一定的地域性或生活方式相關(guān)性。

6 結(jié)語

通過對(duì)鋼結(jié)構(gòu)農(nóng)村住宅模塊化設(shè)計(jì)方法的初步探討，以湖南常德市農(nóng)村住宅設(shè)計(jì)為例，得出裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)有強(qiáng)度高自重輕、承載能力強(qiáng)、施工周期短、綠色環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，并指出了鋼結(jié)構(gòu)農(nóng)村住宅的模塊化設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)原則與流程，以及組成鋼結(jié)構(gòu)農(nóng)村住宅功能平面的模塊，以期為裝配式農(nóng)村住宅的方案提供一些參考。