鄉(xiāng)村裝配式住宅設(shè)計研究

張嘉敏

關(guān)鍵詞：鄉(xiāng)村;裝配式;住宅設(shè)計

中圖分類號：TU241 文獻標識碼：A

文章編碼：1672-7053（2022）02-0079-02

1鄉(xiāng)村裝配式住宅概述

結(jié)合住建部在《裝配式建筑評價標準> （GB/T 51129-2017）中對“裝配式建筑”的定義和《住宅設(shè)計規(guī)范》（GB 50096-2011）中對“住宅”的定義，如表1所示。“鄉(xiāng)村裝配式住宅”可被定義為：鄉(xiāng)村地區(qū)由預(yù)制部品部件在工地裝配而成的供家庭居住使用的建筑。其內(nèi)涵包括裝配式建筑的建設(shè)要求和村民居住的使用需求。

在建設(shè)層面，鄉(xiāng)村裝配式住宅采用構(gòu)件預(yù)制生產(chǎn)、裝配式施工的新型工業(yè)化生產(chǎn)方式，建設(shè)過程整合了設(shè)計、生產(chǎn)、施工、管理等整個產(chǎn)業(yè)鏈，涵蓋標準化設(shè)計.工廠化生產(chǎn)、機械化施工、信息化管理等具體內(nèi)容。在使用層面，鄉(xiāng)村裝配式住宅包含了生產(chǎn)和生活兩方面的需求。隨著基礎(chǔ)設(shè)施的改善、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的豐富，商品零售、旅游民宿等產(chǎn)業(yè)的不斷融入，以及村民文化水平、精神審美追求的提高，兩方面需求的多樣性和質(zhì)量要求同步提升，對住宅設(shè)計具有一定考驗。

2國內(nèi)外鄉(xiāng)村裝配式住宅設(shè)計現(xiàn)狀

2.1國內(nèi)鄉(xiāng)村裝配式住宅設(shè)計現(xiàn)狀

在我國鄉(xiāng)村裝配式住宅建設(shè)是住宅工業(yè)化進一步發(fā)展的表現(xiàn)，是建筑工業(yè)化從城市向鄉(xiāng)村的擴展。相較國外，我國此方向的研究起步晚，且當前尚未形成系統(tǒng)。至今，實踐及理論探索歷程大致可分為三個階段，如表2所示。1956年，國務(wù)院發(fā)布《關(guān)于加強和發(fā)展建筑工業(yè)的決定》明確指出建筑工業(yè)化的方針，基本特征是設(shè)計標準化、構(gòu)件生產(chǎn)工業(yè)化、施工機械化（當時稱之為“三化”）。20世紀60至80年代，在城市化率只有16%的情況下，廣闊的農(nóng)村地區(qū)成為試驗場。經(jīng)建筑工程部設(shè)計局組織，多單位調(diào)研實踐，通過競賽等方式，設(shè)計建成了一批采用混凝土預(yù)制構(gòu)件修建的實驗性農(nóng)房（如圖1），并匯總整理形成了《農(nóng)村建筑手冊》《全國農(nóng)村住宅設(shè)計競賽優(yōu)秀方案圖集》等通俗易懂的指導書籍，促進了裝配式農(nóng)宅在全國的推廣。該時期，設(shè)計以使用混凝土預(yù)制檁條、門窗框、多孔板、樓梯踏步板、花格漏窗等構(gòu)件替代傳統(tǒng)住宅磚木構(gòu)件為主要表現(xiàn)，能有效提高建造效率，但由于造價較高，技術(shù)發(fā)展較慢。進入20世紀80年代中后期，隨著預(yù)拌混凝土的商品化，既廉價、便捷又安全、耐久的現(xiàn)澆方式逐漸替代了預(yù)制構(gòu)件，農(nóng)宅裝配式陷入停滯甚至倒退。直到21世紀，城市住宅工業(yè)化發(fā)展促使預(yù)制裝配技術(shù)走向成熟，裝配式的優(yōu)勢再次顯現(xiàn)。在一系列行業(yè)政策、技術(shù)文件和鄉(xiāng)村建設(shè)政策的多重刺激下，預(yù)制混凝土、輕鋼、現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)等體系的裝配式住宅在鄉(xiāng)村抗震救災(zāi)、扶貧搬遷、危房改造中發(fā)揮了重要作用，尤其是預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)和輕鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展較快，形成了可靠的設(shè)計體系。如謝英俊家屋體系（如圖2），采用了輕鋼屋架結(jié)構(gòu)的同時，還采用了開放式的構(gòu)造系統(tǒng)，部件可抽換、空間可調(diào)整，亦可與各種當?shù)夭牧匣蚩苫厥张f料相結(jié)合，不僅節(jié)省了建造時間與成本，也產(chǎn)生了豐富多樣的建造成果。當前，河北、四川、浙江、陜西等地鄉(xiāng)村裝配式設(shè)計實踐較多。

2.2國外鄉(xiāng)村裝配式住宅設(shè)計現(xiàn)狀

國外裝配式建筑研究起步較早，17世紀初，英、德等歐洲發(fā)達國家即開始了建筑工業(yè)化的探索。19世紀后期，預(yù)制混凝土等研究成果傳播至世界各地并受到重視，裝配式研究迎來了高潮，逐漸分化出建材性能、連接節(jié)點、結(jié)構(gòu)體系、模塊劃分等不同研究方向。自20世紀中期以來，伴隨著公共住宅的大規(guī)模建設(shè)，西方及日本等發(fā)達國家頒布實行了住宅生產(chǎn)工業(yè)化的產(chǎn)業(yè)政策，并形成了一系列城鄉(xiāng)通用、相當完善的法律法規(guī)、行業(yè)標準，且部分沿用至今。當前，鄉(xiāng)村住宅的裝配式建造和設(shè)計在全球范圍內(nèi)成為普遍現(xiàn)象。受資源條件、地質(zhì)特征、經(jīng)濟水平等影響，設(shè)計側(cè)重各不相同。在北美地區(qū)，由于地廣人稀，鄉(xiāng)村裝配式住宅多繼承了傳統(tǒng)的獨棟別墅樣式，如圖3所示。豐富的森林資源使從傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)衍生出的現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)被廣泛接受，從中衍變出的輕鋼龍骨結(jié)構(gòu)也受到人們的歡迎。相對分散的村莊，使供暖管道等鋪設(shè)不集中，間接增加了建筑的能耗，因此格外注重住宅的節(jié)能設(shè)計。在日本，地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，多采用輕鋼結(jié)構(gòu)以滿足抗震減災(zāi)需求。而用地緊張，則使設(shè)計注重住宅內(nèi)部的多功能性和可持續(xù)性。而在一些經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)，例如牙買加、南非、危地馬拉、菲律賓等國家農(nóng)村地區(qū)大量采用裝配式建造方式建造農(nóng)房，通過大批量生產(chǎn)，經(jīng)濟高效地解決了住房問題，住宅設(shè)計多為簡單的方盒樣式，如圖4所示。當前，歐美等發(fā)達國家設(shè)計規(guī)范已相對完善，設(shè)計形式已走出基礎(chǔ)的標準化、單一化，向多樣化、個性化發(fā)展。

3鄉(xiāng)村裝配式住宅設(shè)計意義

3.1節(jié)約資源成本

基于我國的宅基地制度和鄉(xiāng)村傳統(tǒng)，鄉(xiāng)村住宅多自籌自建，村民雇傭鄰近工匠兼職設(shè)計、施工，建造過程缺乏計劃和監(jiān)管。采用傳統(tǒng)現(xiàn)澆施工方式本身和建造全過程中的眾多不確定因素，易導致資源浪費、環(huán)境破壞和成本增加。具體表現(xiàn)為現(xiàn)澆施工需多崗位、多工種交替進行，受天氣、工序影響較大，在投入高人力成本的同時效率相對低下。與此同時現(xiàn)場施工需運輸、存放、加工大量建材，期間需消耗大量水電能源，施工產(chǎn)生的噪聲、粉塵、建筑垃圾則會對環(huán)境造成污染。由于設(shè)計、施工方案大多停留在口頭溝通，施工過程中受業(yè)主要求或客觀因素影響常發(fā)生更改，會造成建材損耗、成本增加、工期延長。

而裝配式住宅設(shè)計是由專業(yè)團隊實施的系統(tǒng)設(shè)計，在設(shè)計過程中綜合考慮了業(yè)主需求、構(gòu)件生產(chǎn)運輸、裝配施工等建造的全過程，提供的是最優(yōu)方案。方案形成后，基于相關(guān)軟件能進行直觀的用材、用工、時間、成本預(yù)估，以及建筑性能分析，待業(yè)主滿意即可按部就班的生產(chǎn)，運送至現(xiàn)場吊裝，從設(shè)計到生產(chǎn)，分部分項、全程可控。通過裝配式系統(tǒng)設(shè)計，鄉(xiāng)村住宅建造能減少不確定因素造成的建材浪費和工期延長、現(xiàn)場施工造成的資源浪費和環(huán)境污染。

3.2改善住宅質(zhì)量

住宅的設(shè)計涉及結(jié)構(gòu)體系選擇、用材選擇、空間布局劃分、墻體設(shè)計、裝飾設(shè)計等多項內(nèi)容。高質(zhì)量住宅的判定應(yīng)包含建造過程、使用感受、使用的全生命周期，在設(shè)計時滿足穩(wěn)固、適用、美觀等需求，通過綜合考量形成最優(yōu)設(shè)計。傳統(tǒng)手工生產(chǎn)方式常缺少規(guī)范的圖紙，受設(shè)計者（工匠）專業(yè)視野和業(yè)主（村民）慣性思維的影響，在結(jié)構(gòu)選擇上普遍默認使用磚混結(jié)構(gòu)，在設(shè)計上表現(xiàn)為主觀的平面劃分和外立面裝飾，易缺乏空間合理性或與環(huán)境格格不入。由于技術(shù)水平落后、缺乏規(guī)范監(jiān)督、實行經(jīng)驗主義等，常無法避免建材質(zhì)量不達標、混凝土配比不一致、砌筑偏斜等問題。住宅的結(jié)構(gòu)抗震性能、墻體防寒保暖性能、空間利用率、外立面美觀度等難以保證。反之，裝配式住宅設(shè)計采用的標準化設(shè)計提供了更豐富的組合和更長的使用周期;工廠化生產(chǎn)對混凝土配合比、砂石粒徑、鋼筋配筋的精確控制和出廠前的檢驗程序保證了建材的質(zhì)量標準;機械化裝配對設(shè)計精度的高要求和設(shè)計、成品的高度一致性避免了手工作業(yè)造成的誤差;專業(yè)的建筑設(shè)計則保證了住宅的結(jié)構(gòu)強度、空間合理和造型美觀。以上共同實現(xiàn)了裝配式設(shè)計對鄉(xiāng)村住宅質(zhì)量的全面改善。

3.3促進鄉(xiāng)村發(fā)展

鄉(xiāng)村住宅傳統(tǒng)手工生產(chǎn)方式的弊端隨著住宅建設(shè)數(shù)量而激增，住宅需求更多樣化已無法忽視。農(nóng)宅建造品質(zhì)直接影響著人們對鄉(xiāng)村發(fā)展水平的判斷，能以小見大地反映鄉(xiāng)村經(jīng)濟、文明等發(fā)展狀況。發(fā)展鄉(xiāng)村裝配式，在微觀上能改善鄉(xiāng)村住宅質(zhì)量，提高住宅的宜居性，減少村民建房的經(jīng)濟負擔，提升其生活幸福感。在宏觀上，鄉(xiāng)村裝配式住宅設(shè)計推廣有助于鄉(xiāng)村建筑產(chǎn)業(yè)由粗放無序的手工業(yè)生產(chǎn)向集約的工業(yè)化生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)型，實現(xiàn)農(nóng)房建造現(xiàn)代化。在消化建筑業(yè)過剩產(chǎn)能的同時，開辟鄉(xiāng)村住房建設(shè)市場，豐富鄉(xiāng)村產(chǎn)業(yè)類型。催生出的關(guān)于鄉(xiāng)村住宅建造的新型產(chǎn)業(yè)鏈，便于政府統(tǒng)籌管理，能起到規(guī)范約束農(nóng)房建造市場的作用，引導鄉(xiāng)村住宅建設(shè)走向規(guī)范化、集約化，使鄉(xiāng)村更新有序和可持續(xù)發(fā)展，有效改善鄉(xiāng)村人居環(huán)境，美化鄉(xiāng)村整體面貌。在一定程度上還能配套支持鄉(xiāng)村發(fā)展休閑旅游等產(chǎn)業(yè)，從而提供更多就業(yè)崗位，拓寬村民收入途徑，吸引人才返鄉(xiāng)就業(yè)創(chuàng)業(yè)，拉動鄉(xiāng)村經(jīng)濟增長。整體而言，鄉(xiāng)村裝配式推廣應(yīng)用能促進鄉(xiāng)村的現(xiàn)代化發(fā)展，豐富鄉(xiāng)村居民的物質(zhì)精神生活。

4鄉(xiāng)村裝配式住宅設(shè)計原則

4.1.在地性原則

在地性原則的提出基于對人地關(guān)系的尊重，目的在于避免城市到鄉(xiāng)村、其他地域到本地域樣式的生搬硬套。現(xiàn)代主義運用鋼筋混凝土、平板玻璃等新型工業(yè)化建材和形式追隨功能的設(shè)計，在高效解決城鄉(xiāng)住房需求激增問題的同時，也致使了千篇一律城鄉(xiāng)住宅面貌的出現(xiàn)。寄托在住宅等建筑實體中的地域文化遺產(chǎn)正在迅速消散，對其進行保護傳承迫在眉睫，激發(fā)出設(shè)計師民族文化意識的覺醒。地域主義（鄉(xiāng)土主義）在設(shè)計思潮的此消彼長中重新受到重視，并發(fā)展出了新地域主義（新鄉(xiāng)土主義）。我國鄉(xiāng)村建設(shè)相關(guān)政策大多對住宅設(shè)計的“人文在地性”提出了要求，如鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略規(guī)劃中指出“大力提升農(nóng)房設(shè)計水平，突出鄉(xiāng)土特色和地域民族特點”。在最新通過的《中華人民共和國鄉(xiāng)村振興促進法》中更是以法律規(guī)定的形式明確指出，“鼓勵農(nóng)村住房設(shè)計體現(xiàn)地域、民族和鄉(xiāng)土特色”。而基于鄉(xiāng)村裝配式住宅設(shè)計“住宅”“裝配”和“鄉(xiāng)土”三方面的設(shè)計內(nèi)容，其在地性還應(yīng)包括“住宅建造在地性”和“裝配式建造在地性”。這三者對設(shè)計的要求分別體現(xiàn)在：（1）充分考慮場地人文條件對住宅形式的影響，再了解家庭成員的構(gòu)成、生活習慣、偏好訴求。（2）充分考慮鄉(xiāng)村氣候、地理特征、地質(zhì)狀況、自然資源等對結(jié)構(gòu)、用材、墻體厚度、空間布局等的影響。避免不合理設(shè)計潛在的安全隱患，危及村民人身安全。（3）充分考慮鄉(xiāng)村交通運輸條件、施工場地條件對構(gòu)配件尺寸、裝配方式的限制，避免施工期間產(chǎn)生不必要的麻煩。

4.2可持續(xù)原則

可持續(xù)原則的提出是基于對環(huán)境的保護和對村民權(quán)益的維護，目的在于以住宅設(shè)計的可持續(xù)應(yīng)對鄉(xiāng)村產(chǎn)業(yè)發(fā)展背景下村民需求的可持續(xù)和個體家庭需求的變化，避免重復建設(shè)帶來的資源浪費、環(huán)境污染和經(jīng)濟負擔，保障村民的生活質(zhì)量。在產(chǎn)業(yè)發(fā)展層面，鄉(xiāng)鎮(zhèn)基礎(chǔ)設(shè)施的改善和鄉(xiāng)村特色旅游的推廣，使鄉(xiāng)村人口回遷、居民類型增多、依托住宅的產(chǎn)業(yè)逐漸豐富。住宅空間需要可持續(xù)適應(yīng)住戶群體的變化和產(chǎn)業(yè)類型的變化，主要體現(xiàn)在短期住戶各年齡段的不同生活需求，原住居民從事餐飲民宿、商品零售、家庭手工、農(nóng)業(yè)等家庭生產(chǎn)的適應(yīng)性。在個體家庭需求層面，圍繞鄉(xiāng)村家庭普遍的生命循環(huán)，需考慮婚嫁、分家、繼承等帶來的家庭結(jié)構(gòu)變化和潛在的需求變化。無論是鄉(xiāng)村整體層面還是個體家庭層面，都要求住宅設(shè)計提供全生命周期的保障，為此應(yīng)采用標準模數(shù)設(shè)計并形成規(guī)范圖紙，保證后續(xù)平面布局和立面墻體的可調(diào)整;采用模塊化部品化設(shè)計，確保功能空間的可替換和更新;使用可循環(huán)利用的環(huán)保材料，促進資源可持續(xù)和環(huán)境可持續(xù)。同時盡可能采用開源的設(shè)計手法，保障村民的建設(shè)自主性。

4.3安全性原則

安全性原則的提出基于最根本的建設(shè)要求。住宅建筑設(shè)計的安全性直接決定著人們的居住環(huán)境，這就要求對住宅建筑設(shè)計的安全性給予足夠的重視。新時期裝配式住宅設(shè)計在鄉(xiāng)村的應(yīng)用尚處于發(fā)展初期，對其安全性的質(zhì)疑是阻礙其發(fā)展的重要因素之一。在設(shè)計中提高鄉(xiāng)村裝配式住宅建造過程的可靠性，打消村民疑慮成為促進推廣應(yīng)用需首要解決的問題。裝配式生產(chǎn)方式作為一個系統(tǒng)工程，牽一發(fā)而動全身，設(shè)計安全對住宅質(zhì)量起到奠定基礎(chǔ)的作用。首先，應(yīng)對設(shè)計人員的專業(yè)素養(yǎng)提出要求，設(shè)計須由具備相關(guān)資質(zhì)的人員進行。設(shè)計時還需充分考慮結(jié)構(gòu)安全和使用安全兩方面。結(jié)構(gòu)安全的提升可通過選擇相應(yīng)抗震要求的結(jié)構(gòu)體系、進行計算模擬、優(yōu)化構(gòu)件連接方式等途徑實現(xiàn)。使用安全的提升可通過選擇安全建材、合理布局機電管線避免私自改造、設(shè)置無障礙通道、考慮適老化等方式實現(xiàn)。

4.4舒適性原則

舒適性原則的提出基于更高層次的品質(zhì)追求。裝配式住宅從提供保障住房、解決供需失衡向提供更高品質(zhì)住宅發(fā)展是必然趨勢。鄉(xiāng)村產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來的經(jīng)濟水平改善，使村民對住宅設(shè)計的需求從滿足基本功能向追求高品質(zhì)轉(zhuǎn)變。舒適性作為衡量住宅品質(zhì)的重要標準，是在長期交互中住戶對住宅產(chǎn)生的直觀生理、心理感受。不舒適的住宅環(huán)境會以疾病的形式直接反映在住戶的身體和心理健康上，如各類呼吸道疾病、過敏癥狀、病態(tài)建筑綜合癥（SBS，Sick Building Syndrome）、精神抑郁等。因此，鄉(xiāng)村裝配式住宅的設(shè)計應(yīng)注重與之相關(guān)的空間尺度、風環(huán)境、聲環(huán)境、光環(huán)境、私密空間、交往空間的塑造，保障村民的身心健康與舒適。

5結(jié)語

隨著鄉(xiāng)村政策的大力推進，我國鄉(xiāng)村各方面發(fā)展迅速，但住宅建造仍混亂無序，存在質(zhì)量參差、風格迥異、環(huán)境污染等問題。以地域化、可持續(xù)、安全、舒適的裝配式設(shè)計應(yīng)對鄉(xiāng)村迅速發(fā)展下的住宅建造，能有效改善鄉(xiāng)村住宅的整體面貌，形成和諧、美觀、高質(zhì)量、有傳承、有特色的鄉(xiāng)村人居環(huán)境。國內(nèi)鄉(xiāng)村裝配式住宅設(shè)計尚處于起步階段，積極借鑒國外成功經(jīng)驗，建立科學系統(tǒng)的設(shè)計思想，有助于推動鄉(xiāng)村文化傳承，促進鄉(xiāng)村文明。

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