陜西地區(qū)混凝土裝配式鄉(xiāng)村住宅設計產(chǎn)學研實踐初探

袁 靜 馬曉鳴 相虹艷

（西安建筑科技大學華清學院建筑與規(guī)劃教研室，陜西 西安 710043）

1 項目調(diào)研情況：

1.1 現(xiàn)階段關(guān)中地區(qū)自建房建設現(xiàn)狀

改革開放以前，關(guān)中地區(qū)鄉(xiāng)村的自建房大多采用的是生土結(jié)構(gòu)。改革開放后隨著人們的生活水平日益提高，農(nóng)村自建房的結(jié)構(gòu)類型也逐漸轉(zhuǎn)為磚混結(jié)構(gòu)。由于鄉(xiāng)村的特殊性，住宅建設基本上都缺乏規(guī)范的結(jié)構(gòu)設計與合理的建筑設計。村民們都是按照自己的想法讓施工隊對房屋進行無圖紙施工建造，業(yè)主關(guān)注的重點更多的集中在了建筑的現(xiàn)時經(jīng)濟性，對建筑的抗震性能、舒適性、功能、空間、造型等較為忽視。而在施工方面，在項目小且分散，缺乏足夠的資金等因素的影響下，鄉(xiāng)村住宅建設過程中，常常出現(xiàn)施工單位是一群無資質(zhì)、未受過培訓的農(nóng)村泥瓦匠人臨時組成的“草臺班子”。施工前期無合同，施工中期偷工減料，施工后期無售后的情況比比皆是。這些情況無疑給業(yè)主在后續(xù)的使用過程中埋下了隱患。

1.2 裝配式結(jié)構(gòu)在我國的發(fā)展趨勢

我國自十二五計劃實施以來，一直致力于建立一個節(jié)能減排環(huán)保的友好型社會。轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)建筑的生產(chǎn)方式，提高建筑裝配率，推動建筑裝配化的廣泛應用，成為了建筑業(yè)發(fā)展的大趨勢。2017年2月21日發(fā)布的《國務院辦公廳關(guān)于促進建筑業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的意見》（國辦發(fā)【2017】19 號），明確建筑工業(yè)化要進行可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略[2]。繼國家層面政策出臺后，目前，全國31 個?。▍^(qū)、市）相繼全部出臺推進裝配式建筑發(fā)展相關(guān)政策文件。2019年全國各地區(qū)裝配式建筑出爐：如北京對于實施范圍內(nèi)的預制率達到50%以上、裝配率達到70%以上的非政府投資項目予以財政獎勵；可以預見，未來，裝配式建筑會是各地建設工作的重點。

裝配式結(jié)構(gòu)體系根據(jù)不同材料可分為：裝配式混凝土結(jié)構(gòu)體系、裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系、現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)體系、裝配式砌體結(jié)構(gòu)體系等。目前預制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)在國內(nèi)占據(jù)了主導地位。本次項目設計實踐采用的預制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)是以黃煒教授為科技研發(fā)帶頭人，西安建筑建筑科技大學土木學院及西咸新區(qū)矩陣住工住宅工業(yè)有限公司共同研發(fā)的“綠色全裝配復合墻被動式保溫住宅”技術(shù)，該技術(shù)是整個研究的核心結(jié)構(gòu)技術(shù)支撐。曾獲國家科技進步二等獎、陜西科學技術(shù)進步一等獎、西安科學技術(shù)進步一等獎。

2 產(chǎn)學研背景下的裝配式鄉(xiāng)村小住宅設計研究

2.1 小住宅設計教學現(xiàn)狀

小住宅設計又稱小別墅設計，是建筑學專業(yè)低年級最早接觸的建筑設計課程設計。其任務書所給條件通常十分優(yōu)越：獨院住宅、基地占地面積大、環(huán)境優(yōu)美、周邊限制條件有限等等，給學生提供了極大的創(chuàng)作空間。該課程設計目的在于讓學生能了解獨院式住宅建筑設計的特點，訓練學生空間設計能力及組合能力；了解人體工程學，掌握家具尺度與布置，及由此產(chǎn)生的對空間的各項要求；學習以建筑物作為一個整體考慮有關(guān)建筑功能、構(gòu)成、造型等方面的問題；創(chuàng)造既滿足各項功能及技術(shù)要求，又滿足心理要求的居住空間；認識到建筑與自然環(huán)境兩者應有機結(jié)合。

然而在現(xiàn)實情況中，小住宅設計與教學環(huán)節(jié)所提供的設計環(huán)境條件相去甚遠。目前，我國大中城市中，獨棟別墅的修建已被全面叫停，而聯(lián)排別墅或疊拼別墅的基地又通常十分有限，現(xiàn)實和理想產(chǎn)生嚴重偏差。此外，學生們多數(shù)缺少別墅居住體驗。這都為學生們的調(diào)研與設計帶來了難度。與此同時，課堂教學與生產(chǎn)實踐相結(jié)合也一直是低年級建筑學教學的一大難題，其相關(guān)專業(yè)課程如建筑構(gòu)造、建筑設備、建筑材料均安排在中高年級，這些因素都使得學生的設計長期停留在方案階段甚至是概念階段，無法深入下去，學生們的學習收獲有限。

2.2 本次項目設計實踐的主要設計方向

本次項目設計實踐工作，教研團隊帶領(lǐng)學生結(jié)合教學深入陜西地區(qū)鄉(xiāng)村進行調(diào)研，與矩陣公司的結(jié)構(gòu)設計團隊與施工團隊一起共同討論協(xié)調(diào)，共完成小住宅方案二十三套，其中九套方案進行到施工圖階段，三套已投入實際建設。在本次設計中我們對陜西各地區(qū)民居特色進行提煉，融入現(xiàn)代鄉(xiāng)村人們的生活特點及審美喜好，結(jié)合陜西農(nóng)村宅基地現(xiàn)實情況，加入技術(shù)建筑設計標準。使得設計出的小住宅既符合現(xiàn)代鄉(xiāng)村生活，同時又極具地方特色。

2.3 裝配式混凝土結(jié)構(gòu)與陜西鄉(xiāng)村小住宅設計相結(jié)合的優(yōu)勢

本次采用的預制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)——“綠色全裝配復合墻被動式保溫住宅”技術(shù)相較其它的結(jié)構(gòu)技術(shù)形式有以下優(yōu)勢：1）輕質(zhì)耐震，可抵御八級地震；2)全裝配化施工，主體結(jié)構(gòu)七天封頂。3)部品構(gòu)件被動式保溫承重一體化設計生產(chǎn)。4)各種節(jié)能技術(shù)集成，房屋能耗降低70%。5)工業(yè)化生產(chǎn)，毫米級精度，全面消除滲漏、裂縫、空鼓等各種質(zhì)量通病。6)所有水電管線預埋到位，無需二次改造。

2.4 裝配式混凝土結(jié)構(gòu)與陜西鄉(xiāng)村小住宅設計相結(jié)合的難點

盡管這種裝配式結(jié)構(gòu)有以上諸多優(yōu)勢，但在進行陜西地區(qū)鄉(xiāng)村小住宅設計時，結(jié)構(gòu)設計與建筑設計之間存在著較多的矛盾。設計的難點主要體現(xiàn)在：

1）該裝配式結(jié)構(gòu)最具特色的一點是裝配式部品設計。尤其是結(jié)構(gòu)部品設計，由于整個建筑主要為墻板承重形式，建筑的開間與進深在尺度上受到結(jié)構(gòu)部品設計較大的制約。我們教研設計團隊依據(jù)陜西民居的建筑外形及空間功能特點對結(jié)構(gòu)部品種類進行合理優(yōu)化，在符合結(jié)構(gòu)安全的及經(jīng)濟性的前提下設計出符合陜西地區(qū)鄉(xiāng)村生活特點的小住宅形式，改變裝配式混凝土建筑給人的呆板印象。

2）該裝配式結(jié)構(gòu)由于預制裝配率已達85%，所有墻體均承擔結(jié)構(gòu)作用，在后期的裝修過程中，不宜對墻體進行開槽開洞，所有水電管線在墻板預制過程中必須預埋到位。但這與現(xiàn)狀階段市場上通行的住宅裝修方式差異較大，不同家庭對水電設備的要求標準不同，增加了結(jié)構(gòu)部品設計的難度及批量化生產(chǎn)的成本。

3）傳統(tǒng)小住宅設計教學中，除強調(diào)學生的功能流線組織能力外，對學生的建筑造型要求也比較高，課程設計通常是假題假做、或真題假做。學生們在設計的時候?qū)Y(jié)構(gòu)、構(gòu)造尤其是造價的考慮較少。由于約束條件較少，建筑設計通常會突顯建筑形體體塊關(guān)系、比例、材質(zhì)、空間等等。而面對真實題目和甲方的重重約束尤其是造價和基地條件約束，學生們在設計過程中明顯需要磨合適應。

4）陜西地區(qū)的民居風格并不單一，居民對建筑風格的喜好也不盡相同。建筑的個性化與建筑工業(yè)化、部品批量化生產(chǎn)存在較大矛盾。為了協(xié)調(diào)這一矛盾，我們在外部裝飾性部品設計上加大力度。我們將原有的陜南、關(guān)中、陜北民居的裝飾性構(gòu)件進行研究對比，取其精神，設計出一系列符合各個風格特點的裝飾部品，并對裝飾部品的構(gòu)造進行再次設計研究，滿足各項建筑技術(shù)指標。

3 陜西地區(qū)鄉(xiāng)村小住宅設計案例分析

3.1 陜西地區(qū)農(nóng)村宅基地特征

教研設計團隊對現(xiàn)階段陜西地區(qū)鄉(xiāng)村宅基地情況進行了的調(diào)研，調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，陜西境內(nèi)尤其是關(guān)中地區(qū)農(nóng)村宅基地的形式多為“晉陜窄院”式宅基地即面寬有限，進深較大，多數(shù)坐南朝北。常見的宅基地長度上甚至可達30 米而在寬度上多為8 米、10 米、12 米、14 米，超過14 米的比較少見。各家宅基地聯(lián)排并置，已有農(nóng)宅相互貼建。

3.2 陜西地區(qū)鄉(xiāng)村小住宅實例分析

案例：8 米開間的劉宅，該基地面寬屬于常規(guī)最小面寬，根據(jù)業(yè)主要求該建筑必須不少于3 室2 廳1 廚2 衛(wèi)，為了保證建筑的舒適性，該住宅的主要功能空間(主臥、客廳)要求保證南向采光，最好還有儲藏空間。此外，建筑的主入口只能在南向，北向為其后院不得開設進出大門?；氐膬蓚?cè)均為其他業(yè)主的宅基地，不可跨越侵犯，同時兩側(cè)貼建部分亦不可開窗。這一現(xiàn)狀導致住宅開間設計存在較大困難了。同時業(yè)主提出希望能夠擴大建筑的采光面，由于業(yè)主對傳統(tǒng)文化頗有研究，希望建筑本身在具有傳統(tǒng)建筑特點的同時具有一定的時代氣息。

結(jié)合業(yè)主的要求我們團隊進行了初步設計，其特點有：1）根據(jù)“晉陜窄院”的特點，將劉宅設計成內(nèi)院式住宅，建筑正南面只安排有客廳及進入內(nèi)院的大門。2）建筑大門設在進入內(nèi)院后朝東的山墻面上，縮短了進入大門后到各個空間的流線3）在朝東的山墻面上朝內(nèi)院開設多個窗戶，大大增強了室內(nèi)光線，同時在多個房間及走廊上可以欣賞內(nèi)院的景觀植物（如竹子），以提高建筑的文化氣息。整個建筑滿足2 間臥室1 間客廳1 間餐廳全部朝陽，極大的提高了建筑的舒適度。4）考慮到鄉(xiāng)村生活中廚房餐廳對于家庭的重要性，在設計中，廚房的空間設計為3.8x3.2m2,而餐廳則與后院相聯(lián)系，以節(jié)省交通面積。5）鄉(xiāng)村住宅中最重要的空間——廳堂，按照結(jié)構(gòu)所給的墻體部品最大尺寸設計為5.1x4.8m2。6)在外立面上為了節(jié)省造價，以白色真實漆為主，配合以關(guān)中地區(qū)傳統(tǒng)的風火山墻設計，在上下窗戶間以原色實木格柵加一裝飾，整個建筑體現(xiàn)出具有關(guān)中特色的新中式風格。7）在裝飾部品設計上符合裝配式的特色，達到快速施工的目的。8）在部品設計中水電管線預埋不以滿足基本生活要求為標準，而以現(xiàn)代生活為目標，為業(yè)主將來生活進一步提高提供擴展空間。如：衛(wèi)生間馬桶預留衛(wèi)洗麗插口；墻體預留新風機、中央空調(diào)孔洞、廚房多插座預留以保證將來如洗碗機、垃圾處理機、烘干機、等現(xiàn)代化設備添置的可能。

劉宅方案及造型設計

總結(jié)，本次項目的產(chǎn)學研實踐過程，不僅在裝配式建筑特色化小住宅設計上做了有益的嘗試，并且與低年級建筑學教學相結(jié)合，提高了學生的實際項目參與度，加深了學生對于各專業(yè)課程的理解認識。并對未來建筑學課程設計教學改革提供了典型案例，同時為今后裝配式小住宅的實際應用提供了一定的參考。