基于裝配式結(jié)構(gòu)的山地地區(qū)小型重鋼民居民宿設(shè)計與優(yōu)化

李悅鵬

(重慶交通大學(xué))

在當(dāng)代建筑設(shè)計領(lǐng)域，裝配式結(jié)構(gòu)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于提高建筑質(zhì)量、效率和可持續(xù)性。山地地區(qū)由于其特殊的地理環(huán)境和建筑需求，對小型重鋼民居民宿的需求日益增長。然而，傳統(tǒng)建造方式在山地地區(qū)面臨著施工難度大、工期長、資源浪費等問題。因此，基于裝配式結(jié)構(gòu)的山地地區(qū)小型重鋼民居民宿的設(shè)計與優(yōu)化具有重要的研究價值和實際意義。

1 裝配式民居現(xiàn)狀

1.1裝配式結(jié)構(gòu)在民居民宿領(lǐng)域的應(yīng)用

近年來，隨著建筑技術(shù)的不斷發(fā)展和人們對節(jié)能環(huán)保的日益重視，裝配式結(jié)構(gòu)在民居民宿領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。裝配式結(jié)構(gòu)是指在工廠或制造基地進行預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)，并在現(xiàn)場進行簡單組裝而成的建筑系統(tǒng)。相比傳統(tǒng)施工方式，裝配式結(jié)構(gòu)具有施工速度快、質(zhì)量可控、資源節(jié)約的優(yōu)勢，同時也可以提高建筑的節(jié)能性能。在民居民宿領(lǐng)域，裝配式結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用于小型住宅、度假別墅等建筑類型。它可以滿足不同地區(qū)和用戶的需求，具有靈活的設(shè)計和布局能力。

1.2重慶裝配式民居現(xiàn)狀及存在問題

作為中國的山城，重慶地形復(fù)雜，山地地區(qū)的建筑需求與其他地區(qū)存在差異。近年來，重慶市政府提出了鼓勵裝配式建筑發(fā)展的政策?！笆奈濉逼陂g，重慶市將編制農(nóng)房標(biāo)準(zhǔn)圖集150 套、建設(shè)裝配式農(nóng)房20 萬平方米。推動了該地區(qū)裝配式民居的建設(shè)。目前，重慶的裝配式民居主要集中在郊區(qū)和山區(qū)，多用于旅游度假、鄉(xiāng)村旅游等領(lǐng)域[1]。

然而，在重慶的裝配式民居現(xiàn)狀中仍存在一些問題。在鄉(xiāng)村建設(shè)過程中，農(nóng)居建設(shè)隊伍自身存在一些局限性。特別是在農(nóng)居部分的建設(shè)中，仍然依賴于本地施工隊。這些隊伍通常長期在農(nóng)村工作，缺乏地質(zhì)勘查、施工圖紙、過程監(jiān)管和質(zhì)量驗收等必要的技術(shù)保障，只能依賴工程經(jīng)驗進行作業(yè)。難以承擔(dān)起鄉(xiāng)村建設(shè)技術(shù)革新的任務(wù)。

2 設(shè)計與優(yōu)化

2.1基于裝配式結(jié)構(gòu)的山地地區(qū)小型重鋼民居民宿設(shè)計原則

對山地地區(qū)小型重鋼民居民宿的需求逐漸增加。在設(shè)計這類建筑時，裝配式結(jié)構(gòu)經(jīng)常被廣泛采用，因為它具有生產(chǎn)制造簡便、施工快速、經(jīng)濟實惠等優(yōu)勢。但是，山地地區(qū)的地形復(fù)雜，氣候條件也不同于其他地區(qū)。因此，需要考慮一些針對山地地區(qū)的特殊設(shè)計原則。下面將介紹一些基于裝配式結(jié)構(gòu)的山地地區(qū)小型重鋼民居民宿設(shè)計原則。

⑴結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。山地地區(qū)受土壤地質(zhì)結(jié)構(gòu)不同影響。因此重鋼民居民宿的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性必須得到充分考慮。設(shè)計師應(yīng)該根據(jù)地形和土壤條件選擇適合的基礎(chǔ)形式，如鋼筋混凝土樁基或混凝土板基。此外，通過恰當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)布局和構(gòu)造連接方式來提高整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。例如，通過增加墻體支撐柱的數(shù)量和尺寸來增強土木結(jié)構(gòu)的抗震性能。

⑵建筑外觀與空間布局與利用。在小型重鋼民居民宿的設(shè)計中，空間布局和利用必須得到充分考慮。由于目前很多農(nóng)村建筑的同質(zhì)化問題，導(dǎo)致其失去了獨特性和美感。許多農(nóng)村建筑開始追隨城市建筑的風(fēng)格，普遍采用三層大瓦房，并進行外墻抹灰或貼瓷磚等處理。這種同質(zhì)化現(xiàn)象使得中國農(nóng)村建筑喪失了自身的特色，而這正是導(dǎo)致中國文化美感流失的原因之一[2]。為了改變這一局面，我們需要尋找創(chuàng)新的解決方案。

⑶施工可行性。裝配式結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢是施工速度快，但對于山地地形復(fù)雜的情況，施工可行性需要充分評估。選擇適合的裝配方式和施工工藝，確保施工過程順利進行。同時，應(yīng)注意當(dāng)?shù)丨h(huán)境和生態(tài)保護，以減少對周圍環(huán)境的影響。

2.2結(jié)構(gòu)做法與分析

傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)形式一般采用現(xiàn)場焊接、螺栓連接等方式進行安裝，需要現(xiàn)場精密加工和施工，存在安裝周期長、工程浪費大、出現(xiàn)質(zhì)量問題幾率高等諸多問題。因此，在設(shè)計該重慶地區(qū)這種小型重鋼民居民宿時，我們將傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)形式作為基礎(chǔ)，通過加強預(yù)制造工藝實現(xiàn)裝配式建筑的較強可預(yù)制性和可變性。

首先，在結(jié)構(gòu)材料上，采用優(yōu)質(zhì)鋼材作為主要結(jié)構(gòu)材料，鋼材型號盡量統(tǒng)一，以減少現(xiàn)場切割和加工的工藝步驟。其次，將整個建筑結(jié)構(gòu)分為若干個標(biāo)準(zhǔn)化模塊，并通過數(shù)字化技術(shù)對每一個模塊進行都進行精確設(shè)計，達到精準(zhǔn)預(yù)制的效果。這樣既減少了現(xiàn)場加工工序中的浪費，也降低了工人技術(shù)要求，提高了施工效率[3]。

其次，在結(jié)構(gòu)連接方面，我們采用螺栓連接來代替?zhèn)鹘y(tǒng)焊接和螺栓連接。這樣可以簡化現(xiàn)場施工工序，降低人工成本和安裝周期。同時，在測量和安裝過程中，由于螺栓連接形成了標(biāo)準(zhǔn)化的結(jié)構(gòu)，可以采用數(shù)字化技術(shù)進行精準(zhǔn)的匹配，最大限度地提高安裝質(zhì)量。

再次，在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，我們在保證建筑功能性的前提下，盡可能實現(xiàn)模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化。通過對各個模塊的組合和排布，達到不同戶型的需求。同時，考慮到山地地區(qū)氣候的復(fù)雜性，我們在設(shè)計上加強了耐震、防風(fēng)、防雨等方面的優(yōu)化，以確保建筑的穩(wěn)固性和耐用性。

2.3建筑空間布局與創(chuàng)新

在山地地區(qū)小型重鋼民居民宿中，空間布局與利用是一個關(guān)鍵的方面?？紤]到裝配式建筑的可預(yù)制性和可變性，我們采用了集裝箱這種新穎創(chuàng)新的設(shè)計手法。首先，在整體立面上，我們保留了集裝箱原本的白色波浪紋理，并對框架進行黑色處理，形成鮮明的對比。同時，在立面中加入細膩的木紋點綴，打造一個整體的鄉(xiāng)野輕居的格調(diào)。

在建筑中，我們通過幾個集裝箱以不同角度和高度的組合來創(chuàng)造一些架空、陽臺、走廊等空間。平面上采用并聯(lián)、錯位、對角等布局方式來營造更多的空間感。集裝箱常用的集中豎向空間關(guān)系和不同長度的組合可以產(chǎn)生一些露天陽臺；角度旋轉(zhuǎn)則可以創(chuàng)造出不規(guī)則的陽臺和避雨空間；錯位關(guān)系則能創(chuàng)造出不同方向的陽臺。

我們的方案定位為戶型可變的民宿，包括兩種戶型。第一種是兩戶分離雙拼戶型，每個戶型包括一室兩廳以及公共空間，適合單人或雙人旅行。第二種是一戶整體式戶型，包括兩室兩廳，適合親子出行或小型團建旅居。根據(jù)相關(guān)規(guī)范對農(nóng)宅空間和平面的規(guī)定，我們確定了600mm×1200mm 的基本模數(shù)，并將整體的功能模塊和結(jié)構(gòu)體系都植入統(tǒng)一的模數(shù)網(wǎng)格中。我們的方案使用的模數(shù)體系既符合輕鋼結(jié)構(gòu)的建造邏輯，又滿足各個功能的使用需求。通過標(biāo)準(zhǔn)化的輸入，我們將農(nóng)宅原型分解為客廳、臥室、廚房、餐廳、樓梯、廁所、儲物、門廳、過道等功能，并將它們植入標(biāo)準(zhǔn)化模塊中。

2.4施工可行性

圖1 鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點連接設(shè)計做法圖

裝配式結(jié)構(gòu)的主要特點之一是其工廠化生產(chǎn)和現(xiàn)場組裝。在施工過程中，需要明確的施工流程，以確保各個組件的準(zhǔn)確安裝和高質(zhì)量的成品。

⑴需要進行預(yù)制件的生產(chǎn)。在工廠中，根據(jù)設(shè)計圖紙和規(guī)格要求，對重鋼結(jié)構(gòu)和其他裝配件進行加工和制造。材料的選擇和優(yōu)化應(yīng)考慮到山地地區(qū)的特殊環(huán)境條件，如抗震性能和耐久性。

⑵將預(yù)制件運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場。在山地地區(qū)，道路條件可能較為復(fù)雜，因此需要合理安排物流計劃，選擇適當(dāng)?shù)倪\輸工具來確保預(yù)制件的安全運輸。

⑶進行現(xiàn)場組裝。根據(jù)設(shè)計圖紙和預(yù)制件的標(biāo)記，將各個組件按序進行拼裝和安裝。在這個過程中，需要確保每個組件的準(zhǔn)確性，以避免后續(xù)施工過程中的問題。

⑷進行施工質(zhì)量檢查和驗收。對裝配式民居民宿的建筑結(jié)構(gòu)、電氣設(shè)備、水暖系統(tǒng)等進行全面檢查，確保其符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求。

2.5結(jié)構(gòu)建筑優(yōu)化

通過對上述設(shè)計的分析我們可以得出針對重慶地區(qū)的結(jié)構(gòu)建筑方面的優(yōu)化。結(jié)構(gòu)方面，為提高穩(wěn)定性，可采取增加支撐和加固構(gòu)件、合理布置墻體和框架結(jié)構(gòu)以及使用適當(dāng)連接方式等措施。節(jié)能環(huán)保方面，可運用保溫隔熱材料、雙層玻璃窗等方式降低能量損失，合理布置門窗和采光設(shè)備，并利用可再生能源來滿足部分能源需求。而建筑方面，通過合理布局和規(guī)劃，最大限度地利用每一寸空間，實現(xiàn)功能的最佳排布。施工模式上，裝配式建筑能提高效率，通過工廠化生產(chǎn)和現(xiàn)場組裝來減少施工周期和對周圍環(huán)境的影響。在選擇材料時，考慮山區(qū)特殊氣候和地質(zhì)條件，選擇抗震、防水、防火等性能好的材料。這些優(yōu)化措施能使重慶山區(qū)小型重鋼民居民宿更適應(yīng)山地環(huán)境，提高安全性、節(jié)能環(huán)保、空間利用和施工效率，滿足居民的舒適居住需求，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

3 總結(jié)

在以重慶為案例的相似山地地區(qū)的裝配式民居設(shè)計策略具有可行性和發(fā)展前景。裝配式建筑的節(jié)約資源、保護環(huán)境、高速高效以及定制化等特點為其在鄉(xiāng)村建設(shè)中提供了優(yōu)異的條件。