鄉村住宅設計與建造關鍵技術研究*

文/中國建筑標準設計研究院有限公司 盧 珊 劉志鴻 高曉明 宋婉銘

1 項目背景

2016年末，全國共有建制鎮20883個，鄉10872個，自然村261.7萬個（其中包括52.6萬個行政村）。村鎮每年竣工建筑面積10.6億m2，房屋建筑面積存量383.0億m2，村鎮建設年總投資1.6萬億元，住宅投資約占一半。但目前我國鄉村住宅設計與建造領域面臨諸多問題：未能有效推動住宅設計工作，未形成良性市場機制；地域建筑特征和文化與現代建造技術嵌合度不夠；面對“生產、生活、生態”融合要求，現有空間適用度較低、實施集成設計難度大、節能實施度弱；結構使用壽命短、安全性考慮不足；工業化建造程度與建造效率低，缺乏適用性部品部件，整體質量堪憂；適用于鄉村快速建造的小型化施工裝置少，機械化程度低；設計、建造、監管智能化、網絡化手段欠缺，信息化資源不豐富，可實施性不強。

為貫徹落實《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006—2020年）》關于研究開發綠色建筑設計技術、精致建造和綠色建筑施工技術與裝備，《國民經濟與社會發展第十三個五年規劃綱要》關于加快建設美麗宜居鄉村，《鄉村振興戰略規劃（2018—2020年）》關于建設生態宜居的美麗鄉村、持續改善農村人居環境、發展壯大鄉村產業等要求，針對鄉村住宅普遍存在設計與生產生活需求不協調、功能不完善、建造缺少因地制宜技術體系和適宜推廣平臺等現狀，為實現住宅建造向綠色宜居、高品質、集約化與產業化轉變的時代要求，亟待開展鄉村住宅設計與建造方面的集成性研究，加快推進形成住宅建造技術體系。

2 總體目標

針對現代鄉村建筑業創新建筑體系、“三生”融合、品質提升、集約優質建造等需求，集成研發住宅建造技術，構建新型體系，創制成套施工裝備，推動和促進鄉村住宅建筑體系的技術集成和產業化創新；優化鄉村住宅產業化發展路徑，挖掘和培育新的產業需求，提高產業化驅動力；通過研究和示范，在建筑產品、房屋建造、建筑信息化等領域創造新的經濟價值，支撐和推動鄉村住宅建造產業鏈的健康有序發展。

3 研究內容

本項目以建筑空間設計、產品體系、裝配集成、施工建造、應用示范為主要研發路徑，在完成鄉村住宅空間與戶型庫，在智能化設計服務模式的基礎上，建立高耐久性產品集成體系和部品庫，完善相應技術和標準體系，集成研發裝配式住宅成套體系及與之配套的低成本本土化的被動式技術，并開展鄉村住宅施工建造適宜性小型化成套設備及配套工法研究，以及基于GIS、BIM的輕量化鄉村宜居住宅設計建造服務平臺。采用理論分析與調查統計相結合、數值模擬與試驗研究相結合、專項技術研究與系統集成相結合，通過模型試驗與工程示范，形成鄉村住宅建造集成性體系，確保研究成果可靠性和可應用性。具體分為5項研究內容。

3.1 鄉村住宅空間優化設計技術與指標體系研究

針對鄉村生活、生產、生態融合對住宅家庭生活、生產輔助和生態庭院等類型空間組織的需求，研究鄉村住宅空間單元組合配置，搭建住宅空間單元設計資源庫；通過邏輯算法、仿真模擬和足尺體驗等方法，研究典型鄉村住宅空間適應性與建筑體系適配性技術；對住宅空間設計的性能參數進行優化，建立并完善鄉村住宅設計指標體系與標準；開展智能化和遠程化設計技術研究，建立以農戶參與和技術人員輔助相結合的協同設計平臺。

3.2 鄉村住宅長壽命設計建造關鍵技術研究

通過不同建造方式下適用于鄉村住宅的功能空間可變理念的設計體系研究，開展鄉村住宅部品與設備管線設計集成技術研究，建立鄉村住宅長壽命設計理論及技術體系；通過研究鄉村住宅部品耐久性指標，提出指標體系，指導研發適用程度及耐久性較高的內隔墻板、廚衛等新型部品體系，建立相應產品應用技術和標準體系。

3.3 鄉村住宅裝配式快速建造體系與被動式節能集成研究

針對目前裝配式體系在鄉村小型住宅建筑中應用經濟性差、施工難度大、集成性不高、與被動節能設計脫節等問題，結合環境條件及生活習慣，以高性能、低成本、被動節能、快速建造為目標，開展裝配式建造技術適用性研究，研發適用于鄉村住宅低成本與快速建造需求的鋼筋混凝土、輕鋼結構裝配式住宅體系，開發與預制構件集成的本土性低成本被動式節能技術與構造，建立模塊化部品部件庫，以滿足鄉村宜居住宅對高效、低價、集約建造的需求。

3.4 鄉村住宅施工建造適宜性小型化成套裝置裝備及配套工法研究

針對現有鄉村住宅建造裝備機械化、智能化、小型化程度低等現狀，結合鄉村實際自然、地理、交通及環境特點，圍繞綠色、環保、智能的鄉村建設理念，開展鄉村住宅施工建造適宜性小型化成套設備及配套工法的研發，搭建集培訓、操作于一體的鄉村住宅建造裝備集成操控平臺，建立數字化鄉村住宅建造裝備安全遠程管理系統，實現鄉村住宅施工建造機械化、智能化、小型化。

3.5 鄉村住宅設計與建造技術應用信息平臺

以地理信息系統（GIS）與建筑信息模型（BIM）技術為基礎，研究基于GIS、BIM的鄉村住宅設計建造平臺技術、鄉村統建住宅協同設計與村民自建住宅設計建造服務技術，開發基于GIS、BIM的輕量化鄉村住宅設計建造服務平臺，實現村民設計規劃需求的快速反饋、標準設計BIM圖集的便捷獲取與可視化建造方法交底，滿足村民住宅使用需求，提升施工人員水平，服務鄉村住宅規劃設計，提升建造質量，推動鄉村住宅設計建造標準化、產業化、信息化發展。

4 主要創新點

本項目首次建立農戶參與式設計和技術人員遠程優化設計相結合的鄉村住宅協同設計優化服務系統，解決設計水平較低、難以形成市場化服務的問題。創新建立適應鄉村住宅領域發展的長壽命設計建造關鍵技術體系，建立系列化鄉村住宅產品體系，進一步推動鄉村住宅長壽命化發展，減少資源消耗。創新鄉村住宅工業化建造體系，研發適用于鄉村的雙面疊合墻住宅等體系，建立相應的基于性能的設計方法及快速建造技術，滿足“集約、快速、低價”的目標。基于鄉村經濟條件、生活習慣，首次提出適用于鄉村裝配式住宅經濟合理的被動式節能指標，將節能設計與結構體系、建造方式整合考慮，形成不同建造體系下節能部品與連接構造，提升裝配式住宅本體節能性能。首創易就位、易拼拆、易操作的適用于鄉村住宅的施工裝備，創建智慧化裝備集成操控及安全管理平臺，實現裝備集成一鍵式智能化操控、裝備保修與保養、查詢預警、裝備運行及操縱人員安全動態實時管控。首次開發基于GIS、BIM的輕量化鄉村住宅設計建造信息平臺，實現鄉村住宅設計建造需求的快速反饋、標準BIM圖集的快速獲取與節能，以及建造方法的可視化交底。

5 預期效益

本項目將形成一系列技術成果，包括技術標準、設計導則與指南、專利技術等，將對鄉村住宅建筑設計、產品體系、建造裝備、信息化平臺等全產業鏈、全過程的建設和生產力的提升起到至關重要的作用。其中，技術標準規范類的成果將為全國范圍的鄉村住宅建造領域的研究、設計、開發等企業、建設管理單位及人員提供技術法規和參考依據。

本項目致力于高質量高品質的鄉村住宅建造技術研究，將有力地推動并建立適宜我國鄉村地區現狀及未來發展的住宅設計與建造全產業鏈，提高農村住宅品質，降低資源消耗，減少環境污染，提高勞動效率，推動農村住宅建筑市場的建立和完善。項目的實施對于推動社會發展、提高鄉村居住水平、改變鄉村住宅建設方式等是一次重大變革，將促進鄉村經濟社會發展，形成引導綠色和健康發展的典型鄉村住宅建筑范式，同時也將培養和造就一支科技隊伍和一批技術人才。

6 結語

本項目響應《鄉村振興戰略規劃（2018—2020年）》提出的“建設生態宜居的美麗鄉村、持續改善農村人居環境、發展壯大鄉村產業”等要求，將集成研發住宅建造技術，構建新型體系，創制成套施工裝備，推動和促進鄉村住宅建筑體系的技術集成和產業化創新；通過研究和示范，在建筑產品、房屋建造、建筑信息化等領域創造新的經濟價值，支撐和推動鄉村住宅建造產業鏈的健康有序發展。