陜西地區混凝土裝配式鄉村住宅設計產學研實踐初探

袁 靜 馬曉鳴 相虹艷

（西安建筑科技大學華清學院建筑與規劃教研室，陜西 西安 710043）

1 項目調研情況：

1.1 現階段關中地區自建房建設現狀

改革開放以前，關中地區鄉村的自建房大多采用的是生土結構。改革開放后隨著人們的生活水平日益提高，農村自建房的結構類型也逐漸轉為磚混結構。由于鄉村的特殊性，住宅建設基本上都缺乏規范的結構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，業主關注的重點更多的集中在了建筑的現時經濟性，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，鄉村住宅建設過程中，常常出現施工單位是一群無資質、未受過培訓的農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。這些情況無疑給業主在后續的使用過程中埋下了隱患。

1.2 裝配式結構在我國的發展趨勢

我國自十二五計劃實施以來，一直致力于建立一個節能減排環保的友好型社會。轉變傳統建筑的生產方式，提高建筑裝配率，推動建筑裝配化的廣泛應用，成為了建筑業發展的大趨勢。2017年2月21日發布的《國務院辦公廳關于促進建筑業持續健康發展的意見》（國辦發【2017】19 號），明確建筑工業化要進行可持續發展戰略[2]。繼國家層面政策出臺后，目前，全國31 個省（區、市）相繼全部出臺推進裝配式建筑發展相關政策文件。2019年全國各地區裝配式建筑出爐：如北京對于實施范圍內的預制率達到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。

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

2 產學研背景下的裝配式鄉村小住宅設計研究

2.1 小住宅設計教學現狀

小住宅設計又稱小別墅設計，是建筑學專業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越：獨院住宅、基地占地面積大、環境優美、周邊限制條件有限等等，給學生提供了極大的創作空間。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建筑功能、構成、造型等方面的問題；創造既滿足各項功能及技術要求，又滿足心理要求的居住空間；認識到建筑與自然環境兩者應有機結合。

然而在現實情況中，小住宅設計與教學環節所提供的設計環境條件相去甚遠。目前，我國大中城市中，獨棟別墅的修建已被全面叫停，而聯排別墅或疊拼別墅的基地又通常十分有限，現實和理想產生嚴重偏差。此外，學生們多數缺少別墅居住體驗。這都為學生們的調研與設計帶來了難度。與此同時，課堂教學與生產實踐相結合也一直是低年級建筑學教學的一大難題，其相關專業課程如建筑構造、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，教研團隊帶領學生結合教學深入陜西地區鄉村進行調研，與矩陣公司的結構設計團隊與施工團隊一起共同討論協調，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民居特色進行提煉，融入現代鄉村人們的生活特點及審美喜好，結合陜西農村宅基地現實情況，加入技術建筑設計標準。使得設計出的小住宅既符合現代鄉村生活，同時又極具地方特色。

2.3 裝配式混凝土結構與陜西鄉村小住宅設計相結合的優勢

本次采用的預制裝配式混凝土結構——“綠色全裝配復合墻被動式保溫住宅”技術相較其它的結構技術形式有以下優勢：1）輕質耐震，可抵御八級地震；2)全裝配化施工，主體結構七天封頂。3)部品構件被動式保溫承重一體化設計生產。4)各種節能技術集成，房屋能耗降低70%。5)工業化生產，毫米級精度，全面消除滲漏、裂縫、空鼓等各種質量通病。6)所有水電管線預埋到位，無需二次改造。

2.4 裝配式混凝土結構與陜西鄉村小住宅設計相結合的難點

盡管這種裝配式結構有以上諸多優勢，但在進行陜西地區鄉村小住宅設計時，結構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在：

1）該裝配式結構最具特色的一點是裝配式部品設計。尤其是結構部品設計，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構部品設計較大的制約。我們教研設計團隊依據陜西民居的建筑外形及空間功能特點對結構部品種類進行合理優化，在符合結構安全的及經濟性的前提下設計出符合陜西地區鄉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）該裝配式結構由于預制裝配率已達85%，所有墻體均承擔結構作用，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，增加了結構部品設計的難度及批量化生產的成本。

3）傳統小住宅設計教學中，除強調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對結構、構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系、比例、材質、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化、部品批量化生產存在較大矛盾。為了協調這一矛盾，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、關中、陜北民居的裝飾性構件進行研究對比，取其精神，設計出一系列符合各個風格特點的裝飾部品，并對裝飾部品的構造進行再次設計研究，滿足各項建筑技術指標。

3 陜西地區鄉村小住宅設計案例分析

3.1 陜西地區農村宅基地特征

教研設計團隊對現階段陜西地區鄉村宅基地情況進行了的調研，調研中發現，陜西境內尤其是關中地區農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。各家宅基地聯排并置，已有農宅相互貼建。

3.2 陜西地區鄉村小住宅實例分析

案例：8 米開間的劉宅，該基地面寬屬于常規最小面寬，根據業主要求該建筑必須不少于3 室2 廳1 廚2 衛，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。基地的兩側均為其他業主的宅基地，不可跨越侵犯，同時兩側貼建部分亦不可開窗。這一現狀導致住宅開間設計存在較大困難了。同時業主提出希望能夠擴大建筑的采光面，由于業主對傳統文化頗有研究，希望建筑本身在具有傳統建筑特點的同時具有一定的時代氣息。

結合業主的要求我們團隊進行了初步設計，其特點有：1）根據“晉陜窄院”的特點，將劉宅設計成內院式住宅，建筑正南面只安排有客廳及進入內院的大門。2）建筑大門設在進入內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院開設多個窗戶，大大增強了室內光線，同時在多個房間及走廊上可以欣賞內院的景觀植物（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系，以節省交通面積。5）鄉村住宅中最重要的空間——廳堂，按照結構所給的墻體部品最大尺寸設計為5.1x4.8m2。6)在外立面上為了節省造價，以白色真實漆為主，配合以關中地區傳統的風火山墻設計，在上下窗戶間以原色實木格柵加一裝飾，整個建筑體現出具有關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，而以現代生活為目標，為業主將來生活進一步提高提供擴展空間。如：衛生間馬桶預留衛洗麗插口；墻體預留新風機、中央空調孔洞、廚房多插座預留以保證將來如洗碗機、垃圾處理機、烘干機、等現代化設備添置的可能。

劉宅方案及造型設計

總結，本次項目的產學研實踐過程，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合，提高了學生的實際項目參與度，加深了學生對于各專業課程的理解認識。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。