科技賦能青房黛瓦美麗鄉村從住宅開始

文/劉志鴻 中國建筑標準設計研究院有限公司

4月15日，上海市金山區漕涇鎮阮巷村熱鬧起來：阮巷美麗鄉村EPC示范項目奠基儀式正在舉行。節能節水超過70%，單棟房屋建設工期比傳統同面積房屋縮短1/3……“造價不高，水平高；標準不高，質量高；面積不大，功能全；占地不多，環境美”是阮巷美麗鄉村EPC示范項目的最大優勢。

阮巷美麗鄉村EPC示范項目建筑面積為185平方米，建筑高度約11.84米（2層＋閣樓），采用雙面夾心保溫疊合墻體系，并應用IMPACT軟件，進行裝配式結構深化設計和EPC項目管理，集成科技元素為建筑賦能，強調均好性、全齡化精裝和可變戶型。阮巷美麗鄉村EPC示范項目的背后，是“鄉村住宅設計與建造關鍵技術”項目組科技支撐團隊。

在建設生態宜居的美麗鄉村過程中，鄉村住宅設計建造是其中重要的組成部分，尤其是隨著生活水平的提高和生活方式的轉變，鄉村居民對息息相關的居住之所有了更高的要求。但是我國在鄉村住宅方面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問題。為實現鄉村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，“綠色宜居村鎮技術創新”重點專項部署“鄉村住宅設計與建造關鍵技術”重點任務，開展鄉村住宅設計與建造方面集成性研究，加快推進形成住宅建造技術體系。

鄉村美不美，首先要看農民住得美不美。針對現代鄉村建筑業創新建筑體系、三生融合（即生產、生活、生態有機融合）、品質提升、集約優質建造等需求，項目組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。

獨立式鄉村住宅原型示意圖

聯排式、集合式鄉村住宅原型示意圖

垂直和橫向安裝兩種情況的夾具初步設計

柜體功能模塊接口技術與管線集成

高效施工示意圖

快速與長壽 科技為鄉村住宅賦能

2020年4月，由項目組做技術支撐的阮巷美麗鄉村EPC示范項目在上海市金山區漕涇鎮阮巷村開工。阮巷美麗鄉村EPC示范項目集成項目組在鄉村住宅建造體系系列成果，成為阮巷村一抹美麗的風景。

阮巷美麗鄉村EPC示范項目的這棟房屋有哪些科技元素呢？主要是混凝土雙面疊合墻的鄉村住宅快速建造體系。雙面疊合夾心保溫混凝土剪力墻結構體系保溫層被置于外葉預制板和現澆混凝土層之間，以FRP連接件代替桁架筋，穿過保溫層連接內外葉預制板，避免了冷（熱）橋。阮巷美麗鄉村EPC示范項目采用工業化建造方式，將傳統大量的濕作業工作留在了預制構件生產工廠，現場完成簡單的安裝及節點區域處理，有序組織，精細化管理，實現6個月交付。

干式連接裝配式預制混凝土復合墻板鄉村住宅體系

裝配式邊框強化型輕鋼-輕混凝土組合墻體結構振動臺試驗場景

除了混凝土雙面疊合墻的鄉村住宅快速建造體系，在鄉村住宅建造體系方面還有干式連接裝配式預制混凝土復合墻板鄉村住宅體系和裝配式強邊框輕鋼-輕混凝土組合墻板結構體系。干式連接裝配式預制混凝土復合墻板鄉村住宅體系，由預制混凝土內外夾芯復合墻板、預制樓屋面板、預制樓梯等構件，通過現場干式連接（螺栓連接或焊接）裝配而成，不需要二次澆注混凝土，是真正的全裝配式建筑。

裝配式邊框強化型輕鋼-輕混凝土組合墻體結構主要由輕鋼-輕混凝土組合墻板、輕型鋼管混凝土邊框強化柱、輕鋼梁系-壓型鋼板-鋼筋混凝土組合樓蓋以及輕鋼桁架屋蓋組成。項目組進行了兩層單跨裝配式邊框強化輕鋼-輕混凝土組合墻板足尺結構的模擬地震振動臺試驗，提出了結構抗震的延性設計概念與原則，建立了結構地震水平力分配方法、剪力墻截面設計方法與螺栓節點設計方法，以及相應的構造措施與要求，構建了系統的螺栓連接裝配式墻板結構抗震設計理論，并參與編制了相關規范，為成果轉化打下了基礎。

《鄉村住宅高耐久性產品構造》圖集示意圖

如果說鄉村住宅快速建造體系是為了實現鄉村住宅建造的“快”，那么鄉村住宅的“好”應該是鄉村住宅長壽命化。為了促進鄉村住宅長壽化設計與建造水平的提高，項目組進行系列建筑產品研發，研發出高耐久性內隔墻與相關廚衛產品。在內隔墻應用技術上，項目組結合現有的ALC板安裝節點，以傳統內墻管板與外墻NDR節點為基礎相互結合的目標，并根據板材實際搬運與安裝情況，完成了2款分別應對垂直和橫向安裝兩種情況的夾具的初步設計，并已經完成了樣品制作；在廚衛產品方面，項目組研發了柜體功能模塊接口技術，柜體后部預留管線空間，在實際安裝過程中，無需在墻面開槽埋設電線、水路等管路，便于后期改造時對電路等挪移，從而實現可變空間的置換。

同時，為了配合鄉村住宅快速建造，項目組研發適合鄉村的小型機械設備，包括具有輕型、便捷、高精度、智能控制等特點的構件/部品小型智能化高效裝配成套裝置，實現了預制構件的精準、智能、快速調垂；具備小型、便捷、智能等特點的裝配成套裝置、構件/部品固定與就位機械化裝置，實現了預制構件的快速固定與就位；具備小型、便捷、智能等特點的構件/部品固定與就位機械化裝置，實現了農村住宅自建以及統建模式下的混凝土/砂漿全自動化制備與輸送；具備快速裝拆、便捷轉場、智能操控等特點的便捷輕量化構件/部品起吊裝備，實現了鄉村住宅建造現場5噸以內構件/部品的快速起吊。

找一手資料 搭建鄉村住宅數據庫

在我國鄉村地區的現存和新建的農宅中，由于缺乏設計規劃的意識，在實踐過程中不能與本土的環境相融合，在建筑能耗和舒適之間造成矛盾。尤其是對其他地區建筑特色的生搬硬套，導致本地特有的鄉村建筑文化流失，使得鄉村成為千篇一律的“復制”。構建鄉村住宅設計服務平臺及典型區域空間戶型數據庫尤為重要。

阮巷美麗鄉村效果圖

為了掌握我國典型區域的鄉村住宅一手資料，項目組選取我國農村住宅典型區域，深入當地搜集我國鄉村住宅一手資料。

“進村的路大多是山路，蜿蜒崎嶇，地圖導航不準確，為安全起見，我們決定利用當地公共交通移動。”參與調研小組成員說道，“在去往湖南省長沙市果園村調研的路上時，當地司機師傅熟悉路況，在顛簸路段還會溫馨提示我們坐穩扶好。途中還遇到如巨石擋路這樣的突發情況，司機師傅耐心等待、冷靜處理，最終將我們平安、順利地送達目的地。這段進村之‘旅’讓我們感悟良多，尤其是司機師傅和當地村委為我提供了很大幫助，讓我們感受到了濃厚質樸的鄉土人情。”

小組不僅需要測繪鄉村住宅戶型，還需要了解建設背景等信息。在湖南地區調研時，潯龍河村的村長為調研小組安排了一位工作人員全程陪同調研。工作人員為調研小組講述了潯龍河村的歷史、發展過程以及村莊概況，并帶領調研小組進入村民家進行測繪調研。村民們都非常熱情，積極配合、支持調研工作。調研小組成員分工明確，通過訪談、拍照、測繪來對住宅進行全面的了解，順利地完成了當天的調研任務。在福建前洋村調研時，調研小組由當地警務站站長帶領調研小組進行調研，村民非常支持調研團隊的工作，問卷調查和測繪都順利進行。

在鄉村住宅建造現場，調研小組通過與當地村民、施工人員、政府官員的廣泛交流，得到了鄉村住宅建造現狀的一手資料。尤其在浙江省衢州市開化縣下屬鄉村調研時，當地村長及住建部門的官員對于項目組的研發提出了許多建設性的意見，并對項目組的研發寄予高度期望。“他們的意見和期許對于項目組來說既是一種壓力，也是一種動力。”項目組成員說道，“項目組更加堅定了一種信念，那就是真正正正、實實在在的為鄉村住宅研發出一套高科技、接地氣的建造裝置/裝備，服務于廣大的鄉村居民，實現美麗鄉村。”

有了一手資料，搭建數據庫就有了“磚頭”。項目組建立鄉村宜居住宅設計建造服務平臺---鄉村住宅標準BIM圖集庫與BIM模型架構，構建了三生融合典型區域空間戶型庫。項目組收集整理了鄉村CAD或圖片版本住宅標準圖集共785套，涉及12個省/直轄市/自治區，覆蓋3類氣候區、3類地形、4種材料，研究精選并建立了標準BIM圖集模型100余套，并梳理了戶型大小、功能特征、成本造價等參數，建立了鄉村住宅標準BIM圖集庫。項目組初步建立了基于IFC的屬性集擴展的方式的標準圖集BIM模型架構。架構包括實體幾何信息、空間組成與分解信息、屬性集信息、材料信息以及拓撲關聯信息等各方面。有關研究為統一全國鄉村住宅圖集的BIM數據標準奠定了基礎，對后續標準BIM圖集存儲、查詢等研究以及開放式鄉村住宅圖集共享具有重要價值。

宿遷市皂河鎮新農社區

為了優化鄉村住宅空間，項目組構建了三生融合典型區域空間戶型庫。在建筑氣候區的根目錄下，將在圖集中的平面圖按照建設模式特點分為獨立式、聯排式、集合式三種類型，從中提煉出三生空間單元以及各空間單元的相鄰矩陣，以指導鄉村住宅原型的總結設計。利用空間單元復合技術，研究各類空間單元之間的層次、組合、鏈接和生長邏輯，形成適用于基本保障型、農業升級型、工貿配套型、經營服務型、產業融合型等鄉村住宅的空間設計參數，搭建住宅空間單元數據庫和住宅戶型數據庫。

為了推動美麗鄉村建設，進一步為鄉村開展示范，讓科研成果在鄉村落地生根，目前，項目組正在與宿遷市皂河鎮協商在其新農社區項目中開展試點示范項目工作，擬在其建設的項目中選取幾棟樣板房，將長壽命、裝配化裝修、鄉土材料利用、新能源利用等新理念新技術融入項目中，作為科研成果轉化落地的示范項目。