鄉(xiāng)村振興背景下秦巴山地民居裝配式建筑體系的應(yīng)用研究

張浩東，王帥，王東欣，王琦，唐山，雍鵬，緱曉劍，閆杰，黃研

（陜西理工大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院，陜西 漢中 723000）

1 現(xiàn)狀

秦巴山地處于秦嶺巴山之間，坐落于陜西之南，漢水從其間川流而過。秦嶺巴山，九域中分，具有獨特的自然、地質(zhì)、人文、歷史特征，秦巴山地的人居環(huán)境亦形成了非常典型的地域特色。

但是秦巴山地也屬于國家級的扶貧區(qū)域，該區(qū)域地處大陸深處地域，交通基礎(chǔ)薄弱，工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展緩慢，貧困面廣、貧困程度深，交通基礎(chǔ)薄弱，自然災(zāi)害頻發(fā)，區(qū)域發(fā)展差異大，產(chǎn)業(yè)支撐能力弱，生態(tài)建設(shè)與開發(fā)保護(hù)矛盾嚴(yán)重等諸多原因，導(dǎo)致城鎮(zhèn)化水平低、產(chǎn)業(yè)承載力弱；農(nóng)業(yè)裝備程度差、生產(chǎn)水平低下；鄉(xiāng)村生態(tài)環(huán)境破壞嚴(yán)重，基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展落后尤其是民居建設(shè)沒有合理的規(guī)劃和建設(shè)。

根據(jù)前期調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前秦巴山地民居建設(shè)中主要存在以下問題。

1.1 村鎮(zhèn)建設(shè)缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，民居建造混亂

秦巴山區(qū)很多村鎮(zhèn)住宅缺少統(tǒng)一規(guī)劃和整體意識，整體村落布局零亂，建造比較隨意，耕地管理混亂[1]，土地屬性不明，難以滿足農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展需要，不便于組織生產(chǎn)生活、節(jié)約耕地，難以形成現(xiàn)代化村鎮(zhèn)體系[2]。

秦巴山地住房規(guī)模多為低層建筑用房，建造時卻需要運用大量資源，耗費大量人力、物力，然而建造的居住空間卻十分有限。因此區(qū)域發(fā)展差距大，建筑質(zhì)量不易控制。

1.2 住宅建筑節(jié)能效率低下，節(jié)能設(shè)施不完善

大部分居民外墻都是磚墻，外墻和屋頂無任何保溫構(gòu)造措施，部分居民在屋頂加鋪一層隔熱瓦或隔熱網(wǎng)，保溫效果有限，門窗密封性能差，一般采用木門窗或鋁合金門窗，玻璃為單層玻璃；室內(nèi)采暖效率普遍低下。

秦巴山地屬于國家級的扶貧區(qū)域，貧困面廣、貧困程度深，交通基礎(chǔ)薄弱，民居不能實現(xiàn)統(tǒng)一取材建設(shè)，產(chǎn)業(yè)支撐能力弱，對建筑原材料的消耗大且循環(huán)利用率低，生態(tài)建設(shè)與開發(fā)保護(hù)矛盾嚴(yán)重，不符合綠色建筑的標(biāo)準(zhǔn)。

1.3 村鎮(zhèn)住宅結(jié)構(gòu)安全度低，抗震能力差

秦巴山區(qū)民居建設(shè)比較隨意，缺乏專業(yè)人員的設(shè)計，在戶型和抗震性能上都不盡人意尤其是最為重要的抗震設(shè)計，80%以上的村鎮(zhèn)住宅無抗震設(shè)防措施；在大地震中倒塌率較高；[3]農(nóng)村施工隊伍是個體戶“雜牌軍”拼湊而成，施工質(zhì)量難以保證。秦巴山地地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，且傳統(tǒng)民居多為土坯磚砌和素土夯實，結(jié)構(gòu)較為簡單，墻體雖然能承受房屋重量但抗震性能較差，不具有抵御較強(qiáng)自然災(zāi)害的能力。

1.4 建造工業(yè)化程度低，施工質(zhì)量差、速度慢

我國有95%以上的村鎮(zhèn)住宅建筑均由傳統(tǒng)建造方式；居民自建自住，分散建設(shè)，住宅商品化率極低，功能質(zhì)量差；住宅施工技術(shù)落后，沿襲傳統(tǒng)工藝，勞動生產(chǎn)效率低，施工進(jìn)度慢，新工藝應(yīng)用水平低傳統(tǒng)民居構(gòu)造不合理，采光和通風(fēng)質(zhì)量差。此外，秦巴山地建房所需要的有些材料需要長途運輸[4]。

1.5 傳統(tǒng)建材仍是西部地區(qū)村鎮(zhèn)住宅建設(shè)的主要材料，建筑耗能問題尤為突出

房子保溫能耗很高秦巴地區(qū)的民居普遍屋內(nèi)能耗較大。傳統(tǒng)建材仍是西部地區(qū)村鎮(zhèn)住宅建設(shè)的主要材料，建筑耗能問題尤為突出。粘土磚的使用仍占主導(dǎo)地位。每年燒磚挖土毀田約50余萬畝，消耗標(biāo)準(zhǔn)煤約1億t；采暖地區(qū)每年多耗標(biāo)準(zhǔn)煤1800萬t，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)70億元，多排二氧化碳52萬t；我國村鎮(zhèn)建筑采暖能耗為發(fā)達(dá)國家的3倍以上，生態(tài)墻體材料的應(yīng)用只有發(fā)達(dá)國家的1/4左右。

裝配式結(jié)構(gòu)體系是一種耗能減震、生態(tài)環(huán)保、節(jié)能保溫、快速建造、經(jīng)濟(jì)實用的裝配式建筑結(jié)構(gòu)新體系。結(jié)構(gòu)主要由多種類型部品構(gòu)件通過可靠連接技術(shù)裝配整合而成。部品構(gòu)件均采用工廠化生產(chǎn)方式，在提高預(yù)制構(gòu)件品質(zhì)的同時，也實現(xiàn)關(guān)鍵部品的規(guī)格化與多樣化。復(fù)合部品構(gòu)件內(nèi)填生態(tài)材料，因地制宜、就地取材、生態(tài)節(jié)能，取代傳統(tǒng)粘土磚，可有效的緩解原材料的消耗和部分建筑廢棄物的循環(huán)利用問題[5]。將綠色裝配式建筑體系運用到秦巴山地新民居建設(shè)中，通過其工業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)模式，可以大幅縮短施工時間，繼而減少建設(shè)成本。同時其標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)模式可以提高施工質(zhì)量。工廠化的生產(chǎn)混凝土樓板，也可節(jié)約混凝土材料，減少資源浪費，更為環(huán)保，更為綠色。

因此，在秦巴山地民居建造過程中應(yīng)用裝配式結(jié)構(gòu)體系可以促使鄉(xiāng)村建筑施工的多樣化發(fā)展。利用綠色裝配式復(fù)合結(jié)構(gòu)體系，建造具有耗能減震、生態(tài)環(huán)保、節(jié)能保溫、快速建造、經(jīng)濟(jì)實用的裝配式民居建筑。將結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、外圍護(hù)系統(tǒng)、設(shè)備與管線系統(tǒng)、內(nèi)裝系統(tǒng)集成，實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計、工廠化生產(chǎn)、裝配化施工、一體化裝修、信息化管理的目標(biāo)，并結(jié)合功能、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)適宜的原則，從而形成先進(jìn)、科學(xué)的設(shè)計模式及設(shè)計方法，以推動村鎮(zhèn)建筑向工業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)進(jìn)步[6]。

2 裝配式建筑體系可以解決當(dāng)?shù)刂饕獑栴}

①利用多種設(shè)計資源，在戶型設(shè)計上進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計，既滿足現(xiàn)代化生活的需求，也能滿足日常農(nóng)耕的生產(chǎn)需要。裝配式建筑綜合成本低，性價比高（比磚混結(jié)構(gòu)、裝配式框架結(jié)構(gòu)、裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)分別降低0%～5%、15%～20%及20%以上），極大提高傳統(tǒng)村鎮(zhèn)住宅建筑的綜合品質(zhì)，在不明顯提高造價的基礎(chǔ)上，可完全取代傳統(tǒng)磚混結(jié)構(gòu)[7]。

②裝配式建筑很好的解決了就地取材，破壞環(huán)境等問題，在工廠統(tǒng)一生產(chǎn)建筑材料、樓板，生態(tài)節(jié)能。部品構(gòu)件工業(yè)化生產(chǎn)、品質(zhì)高、誤差控制在毫米級、節(jié)能環(huán)保、低碳減排。

③秦巴山地建房所需要的有些材料需要長途運輸。裝配式建筑是一次性在工廠生產(chǎn)好，直接在工地組裝，節(jié)省了大量勞動力，將運輸大量材料的費用節(jié)省。

④秦巴地區(qū)的民居普遍屋內(nèi)能耗較大，裝配式建筑節(jié)能設(shè)備技術(shù)優(yōu)化集成，有效實現(xiàn)住宅建筑的高品質(zhì)、低資源消耗。

⑤施工周期較長。裝配式建筑標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計、工業(yè)化制造、專業(yè)化配送、裝配化施工、信息化管理，速度快、效率高，裝配化率達(dá)85%以上，建造工期極大縮短，兩層民居主體結(jié)構(gòu)7d封頂。

因此研究團(tuán)隊首先通過調(diào)研走訪，了解并掌握秦巴山地目前民居建設(shè)中存在的問題，再針對這些問題，科學(xué)論證裝配式建筑結(jié)構(gòu)體系是否可以解決民居建設(shè)中存在的問題，并且采用適宜的方式嘗試將綠色裝配式建筑體系運用到秦巴山地的新民居建設(shè)中，以此形成鄉(xiāng)村民居裝配式體系的合理模式。

3 結(jié)語

我國首次對工業(yè)化建筑的嘗試始于20世紀(jì)50年代，直到80年代，對于各種預(yù)制屋面梁、吊車梁、預(yù)制屋面板、預(yù)制空心樓板以及大板建筑都有諸多嘗試。但由于當(dāng)時我國整體技術(shù)比較落后，所以當(dāng)時建造的建筑質(zhì)量偏低，因此在那個時期裝配式建筑的發(fā)展并沒有實質(zhì)性的突破。進(jìn)入90年代后，現(xiàn)澆混凝土技術(shù)迅速發(fā)展，使得裝配式建筑的發(fā)展更是陷入了低谷。直到目前，與發(fā)達(dá)國家相比，我國裝配式建筑仍處于發(fā)展階段，部分地區(qū)甚至徘徊在起步階段。近十年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，勞動力成本上升，工業(yè)化程度越來越高，預(yù)制構(gòu)件加工精度與質(zhì)量、裝配式建筑施工技術(shù)和管理水平也不斷提高，國家政策有所傾斜，使其發(fā)展如雨后春筍。而將其推廣應(yīng)用到我國的各個地域，亦使得技術(shù)本身更為完善，人民的生活質(zhì)量也將得到大幅提升。