鄉(xiāng)村振興背景下秦巴山地民居裝配式建筑體系的應用研究

張浩東，王帥，王東欣，王琦，唐山，雍鵬，緱曉劍，閆杰，黃研

（陜西理工大學土木工程與建筑學院，陜西 漢中 723000）

1 現狀

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、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，交通基礎薄弱，工業(yè)經濟發(fā)展緩慢，貧困面廣、貧困程度深，交通基礎薄弱，自然災害頻發(fā)，區(qū)域發(fā)展差異大，產業(yè)支撐能力弱，生態(tài)建設與開發(fā)保護矛盾嚴重等諸多原因，導致城鎮(zhèn)化水平低、產業(yè)承載力弱；農業(yè)裝備程度差、生產水平低下；鄉(xiāng)村生態(tài)環(huán)境破壞嚴重，基礎設施發(fā)展落后尤其是民居建設沒有合理的規(guī)劃和建設。

根據前期調研發(fā)現，目前秦巴山地民居建設中主要存在以下問題。

1.1 村鎮(zhèn)建設缺乏統(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，難以滿足農業(yè)現代化發(fā)展需要，不便于組織生產生活、節(jié)約耕地，難以形成現代化村鎮(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，建筑質量不易控制。

1.2 住宅建筑節(jié)能效率低下，節(jié)能設施不完善

大部分居民外墻都是磚墻，外墻和屋頂無任何保溫構造措施，部分居民在屋頂加鋪一層隔熱瓦或隔熱網，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，交通基礎薄弱，民居不能實現統(tǒng)一取材建設，產業(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)建設與開發(fā)保護矛盾嚴重，不符合綠色建筑的標準。

1.3 村鎮(zhèn)住宅結構安全度低，抗震能力差

秦巴山區(qū)民居建設比較隨意，缺乏專業(yè)人員的設計，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計，80%以上的村鎮(zhèn)住宅無抗震設防措施；在大地震中倒塌率較高；[3]農村施工隊伍是個體戶“雜牌軍”拼湊而成，施工質量難以保證。秦巴山地地質災害頻發(fā)，且傳統(tǒng)民居多為土坯磚砌和素土夯實，結構較為簡單，墻體雖然能承受房屋重量但抗震性能較差，不具有抵御較強自然災害的能力。

1.4 建造工業(yè)化程度低，施工質量差、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，住宅商品化率極低，功能質量差；住宅施工技術落后，沿襲傳統(tǒng)工藝，勞動生產效率低，施工進度慢，新工藝應用水平低傳統(tǒng)民居構造不合理，采光和通風質量差。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)的民居普遍屋內能耗較大。傳統(tǒng)建材仍是西部地區(qū)村鎮(zhèn)住宅建設的主要材料，建筑耗能問題尤為突出。粘土磚的使用仍占主導地位。每年燒磚挖土毀田約50余萬畝，消耗標準煤約1億t；采暖地區(qū)每年多耗標準煤1800萬t，直接經濟損失達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)達國家的3倍以上，生態(tài)墻體材料的應用只有發(fā)達國家的1/4左右。

裝配式結構體系是一種耗能減震、生態(tài)環(huán)保、節(jié)能保溫、快速建造、經濟實用的裝配式建筑結構新體系。結構主要由多種類型部品構件通過可靠連接技術裝配整合而成。部品構件均采用工廠化生產方式，在提高預制構件品質的同時，也實現關鍵部品的規(guī)格化與多樣化。復合部品構件內填生態(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中，通過其工業(yè)化標準化的生產模式，可以大幅縮短施工時間，繼而減少建設成本。同時其標準化的生產模式可以提高施工質量。工廠化的生產混凝土樓板，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用裝配式結構體系可以促使鄉(xiāng)村建筑施工的多樣化發(fā)展。利用綠色裝配式復合結構體系，建造具有耗能減震、生態(tài)環(huán)保、節(jié)能保溫、快速建造、經濟實用的裝配式民居建筑。將結構系統(tǒng)、外圍護系統(tǒng)、設備與管線系統(tǒng)、內裝系統(tǒng)集成，實現標準化設計、工廠化生產、裝配化施工、一體化裝修、信息化管理的目標，并結合功能、環(huán)境、經濟、技術適宜的原則，從而形成先進、科學的設計模式及設計方法，以推動村鎮(zhèn)建筑向工業(yè)化、產業(yè)化的技術進步[6]。

2 裝配式建筑體系可以解決當地主要問題

①利用多種設計資源，在戶型設計上進行創(chuàng)新設計，既滿足現代化生活的需求，也能滿足日常農耕的生產需要。裝配式建筑綜合成本低，性價比高（比磚混結構、裝配式框架結構、裝配式剪力墻結構分別降低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，在不明顯提高造價的基礎上，可完全取代傳統(tǒng)磚混結構[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)一生產建筑材料、樓板，生態(tài)節(jié)能。部品構件工業(yè)化生產、品質高、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)的民居普遍屋內能耗較大，裝配式建筑節(jié)能設備技術優(yōu)化集成，有效實現住宅建筑的高品質、低資源消耗。

⑤施工周期較長。裝配式建筑標準化設計、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85%以上，建造工期極大縮短，兩層民居主體結構7d封頂。

因此研究團隊首先通過調研走訪，了解并掌握秦巴山地目前民居建設中存在的問題，再針對這些問題，科學論證裝配式建筑結構體系是否可以解決民居建設中存在的問題，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中，以此形成鄉(xiāng)村民居裝配式體系的合理模式。

3 結語

我國首次對工業(yè)化建筑的嘗試始于20世紀50年代，直到80年代，對于各種預制屋面梁、吊車梁、預制屋面板、預制空心樓板以及大板建筑都有諸多嘗試。但由于當時我國整體技術比較落后，所以當時建造的建筑質量偏低，因此在那個時期裝配式建筑的發(fā)展并沒有實質性的突破。進入90年代后，現澆混凝土技術迅速發(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，隨著我國經濟快速發(fā)展，勞動力成本上升，工業(yè)化程度越來越高，預制構件加工精度與質量、裝配式建筑施工技術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。而將其推廣應用到我國的各個地域，亦使得技術本身更為完善，人民的生活質量也將得到大幅提升。