黃河下游灘區(qū)鄉(xiāng)村裝配式民居設(shè)計研究
——以新鄉(xiāng)市原陽縣為例

成舒寧 莊昭奎

(河南理工大學 建筑與藝術(shù)設(shè)計學院，河南 焦作 454000)

1 原陽縣灘區(qū)概況

原陽縣隸屬河南省新鄉(xiāng)市，地處豫北平原，南臨黃河，灘區(qū)面積大，氣候上夏季炎熱多雨，冬季干冷多風沙。原陽古稱博浪沙，自古便是黃河津渡，諸侯會盟處，兵家必爭地，有著悠久的歷史。國家對黃河下游灘區(qū)鄉(xiāng)村采取遷建的思路，包含原址重建、產(chǎn)業(yè)引進、前村并點等模式。自從黨的十八大以來,黨中央高度重視生態(tài)環(huán)境保護，黨中央對黃河流域生態(tài)保護與高質(zhì)量發(fā)展工作尤為重視。

2 黃河下游灘區(qū)鄉(xiāng)村民居特征及演變

2.1 黃河下游灘區(qū)鄉(xiāng)村傳統(tǒng)民居特征

原陽縣地處中原，受中國傳統(tǒng)文化影響，尤其是儒家思想影響較大，傳統(tǒng)民居呈現(xiàn)出來較為明顯的中正、對稱特征。該地區(qū)傳統(tǒng)民居建筑具有中國傳統(tǒng)四合院民居的一般特征，以庭院為中心，建筑單體圍繞庭院布置。院落整體格局以坐北朝南為主要朝向，倒座、左右?guī)俊⒄繃闲纬伤暮显海辉＜彝サ拿窬訒谳S線縱深方向上疊加四合院，形成多進院落，甚至再在橫向上擴充，形成帶有跨院的多路院落，建筑群各部分之間主次分明、秩序井然。單體建筑以“間”為基本單位，形制上倒座、廂房以三開間為主，正房形制多為“明三暗五”，即正房總寬度是五個開間，但兩側(cè)的房間被廂房遮擋，在院子里能看見中間的三個開間；建筑屋頂一般采用硬山雙坡的樣式，一般民居多采用板瓦屋面，少部分民居正房采用筒瓦屋面。

2.2 黃河下游灘區(qū)鄉(xiāng)村民居現(xiàn)代特征

伴隨著社會發(fā)展和生活水平提高，原有的傳統(tǒng)民居難以滿足現(xiàn)代生活的需求，群眾在宅基地上翻建住宅的情況成為必然，產(chǎn)生了第二代、第三代民居樣式。第二代民居伴隨著上世紀80年代到90年代鄉(xiāng)村集體內(nèi)部自主規(guī)劃宅基地而產(chǎn)生，全村范圍內(nèi)宅基地統(tǒng)一規(guī)劃布局，常見的宅基地尺寸是16m×16m，占地規(guī)模約為4分地，面積規(guī)模統(tǒng)一化，且較之前寬度、深度均有減小，尤其是進深方向的縮小更為明顯(如圖1)。為了適應(yīng)新的宅基地形狀，并且能留出一定的庭院空間，采取了取消正房和廂房之間空隙的做法，將正房和廂房連接成為一體，形成新的明三暗五格局，建筑正房、廂房位置的建筑空間進深與傳統(tǒng)民居樣式基本保持不變，臨街的倒座房仍然存在。這個階段民居以單層建筑為主，建筑墻體使用黏土磚砌筑，屋頂采用雙坡屋頂和平屋頂結(jié)合的形制，雙坡屋頂?shù)牟糠质褂冒逋呶菝妫兴暮显旱母窬痔卣鬟€較為明顯。進入21世紀之后，因為外出務(wù)工收入增加和生活條件進一步改善需要，樓房民居的建造逐步形成主流，形成第三代民居樣式(如圖2)。建筑單體進深增大，原有的庭院空間被內(nèi)化為客廳部分，建筑內(nèi)部空間被分成前、中、后三個部分，前部是客廳空間和位于兩側(cè)的臥室，中部是走道、衛(wèi)生間和樓梯，后部是廚房、餐廳和小臥室，整體平面格局仍然具有一定的中正、對稱特征。由于正房進深的明顯增大，院落在進深方向上，已經(jīng)難以容納臨街倒座房的位置，在部分院落中取消臨街倒座房的做法逐步增多，傳統(tǒng)庭院的空間圍合屬性進一步被弱化。

圖1 第二代民居平面圖

圖2 第三代民居平面圖

由于常年黃河水患的影響，黃河灘區(qū)居民的安全問題和經(jīng)濟發(fā)展問題被各級政府關(guān)注，對灘區(qū)部分鄉(xiāng)村實施遷建扶貧計劃，在鄉(xiāng)村拆除過程中，產(chǎn)生了大量的建筑垃圾，同時，在未實施遷建的鄉(xiāng)村中，用傳統(tǒng)方式建造第三代民居的建造行為仍然流行，在建造的過程中存在一定的建筑廢料，而且這部分民居在以后的遷建過程中不可避免的要產(chǎn)生大量的建筑垃圾。自中國共產(chǎn)黨十八大以來，國家高度重視生態(tài)環(huán)境保護，對黃河流域制定生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展政策，作為高能耗、高污染的建筑行業(yè)，在鄉(xiāng)村遷建過程中產(chǎn)生的環(huán)境問題急需解決。裝配式建筑技術(shù)具對自然環(huán)境具有友好性，能更好地適應(yīng)社會發(fā)展需求，在第三代民居的基礎(chǔ)上，嘗試融入裝配式建筑技術(shù)進行設(shè)計和建造。

3 裝配式建筑技術(shù)對當?shù)孛窬拥倪m應(yīng)性設(shè)計

3.1 單體模塊設(shè)計

保留建筑的空間邏輯，強化單體建筑“間”的概念。通過對傳統(tǒng)民居建筑與第二代、第三代民居單體的長、寬、高尺寸和門窗洞口尺寸進行分析研究，結(jié)合建筑構(gòu)造理論知識，基本單元尺寸以擴大模數(shù)3M為基本單位，門窗洞口以基本模數(shù)M為基本單位，將全部空間歸納成四種滿足建筑構(gòu)造模數(shù)的基本單元模塊(如圖3)，根據(jù)實際建筑基地朝向、周邊環(huán)境條件，對單元模塊的結(jié)構(gòu)受力能力、通風采光效果、保溫隔熱系數(shù)等關(guān)鍵要素進行模擬分析計算，按照建筑室內(nèi)聲、光、熱等環(huán)境熱舒適度系數(shù)進行環(huán)境控制，使單元模塊內(nèi)部空間滿足人體舒適度要求。

圖3 基本單元模塊

3.2 建筑空間設(shè)計

在建筑空間組織上，以第三代民居為基礎(chǔ)，以客廳、起居空間為中心，周邊布置臥室、廚房、衛(wèi)生間、交通等類型的空間，建筑空間的對稱性和前、中、后三個空間層次保留。在空間尺度的處理上，結(jié)合現(xiàn)代生活家具布置和室內(nèi)采暖、制冷需求，臥室空間平面長、 寬尺寸基本保持不變，高度進行適當壓縮， 控制為3m或者3.3m的取值。為滿足多樣化的會客和家庭起居需求，在滿足建筑構(gòu)造擴大模數(shù)3m的前提下，客廳起居和餐廳空間采用模塊之間預(yù)留的方式取得， 豎向尺寸可以隨臥室、廚房、衛(wèi)生間高度取值， 或者采用兩層通高的方式，形成家庭的特色空間。

3.3 建筑造型設(shè)計

建筑單體多采用雙坡屋頂?shù)臉邮剑捎谡匦螤罘秸医ㄖ喞錆M宅基地邊界是該地區(qū)流行做法，因此單體建筑外輪廓較為方正，朝向兩側(cè)和后部的界面平整、無造型突出，建筑的正立面朝向庭院，是重要的造型設(shè)計的部位(如圖4)。臥室、餐廳、廚房、衛(wèi)生間等空間門窗洞口的設(shè)置保持上下對位，而客廳起居空間引入玻璃幕墻元素，采用適當凸出的設(shè)計手法，滿足充足采光的同時，是體現(xiàn)現(xiàn)代建筑特征的重要設(shè)計元素，建筑外立面可以采用涂料或者面磚裝飾的做法。

圖4 裝配式民居造型

3.4 構(gòu)造節(jié)點設(shè)計

構(gòu)造節(jié)點的設(shè)計主要存在于墻身、基礎(chǔ)、預(yù)留空間和屋面(如圖5)。單元模塊墻體位置通過結(jié)構(gòu)受力和聲環(huán)境計算，除轉(zhuǎn)角和中間加固部位，其他部分墻體均減小厚度，這種做法不僅可以節(jié)省建材、減小荷載，形成的凹槽可以作為填充保溫材料的空間。建筑基礎(chǔ)采用常規(guī)的條形基礎(chǔ)，屬于傳統(tǒng)的基礎(chǔ)類型，由于上部的單元模塊結(jié)構(gòu)傳力特征與框架結(jié)構(gòu)相近，因此基礎(chǔ)中可以減去圈梁構(gòu)造。單體模塊之間預(yù)留的客廳起居和餐廳空間，在不通高空間的設(shè)計方案中，需增加鋼梁和壓型鋼板組合樓板來分隔樓層空間，客廳起居、餐廳空間前后建筑界面需要增加傳統(tǒng)的砌體結(jié)構(gòu)來形成維護。屋面的設(shè)計保留傳統(tǒng)民居雙坡屋頂?shù)臉邮剑瑸榱藴p輕結(jié)構(gòu)荷載，采用輕鋼結(jié)構(gòu)形成屋架

圖5 施工中的構(gòu)造部位

結(jié)構(gòu)，屋面采用輕鋼結(jié)構(gòu)上掛金屬瓦的構(gòu)造做法。

4 裝配式建筑技術(shù)的建造優(yōu)勢

4.1 速度快，便于快速施工

通過裝配式建筑技術(shù)在民居建造中的運用來看，僅建筑基礎(chǔ)和屋頂部分需要常規(guī)的作業(yè)方式進行施工，建筑主體部位可以實現(xiàn)單元模塊化，單元模塊可以由工廠工業(yè)化生產(chǎn)的方式完成，實現(xiàn)運輸、吊裝就位，通過預(yù)埋焊接、坐漿等方式快速完成主體部分的施工過程，施工的效率大大提高，受環(huán)境影響較小。

4.2 造價低，有助于控制成本

建筑主體部位單元模塊的生產(chǎn)由工程批量完成，與現(xiàn)場傳統(tǒng)的人力施工相比，其施工造價大大降低，有助于控制建造的成本。

4.3 生態(tài)性與環(huán)境舒適度

建筑單元模塊的原料選取較為廣泛，材料的制造過程可以實現(xiàn)對建筑垃圾、施工廢料的消耗，同時，裝配式建筑模塊單元制造過程中所產(chǎn)生的建筑垃圾可以控制在較低水平，而且可以實現(xiàn)工廠內(nèi)部的廢料循環(huán)利用，在原材料選用、生產(chǎn)過程環(huán)節(jié)表現(xiàn)出來較為明顯的生態(tài)性。單元模塊的構(gòu)造特征更容易實現(xiàn)保溫層的鋪貼，可以使建筑建成之后的運營周期具有更低的能耗和更好的環(huán)境舒適度。

5 結(jié) 語

黃河下游灘區(qū)文化底蘊深厚，其鄉(xiāng)村具有較為特殊的自然和人文環(huán)境，受地方傳統(tǒng)文化和社會發(fā)展的影響，民居的變遷和更新是一個緩慢的過程。在灘區(qū)遷建和黃河流域生態(tài)保護與高質(zhì)量發(fā)展的社會背景下，裝配式技術(shù)在民居建造中的利用嘗試，在施工速度、造價控制、生態(tài)性等方面體現(xiàn)出來較為明顯的優(yōu)勢，符合國家生態(tài)保護與高質(zhì)量發(fā)展的政策，對灘區(qū)的遷建工作有利。對裝配式建筑技術(shù)的應(yīng)用研究和推廣，應(yīng)該在更大范圍內(nèi)開展。