基于裝配式結構的山地地區小型重鋼民居民宿設計與優化

李悅鵬

(重慶交通大學)

在當代建筑設計領域，裝配式結構技術被廣泛應用于提高建筑質量、效率和可持續性。山地地區由于其特殊的地理環境和建筑需求，對小型重鋼民居民宿的需求日益增長。然而，傳統建造方式在山地地區面臨著施工難度大、工期長、資源浪費等問題。因此，基于裝配式結構的山地地區小型重鋼民居民宿的設計與優化具有重要的研究價值和實際意義。

1 裝配式民居現狀

1.1裝配式結構在民居民宿領域的應用

近年來，隨著建筑技術的不斷發展和人們對節能環保的日益重視，裝配式結構在民居民宿領域得到了廣泛應用。裝配式結構是指在工廠或制造基地進行預制構件的生產，并在現場進行簡單組裝而成的建筑系統。相比傳統施工方式，裝配式結構具有施工速度快、質量可控、資源節約的優勢，同時也可以提高建筑的節能性能。在民居民宿領域，裝配式結構被廣泛應用于小型住宅、度假別墅等建筑類型。它可以滿足不同地區和用戶的需求，具有靈活的設計和布局能力。

1.2重慶裝配式民居現狀及存在問題

作為中國的山城，重慶地形復雜，山地地區的建筑需求與其他地區存在差異。近年來，重慶市政府提出了鼓勵裝配式建筑發展的政策。“十四五”期間，重慶市將編制農房標準圖集150 套、建設裝配式農房20 萬平方米。推動了該地區裝配式民居的建設。目前，重慶的裝配式民居主要集中在郊區和山區，多用于旅游度假、鄉村旅游等領域[1]。

然而，在重慶的裝配式民居現狀中仍存在一些問題。在鄉村建設過程中，農居建設隊伍自身存在一些局限性。特別是在農居部分的建設中，仍然依賴于本地施工隊。這些隊伍通常長期在農村工作，缺乏地質勘查、施工圖紙、過程監管和質量驗收等必要的技術保障，只能依賴工程經驗進行作業。難以承擔起鄉村建設技術革新的任務。

2 設計與優化

2.1基于裝配式結構的山地地區小型重鋼民居民宿設計原則

對山地地區小型重鋼民居民宿的需求逐漸增加。在設計這類建筑時，裝配式結構經常被廣泛采用，因為它具有生產制造簡便、施工快速、經濟實惠等優勢。但是，山地地區的地形復雜，氣候條件也不同于其他地區。因此，需要考慮一些針對山地地區的特殊設計原則。下面將介紹一些基于裝配式結構的山地地區小型重鋼民居民宿設計原則。

⑴結構穩定性。山地地區受土壤地質結構不同影響。因此重鋼民居民宿的結構穩定性必須得到充分考慮。設計師應該根據地形和土壤條件選擇適合的基礎形式，如鋼筋混凝土樁基或混凝土板基。此外，通過恰當的結構布局和構造連接方式來提高整體結構的穩定性。例如，通過增加墻體支撐柱的數量和尺寸來增強土木結構的抗震性能。

⑵建筑外觀與空間布局與利用。在小型重鋼民居民宿的設計中，空間布局和利用必須得到充分考慮。由于目前很多農村建筑的同質化問題，導致其失去了獨特性和美感。許多農村建筑開始追隨城市建筑的風格，普遍采用三層大瓦房，并進行外墻抹灰或貼瓷磚等處理。這種同質化現象使得中國農村建筑喪失了自身的特色，而這正是導致中國文化美感流失的原因之一[2]。為了改變這一局面，我們需要尋找創新的解決方案。

⑶施工可行性。裝配式結構的優勢是施工速度快，但對于山地地形復雜的情況，施工可行性需要充分評估。選擇適合的裝配方式和施工工藝，確保施工過程順利進行。同時，應注意當地環境和生態保護，以減少對周圍環境的影響。

2.2結構做法與分析

傳統的鋼結構形式一般采用現場焊接、螺栓連接等方式進行安裝，需要現場精密加工和施工，存在安裝周期長、工程浪費大、出現質量問題幾率高等諸多問題。因此，在設計該重慶地區這種小型重鋼民居民宿時，我們將傳統鋼結構形式作為基礎，通過加強預制造工藝實現裝配式建筑的較強可預制性和可變性。

首先，在結構材料上，采用優質鋼材作為主要結構材料，鋼材型號盡量統一，以減少現場切割和加工的工藝步驟。其次，將整個建筑結構分為若干個標準化模塊，并通過數字化技術對每一個模塊進行都進行精確設計，達到精準預制的效果。這樣既減少了現場加工工序中的浪費，也降低了工人技術要求，提高了施工效率[3]。

其次，在結構連接方面，我們采用螺栓連接來代替傳統焊接和螺栓連接。這樣可以簡化現場施工工序，降低人工成本和安裝周期。同時，在測量和安裝過程中，由于螺栓連接形成了標準化的結構，可以采用數字化技術進行精準的匹配，最大限度地提高安裝質量。

再次，在結構設計方面，我們在保證建筑功能性的前提下，盡可能實現模塊化和標準化。通過對各個模塊的組合和排布，達到不同戶型的需求。同時，考慮到山地地區氣候的復雜性，我們在設計上加強了耐震、防風、防雨等方面的優化，以確保建筑的穩固性和耐用性。

2.3建筑空間布局與創新

在山地地區小型重鋼民居民宿中，空間布局與利用是一個關鍵的方面。考慮到裝配式建筑的可預制性和可變性，我們采用了集裝箱這種新穎創新的設計手法。首先，在整體立面上，我們保留了集裝箱原本的白色波浪紋理，并對框架進行黑色處理，形成鮮明的對比。同時，在立面中加入細膩的木紋點綴，打造一個整體的鄉野輕居的格調。

在建筑中，我們通過幾個集裝箱以不同角度和高度的組合來創造一些架空、陽臺、走廊等空間。平面上采用并聯、錯位、對角等布局方式來營造更多的空間感。集裝箱常用的集中豎向空間關系和不同長度的組合可以產生一些露天陽臺；角度旋轉則可以創造出不規則的陽臺和避雨空間；錯位關系則能創造出不同方向的陽臺。

我們的方案定位為戶型可變的民宿，包括兩種戶型。第一種是兩戶分離雙拼戶型，每個戶型包括一室兩廳以及公共空間，適合單人或雙人旅行。第二種是一戶整體式戶型，包括兩室兩廳，適合親子出行或小型團建旅居。根據相關規范對農宅空間和平面的規定，我們確定了600mm×1200mm 的基本模數，并將整體的功能模塊和結構體系都植入統一的模數網格中。我們的方案使用的模數體系既符合輕鋼結構的建造邏輯，又滿足各個功能的使用需求。通過標準化的輸入，我們將農宅原型分解為客廳、臥室、廚房、餐廳、樓梯、廁所、儲物、門廳、過道等功能，并將它們植入標準化模塊中。

2.4施工可行性

圖1 鋼結構節點連接設計做法圖

裝配式結構的主要特點之一是其工廠化生產和現場組裝。在施工過程中，需要明確的施工流程，以確保各個組件的準確安裝和高質量的成品。

⑴需要進行預制件的生產。在工廠中，根據設計圖紙和規格要求，對重鋼結構和其他裝配件進行加工和制造。材料的選擇和優化應考慮到山地地區的特殊環境條件，如抗震性能和耐久性。

⑵將預制件運輸到施工現場。在山地地區，道路條件可能較為復雜，因此需要合理安排物流計劃，選擇適當的運輸工具來確保預制件的安全運輸。

⑶進行現場組裝。根據設計圖紙和預制件的標記，將各個組件按序進行拼裝和安裝。在這個過程中，需要確保每個組件的準確性，以避免后續施工過程中的問題。

⑷進行施工質量檢查和驗收。對裝配式民居民宿的建筑結構、電氣設備、水暖系統等進行全面檢查，確保其符合相關標準和規范要求。

2.5結構建筑優化

通過對上述設計的分析我們可以得出針對重慶地區的結構建筑方面的優化。結構方面，為提高穩定性，可采取增加支撐和加固構件、合理布置墻體和框架結構以及使用適當連接方式等措施。節能環保方面，可運用保溫隔熱材料、雙層玻璃窗等方式降低能量損失，合理布置門窗和采光設備，并利用可再生能源來滿足部分能源需求。而建筑方面，通過合理布局和規劃，最大限度地利用每一寸空間，實現功能的最佳排布。施工模式上，裝配式建筑能提高效率，通過工廠化生產和現場組裝來減少施工周期和對周圍環境的影響。在選擇材料時，考慮山區特殊氣候和地質條件，選擇抗震、防水、防火等性能好的材料。這些優化措施能使重慶山區小型重鋼民居民宿更適應山地環境，提高安全性、節能環保、空間利用和施工效率，滿足居民的舒適居住需求，實現可持續發展。

3 總結

在以重慶為案例的相似山地地區的裝配式民居設計策略具有可行性和發展前景。裝配式建筑的節約資源、保護環境、高速高效以及定制化等特點為其在鄉村建設中提供了優異的條件。