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1“鑿戶牖以為室,當(dāng)其無,有室之用”
住宅,是生活的必須,承載了人的基本生活內(nèi)容,更是涵養(yǎng)了人對生活的渴望與夢想。當(dāng)今社會,農(nóng)村生活水平普遍得到了提高,農(nóng)村人口對住宅的要求相應(yīng)有了更高的期待。建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化、家居的舒適便利、溝通交流的方便、材料的節(jié)能環(huán)保等,都在新興農(nóng)村人口的考慮之列。臥室、客廳(堂屋)、衛(wèi)生間、廚房、餐廳構(gòu)成了日常生活的基本空間。無論外部變化如何日新月異,住宅的基本功能與基本空間始終如一。為此,按功能聯(lián)系密切程度,本次設(shè)計將住宅主體分成A臥室、B廳與梯、C廚房與餐廳三個基本體:三部分相對獨立,又統(tǒng)一于一個整體。每個基本體可根據(jù)家庭人口構(gòu)成、親友交住習(xí)慣需要、農(nóng)業(yè)分工或成員就業(yè)的不同,自由組合成幾代居、兄弟合居或聯(lián)居;聯(lián)排式、獨立式、四合院等組合形式。通過住宅結(jié)構(gòu)的量身定做,不僅凸顯了設(shè)計的人性化,也實現(xiàn)了居住的舒適性、建筑的多功能性、家居的多樣性而且基本體也可實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
三個區(qū)中,A為私密區(qū),B、C為公共區(qū),各區(qū)既相互獨立又密切聯(lián)系,互不干擾而又儼然一體。每個基本體的靈活變動,可以解決以前住宅朝向難定的問題.做到間問明,通風(fēng)好,明亮舒爽。B區(qū)客廳梁板跨度設(shè)計控制在6m以內(nèi),其他房間皆為3.9m以下,適于磚混結(jié)構(gòu),預(yù)制構(gòu)件。
2低碳、節(jié)地、節(jié)能生態(tài)式建筑設(shè)計新原則
人與自然和諧相處是人們向往的目標。湖南是典型的丘陵地帶,山地、坡地占湖南省總面積的85%以上,平原只有13%,所以在節(jié)約土地、保護環(huán)境、建設(shè)兩型社會的基點上適應(yīng)當(dāng)?shù)氐匦我蛩?,對于我們湖南尤為重要。這就需要我們設(shè)計者對我們的地形做最充分的利用,變不利為有利,實現(xiàn)資源優(yōu)化配置。本次設(shè)計方案中,有的利用樓梯適應(yīng)東西坡向,錯標高:有的面寬大,進深小做成條形戶型,有的利于隨著地形、平行等高線布置房屋:有的做成多向主次入口的選擇,前后南北對接,左右東西對接,隨地形道路組合成不同戶型布局。在滿足功能條件的前提下,房屋小面寬設(shè)計盡量做到四口之家在9m以內(nèi),六口之家在12m以內(nèi)。因為構(gòu)成房屋為基本體,它的材料可以直接從廠里做成部件成品運過來,這樣生態(tài)住宅施工過程中不僅可做到無污染、無破壞,還能做到少挖地表土,保護植被,維持原有生態(tài)。
另外,設(shè)計中利用樓梯下空間做儲存室,屋頂做水池以及安裝太陽能,努力實現(xiàn)房屋每一個空間的功能最大化,環(huán)保節(jié)能,讓生活更順意。房屋貼近自然,門窗洞口設(shè)計了遮陽,側(cè)墻還可種植爬山虎、葡萄等攀爬植物,古樸雅致、清新自然而又生機勃勃。
3有情建筑
有情才有家。好的住宅,除了要求客觀上居住條件的舒適,更要求住在里面能實現(xiàn)親情的升華,成員之間溝通交流的方便,以及鄰里之間的融洽。本次設(shè)計充分考慮到人情需要,因為尊老愛幼是中華民族的優(yōu)良傳統(tǒng),設(shè)計中在底層留有老人房,既能保持幾代人之間的互動,方便老人出行,也能為樓上營造一個相對獨立的生活空間;設(shè)計中有代居、兄弟合居的方案,從梯間人口分層設(shè)置,既親密,能滿足團聚的需要,又互不干擾;房屋還能組合成庭院式,2~4戶組成類似三合、四合院的公共活動場所,頗有北京四合院的風(fēng)味。建筑四周設(shè)有陽臺,露臺,既方便住戶游目騁懷,又便于村民間相互溝通情感。
堂屋(客廳)是農(nóng)村住宅設(shè)計的重要組成部分,是對外交往、全家團聚的文化活動中心,農(nóng)村沒有賓館和齊全的活動中心,人們也更習(xí)慣于在家里或庭院中舉行家庭聚會、接待來客。設(shè)計中將堂屋和餐廳可連在一起擴大到50m2,堂屋門設(shè)計成全開啟的方式也可和屋前庭院相連,目的就是滿足農(nóng)村團聚,場地需求較大的要求。
【關(guān)鍵詞】山地建筑;民居;裝飾;場地
1 工程概況
欽寸水庫工程位于浙江省紹興市新昌縣境內(nèi),壩址地處曹娥江主要支流黃澤江上的欽寸村附近,距新昌縣城約12km,距新昌市區(qū)約108km,距寧波市區(qū)約85km。欽寸水庫工程是一座以供水、防洪為主,結(jié)合下游灌溉和發(fā)電的綜合利用水利工程,壩址以上集水面積316km2,多年平均入庫流量2.134億m3,多年平均向外流域?qū)幉ㄊ械貐^(qū)提供1.26億m3的優(yōu)質(zhì)水量。水庫建設(shè)管理區(qū)占地約50公頃,除水庫建設(shè)和保護區(qū)用地外,擬建水庫建設(shè)管理中心和其他配套設(shè)施占地約10公頃。本工程主要以水利工程景觀為主體,以攜手合作文化為底蘊,打創(chuàng)集管理、接待、科普、休閑等多重功能為一體的庫區(qū)山水景觀。
2 “場所精神”的詮釋
“場所精神”的鼻祖舒爾茨認為:場所就是具有明顯特征的空間,是具有材質(zhì)、形態(tài)、色彩的具體事物組成的一個整體?!挥挟?dāng)場地中一定的社會、文化、歷史事件與人的活動及所在地域的特定條件發(fā)生聯(lián)系,“場地”才能轉(zhuǎn)變?yōu)橛幸饬x的“場所”[1]。每一塊場地都有區(qū)別與其它場地的明顯的特質(zhì),一般的有諸如標高、坡向、用地形狀等,較復(fù)雜的如喀斯特地貌、濕地等特殊地質(zhì)條件,建筑設(shè)計實際上就是在這些場地諸多的限定性因素基礎(chǔ)上,再結(jié)合相應(yīng)的建筑規(guī)范,在平面幾何美學(xué)制圖關(guān)系下的一種“求解”[2]。
欽寸水庫建設(shè)管理區(qū)現(xiàn)狀地形以山林地和農(nóng)田為主,山林地的坡度較大,局部可達50%以上,農(nóng)田基本以臺地式田園為主,陡坎分布密度較大,高度1-15米不等,可建設(shè)性較差,對后期的管理也存在潛在的地質(zhì)危險;山林地中的現(xiàn)狀植被情況較好,以落葉、常綠闊葉林混交為主,農(nóng)田的植被較差,存在大面積的土地情況;場地毗鄰水庫,風(fēng)光秀美,視野開闊。
根據(jù)自然功能的組合,結(jié)合特殊的地形地貌,將水庫建設(shè)管理區(qū)功能結(jié)構(gòu)歸納為三個區(qū)塊(圖一):管理中心區(qū)、攜手休閑區(qū)、大壩科普區(qū)。這三個功能區(qū)塊由一條聯(lián)系內(nèi)外的8米寬的主要交通道路聯(lián)系,每個區(qū)塊均有出入口與其溝通。設(shè)計中可適當(dāng)利用現(xiàn)狀山林植被,進行梳理,形成景觀節(jié)點的有利背景;結(jié)合景觀設(shè)計,加固局部陡坎,消除地質(zhì)隱患;結(jié)合管理中心建筑的建設(shè),平衡土方,消除局部小陡坎,形成坡地山林景觀。
2.1 建筑與場地的共構(gòu)
壩區(qū)管理中心建筑群位于大壩西側(cè)的烏龜背,現(xiàn)狀以臺地田園為主,山頂平坦,建設(shè)用地不需要大量的挖填土方。山地建筑規(guī)劃的原則應(yīng)尊重原始地形并加以合理的利用改造,因山借勢,盡量保留現(xiàn)有植被,考慮到景觀和朝向、通風(fēng)、地質(zhì)等,盡量避開現(xiàn)有植被及主要景觀區(qū),再加以較大樹木種植進行美化[3]。設(shè)計之初,我們從兩方面展開分析:一則建筑是整個管理區(qū)的主角,是有分量、有氣勢的,需要突出其標志性的建筑形象地位;二是基地處于群山環(huán)抱之中,我們希望建筑能夠減少對生態(tài)環(huán)境和自然景觀的破壞,隱逸其中,與周邊環(huán)境共生共榮。如何讓建筑符合其形象氣質(zhì),如何讓建筑融入基地當(dāng)中?這兩個問題是設(shè)計構(gòu)思的起點,同時也貫穿著整個設(shè)計過程。
管理中心建筑群(圖二)總體保持現(xiàn)有山體環(huán)抱格局,建筑單體呼應(yīng)輪廓線,以半開放式形態(tài)組合布置,同時利用體量的大小,地勢的高低,形成疏密有致、變化豐富的院落空間。屋脊線變化順應(yīng)山勢,由道路至山腳緩慢上升,充分留出中央地塊作為景觀綠地,庭院與建筑通過連廊過渡,深色山體與石墻、大玻璃、綠樹互相掩映,營造出一個生態(tài)自然的建筑群形象。
山地地形的復(fù)雜使建筑與場地的關(guān)系豐富多彩,因此形成了多樣的建筑接地形態(tài)[4]。在山地住區(qū)的豎向設(shè)計中,需要結(jié)合地形坡度選擇和使用恰當(dāng)?shù)慕拥胤绞剑詼p小對原始地形的改造和破壞,形成活潑的山地住區(qū)接地剖面空間形態(tài);在設(shè)計中應(yīng)合理地利用這部分空間,實現(xiàn)空間的多途徑利用[5]。本工程一期建筑的綜合辦公調(diào)度樓、森林管護中心、接待樓、餐飲樓及其它服務(wù)用房組成,總建筑面積約12000平方米;二期由職工宿舍和體育館組成,總建筑面積約3000平方米,建筑一層,局部兩層。皆配合地形變化,爭取美好的景觀朝向及滿足日照通風(fēng)等需求,依山一層層地建上去,形成塊面的意象;
2.2 地域特色的探索
作為處于山環(huán)水抱環(huán)境中的管理中心,什么樣的建筑能反映出其地域性的特色呢?什么樣的元素能代表新昌當(dāng)?shù)氐牡赜蝻L(fēng)貌呢?
首先,建筑設(shè)計以傳統(tǒng)風(fēng)格與現(xiàn)代功能相結(jié)合,并帶有本土特色,依山就勢,圍繞中心花園進行圍合布局,形成高低錯落,層層變化,集辦公、接待、培訓(xùn)、餐飲、住宿、體育健身、休閑、停車等多重功能的管理中心區(qū)域。中心花園采用白石子旱溪、石燈籠、景墻、矮墻坐凳、微地形、景觀植物等共同營造中心形象景觀和休閑空間。
再者,本案對新昌傳統(tǒng)民居的色彩、尺度、材料等方面做了一定的提煉。第一印象是由黛瓦、歇山頂、石坎組合起來的建筑單體,擁有民居的外表,但不是單純的模仿,也不是局部零星符號的粘貼。本案的真正特點在于創(chuàng)新,尋求傳統(tǒng)民居和現(xiàn)代生活方式、本土文化傳統(tǒng)的契合點,然后利用現(xiàn)代技術(shù)加以實現(xiàn),使建筑風(fēng)格呈現(xiàn)多樣化姿態(tài)(圖三)。例如規(guī)整的歇山頂,大面積門窗的組合,屋脊和牛腿的裝飾,規(guī)整的石墻面,新材料的運用等,解放了建筑空間的界限,擴大了室內(nèi)外的交流面積;增加了建筑的輕盈細膩,使傳統(tǒng)民居更適合現(xiàn)代生活的需求。利用現(xiàn)代的框架結(jié)構(gòu)體系,解放了傳統(tǒng)建筑封閉的承重墻,擴大了墻體的門窗洞面積,使室內(nèi)外空間互相交流滲透,體現(xiàn)了山地建筑生態(tài)的特質(zhì)。
3 設(shè)計總結(jié)和不足
在面對較復(fù)雜的基址時,需要對場地條件有深刻的認識,再結(jié)合具體的功能要求,使方案能對場地做出最好的回應(yīng)和解釋。對方案進行地域性特色探索也并不是單純的模仿和“照搬”,而是對傳統(tǒng)建筑精髓的探索和提煉,再用現(xiàn)代的手法和材料加以表現(xiàn),使其能滿足現(xiàn)代的功能和審美要求。
本案建筑基址周邊山林茂盛,自然景色秀麗,且居高臨下,可以俯瞰整個庫區(qū);但美中不足的是主要建筑雖然都臨水,但由于地勢高差的原因,并不親水。另外現(xiàn)代建筑體量均比傳統(tǒng)民居建筑要大,雖然利用現(xiàn)代的框架結(jié)構(gòu)體系滿足了空間功能的要求,但部分體量和傳統(tǒng)的外形卻達不到“和諧統(tǒng)一”,辟如臨水餐飲樓的歇山頂在大環(huán)境下就顯得有些笨重。
參考文獻:
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1 引 言
21世紀,追求全新的可持續(xù)的生活方式成為時代的主旋律。從人居的角度來看,合理利用資源、重視環(huán)境保護,發(fā)展綠色住宅是這個時代房地產(chǎn)業(yè)發(fā)展的方向[1]。自20世紀90年代以來,美、英、法、德、日等發(fā)達國家紛紛致力于綠色住宅的研究和開發(fā),并分別成立了相關(guān)的認證機構(gòu)和組織,建立了相應(yīng)的評估體系。我國亦于編制了《綠色生態(tài)住宅小區(qū)建設(shè)要點與技術(shù)導(dǎo)則》,并制定了比較客觀科學(xué)的綠色生態(tài)住宅評價體系[2],可見綠色住宅在我國已經(jīng)受到了普遍的關(guān)注。
2 綠色住宅的內(nèi)涵
關(guān)于綠色住宅的內(nèi)涵,目前已經(jīng)有了比較統(tǒng)一的定義,一般認為,綠色住宅是一種新型的人類聚居環(huán)境和建筑體系,它的基本原則是自然資源、生態(tài)環(huán)境與社會人文各系統(tǒng)之間的良性互動與循環(huán),其理念是通過運用系統(tǒng)工程的方法,采用生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的生物共生與物質(zhì)多極傳遞循環(huán)再生原理,應(yīng)用各個學(xué)科最新的現(xiàn)代綠色科技成果,同時依據(jù)住宅小區(qū)的當(dāng)?shù)刈匀毁Y源和環(huán)境狀況,優(yōu)化住宅小區(qū)的功能結(jié)構(gòu),從而實現(xiàn)生態(tài)、社會和經(jīng)濟效益的相互結(jié)合。由綠色住宅的內(nèi)涵可知,在進行綠色住宅的設(shè)計時,應(yīng)當(dāng)依據(jù)住宅小區(qū)當(dāng)?shù)刈匀慌c人文環(huán)境的實際情況,結(jié)合建筑科學(xué)與生態(tài)科學(xué)的基本理論,并運用先進的現(xiàn)代綠色科技手段,使住宅小區(qū)的內(nèi)外部空間及與系統(tǒng)內(nèi)部其他相關(guān)因素間的關(guān)系得到合理的組織與安排,從而能夠為人們提供舒適的居住環(huán)境,促進住宅建筑、自然生態(tài)環(huán)境與人類群體之間形成良性的循環(huán)系統(tǒng)[2]。
3 綠色住宅的設(shè)計程序
傳統(tǒng)的建筑是將環(huán)境概念簡化為系統(tǒng)所在的空間區(qū)域,例如一個特定設(shè)計地段和地理上的空間方位,不會認識特定的設(shè)計地段固有的生態(tài)及生物系統(tǒng)的存在,因此建筑師對于建筑所考慮的問題主要由三個方面構(gòu)成,即造價、功能和美學(xué)。然而,通過對綠色住宅內(nèi)涵的分析可知,在綠色住宅的設(shè)計過程中,僅從這些角度來認識、理解和設(shè)計建筑已遠遠不能達到綠色設(shè)計的要求,建筑師不僅要將設(shè)計場所視為一種空間,而且應(yīng)該將其看作一個活躍的具有一定功能的生態(tài)系統(tǒng)[3]。因此,綠色住宅設(shè)計者的構(gòu)成不能也不可能由建筑學(xué)一個專業(yè)形成,還應(yīng)該包括:能提供專業(yè)的生態(tài)研究并指導(dǎo)項目所設(shè)計的生態(tài)問題的環(huán)境專業(yè)人士、能源分析人士以及結(jié)構(gòu)、采光、統(tǒng)分和施工預(yù)算等方面的專業(yè)人士。一般來說,綠色住宅的設(shè)計程序包括如下幾個步驟:
(1) 生態(tài)調(diào)研階段。調(diào)查、收集、整理地區(qū)自然、社會、人工環(huán)境的資料,作為綠色住宅的設(shè)計依據(jù),調(diào)查內(nèi)容包括資源調(diào)查(自然資源、文化資源),社會調(diào)查(人的居住需求、傳統(tǒng)居民經(jīng)驗).將來最好能建立地區(qū)動態(tài)的生態(tài)系統(tǒng)資料庫,實行計算機網(wǎng)絡(luò)化管理,以便查詢,此階段還包括資料系統(tǒng)分析,針對具體環(huán)境確定目標。
(2) 方案設(shè)計階段。通過分析上述資料,并遵照國家環(huán)境法規(guī)及設(shè)計規(guī)范,根據(jù)綠色住宅的低消耗性、循環(huán)再生性、環(huán)境適應(yīng)性的具體要求,綜合運用各種綠色技術(shù)和建筑設(shè)計方法。做出一個或幾個設(shè)計方案。
(3) 評價優(yōu)化階段。根據(jù)綠色住宅設(shè)計及評價優(yōu)化的各項考慮因素,對方案進行綜合評價,對不足之處加以改進,使方案逐漸優(yōu)化不斷趨向綠色住宅的標準。
(4) 方案實施階段。在方案實施及住宅使用過程中,及時收集反饋信息,總結(jié)經(jīng)驗與不足,以便在未來推廣中作進一步改進,從而真正達到人居環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。
4 綠色住宅的設(shè)計方法
4.1 綠色基地設(shè)計
4.1.1 鋪地與植被材料的選用
眾所周知,在炎熱的地區(qū)和夏季,太陽照射是氣溫升高的根本原因,而住宅區(qū)內(nèi)的鋪地選擇與植被材料對住宅群內(nèi)微氣候有很大影響,因此住宅外綠化植物和鋪地材料選用應(yīng)與住宅組團規(guī)劃設(shè)計同步進行。根據(jù)各種材料特性加以分析后擇優(yōu)選擇,在住宅區(qū)主干道材料選擇上應(yīng)避免使用瀝青路面,因其表面顏色接近黑體,其溫度變化比混凝土路面大,所以在住宅區(qū)主干道內(nèi)盡可能使用混凝土地面,而在負重量小的道路鋪面,建議采用紅磚或石、水泥磚透水性良好的材料。而建筑物周圍鋪地材料,應(yīng)選用具備高吸收率、輻射小的材料,如草地、泥土、植草磚、碎石等。此外,用綠化植被鋪地,由于其大量水分被蒸發(fā),往往可對周圍創(chuàng)造比較涼快、舒適的環(huán)境。
4.1.2 植物的利用
由于植物對太陽輻射有過濾和遮擋作用,因此住宅區(qū)內(nèi)植物的利用已成為改善住宅區(qū)內(nèi)微氣候的重要手段。例如在住宅的東西兩側(cè)種植落葉喬木,以達到夏季遮蔽和降低住宅輻射熱量的作用,而冬季喬木落葉后,使建筑物仍享有足夠陽光;在建筑物的屋頂種植草皮或設(shè)屋頂花園可對其下室內(nèi)空間構(gòu)成良好的隔熱效果,減低建筑物熱負荷;利用攀緣桿物或其它植物依附于建筑物墻面屋頂,陽臺、窗臺、棚架、欄桿等使植物的空間立面發(fā)展,從而達到立體綠化效果。
4.1.3 善用局部地形風(fēng)
區(qū)域內(nèi)地形、植被、水體等因素構(gòu)成的特殊地貌環(huán)境對風(fēng)環(huán)境影響很大,因此綠色住宅在這種特定區(qū)域的布局也要遵循其規(guī)劃,爭取良好的避風(fēng)。最具代表性的不同地貌特征形成不同風(fēng)勢類型,有山谷風(fēng)、水陸風(fēng)、林源風(fēng)三種。
4.1.4 建筑布局形式
建筑布局形式雖不能改變當(dāng)?shù)貧夂?,但卻能通過相互間關(guān)系來達到優(yōu)化微氣候的效果。例如,對于炎熱地區(qū),好的朝向應(yīng)符合如下條件:夏季受日照時間短,接受太陽輻射少;有利于爭取自然風(fēng)入室,以加強室內(nèi)自然通風(fēng),達到降溫要求。因此,在這種情況下,往往通過住宅群體建筑布局,爭取各幢房屋上都有一定風(fēng)壓,并利用建筑本身導(dǎo)風(fēng)作用來改善整個組群通風(fēng)降溫效果。
4.2 綠色平面設(shè)計
4.2.1 平面類型的選擇
綠色住宅的設(shè)計受很多因素所限制,其中住宅平面使用功能設(shè)計最為主要。多層住宅的平面類型很多,如從利于自然通風(fēng)降溫這一角度考慮,大致可分為梯間式、外廊式和天井式三種平面形式。梯間式住宅平面布置占有住宅的全進深,可以恰當(dāng)?shù)匕才胚M風(fēng)口和排風(fēng)口而組織通暢的穿堂風(fēng),可做到風(fēng)場寬且風(fēng)速達大,因此是目前南方地區(qū)應(yīng)用最廣泛的一種平面形式。外廊式住宅平面是通過外廊從建筑物外墻一側(cè)進戶,這種組織交通方式?jīng)Q定了每戶都可以占有建筑全進深而具有良好的通風(fēng)和朝向,并且由于外廊或住宅布局進深較淺,尤其適用于每戶要求有良好通風(fēng)條件或者利用外廊進行戶外活動的地區(qū)。天井式住宅平面是借助設(shè)內(nèi)天井解決部分房間的直接采光通風(fēng)問題的一種住宅平面形式。天井式住宅由于所設(shè)置天井面積一般不是很大,白天受陽關(guān)照射時間短,輻射熱較少,天井內(nèi)的空氣溫度較室外要低,在無風(fēng)或風(fēng)壓甚小的情況下,通過天井與室內(nèi)熱壓差,天井中冷空氣向室內(nèi)流動,有利于改善室內(nèi)微小氣候;而當(dāng)室外風(fēng)壓較大時,天井因處于負壓區(qū),又可作為出風(fēng)口抽風(fēng),起水平與垂直通風(fēng)作用。
4.2.2 室內(nèi)空間配置與舒適度
綠色住宅物內(nèi)部空間的布局,對住宅熱性能及舒適度影響很大,可考慮使用以下兩種布置。(1) 緩沖觀念--如走廊、樓梯間、設(shè)備室等服務(wù)性空間,因其對室溫、照明要求水準不高,應(yīng)盡量配置在熱點荷最不利方位(如:東、西兩側(cè))或采光最不利位置,作為室內(nèi)生活空間的緩沖區(qū)域;(2) 彈性空間--活動隔間墻所營造彈性空間,可依使用需求、季節(jié)變化、日夜之不同做合理的調(diào)整,以提升舒適度。
4.3 綠色外殼設(shè)計
4.3.1 屋頂?shù)母魺針?gòu)造設(shè)計
如何考慮好相應(yīng)的屋面隔熱措施,是綠色建筑所要解決的關(guān)鍵問題[4]。目前有多種不同成效的方式,如有用輕質(zhì)加氣混凝土,擠壓泡沫苯乙烯等一類導(dǎo)熱指數(shù)小于0.2大卡/米?時oC的絕緣材料作隔熱層,也有利用吊頂與屋面結(jié)構(gòu)之間的空氣層或以兩層混凝土板之間空氣作為空氣隔熱層,亦有在平屋面上架設(shè)雙層通風(fēng)隔熱屋面,其上層屋面用水泥大階磚、粘土方磚、預(yù)制弧形防水混凝土板或石棉瓦等。還有用水泥空心磚作屋面隔熱層或在層面上設(shè)置遮陽架兼作屋面隔熱,有的則在坡屋頂上用雙層大瓦和預(yù)制空心大板作隔熱層。此外,各種種植屋面、蓄水屋面和灑水屋面以及復(fù)合材料屋面等等也取得相當(dāng)好的隔熱降溫效果。
4.3.2 外墻隔熱構(gòu)造設(shè)計
改善維護結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能,是綠色住宅設(shè)計的一個重要方面。設(shè)計中可通過減少外維護結(jié)構(gòu)的面積和提高維護結(jié)構(gòu)的隔熱性能這兩個途徑來改善住宅的隔熱狀況。護結(jié)構(gòu)的面積越大,則傳入住宅內(nèi)部的熱量越多,在方案設(shè)計就應(yīng)采取措施減少住宅的外維護結(jié)構(gòu)面積。獨立式住宅的外墻壁較多,對隔熱不利,采用大進深的單元平面則可以減少外墻面積;天井式住宅進深較大,外墻少,因此天井內(nèi)的氣溫低,這對隔熱是行之有效的。在綠色住宅的外墻隔熱處理時,除了考慮外墻材料本身反射系數(shù)和吸收系數(shù),以及材料在太陽輻射下一天內(nèi)溫度變化等因素外,還需要按具體地點的氣候條件、建筑標準加以區(qū)別選擇,以便更好的組織各種材料進行外墻構(gòu)造設(shè)計。
4.3.3 提高玻璃隔熱保溫性能
玻璃材料的保溫技術(shù)也是綠色住宅節(jié)能的關(guān)鍵之一。隨著現(xiàn)代科技不斷提高,這一領(lǐng)域陸續(xù)出現(xiàn)了吸熱玻璃、熱反射玻璃、低輻射玻璃、電敏感玻璃、調(diào)光玻璃、電磁波屏蔽玻璃,設(shè)計者可將它們組合成復(fù)合構(gòu)造形式,來達到綠色住宅的保溫隔熱和采光要求。
5 結(jié) 語
綠色住宅作為世界性的課題日益受到廣泛關(guān)注,其建筑實踐也層出不窮。但完完全全的綠色住宅是不可能達到的,特別是人類對生態(tài)環(huán)境問題的關(guān)注才剛剛開始,對綠色住宅的研究也僅僅處于初始階段。同時,綠色住宅涉及面很廣,是多學(xué)科多門類、多工種的交叉,可以說是一門綜合性的系統(tǒng)工程,它需要全社會的重視,全社會的參與,絕不是僅僅依靠建筑師就可以實現(xiàn)的,更不可能是一朝一夕能夠完成的。然而,綠色住宅代表了21世紀的方向,同時也代表了住宅建筑的發(fā)展趨勢,這就要求建筑師必須以生態(tài)的觀念,整合的觀念,從整體上進行設(shè)計和構(gòu)思,從而對建筑師提出了更高的要求。
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(作者單位:無錫市建筑設(shè)計研究有限責(zé)任公司)
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水培花卉栽培技術(shù)
傾心打造輕鋼結(jié)構(gòu)建筑的前景光明
有資料顯示,我國目前的建筑能耗占全社會總能耗的30%左右,建筑在二氧化碳的排放總量中幾乎占到了50%以上,建筑節(jié)能已迫在眉睫。中國是目前世界上年新建建筑量最大的國家,每年有20億平方米左右的新建建筑消耗著世界上40%左右的水泥和鋼材。據(jù)悉,歐美國家(地區(qū))建筑的平均壽命在80年以上,而我國建筑的平均壽命只有50年。在如火如荼的建設(shè)潮中,“短命建筑”層出不窮。人們在炫耀GDP的同時,沒有意識到越來越多的建筑垃圾給社會、給子孫后代所留下的災(zāi)難??上驳氖牵l(fā)展綠色建筑已經(jīng)明確寫入國家“十二五”規(guī)劃中。促進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級,要大力發(fā)展高端裝備制造、節(jié)能環(huán)保、新材料等產(chǎn)業(yè),并擴大技改專項資金規(guī)模,促進傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造升級。節(jié)能減排的關(guān)鍵是節(jié)約能源、提高能效、減少污染,要抓緊制定出臺合理控制能源消費總量的工作方案,加快理順能源價格體系。同時,綜合運用經(jīng)濟、法律和必要的行政手段,突出抓好工業(yè)、交通、建筑、公共機構(gòu)、居民生活等重點領(lǐng)域,以及千家重點耗能企業(yè)的節(jié)能減排,進一步淘汰落后產(chǎn)能。
住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部的《建筑業(yè)發(fā)展“十二五”規(guī)劃》中,要求建筑產(chǎn)品在施工過程的單位增加值能耗下降10%,鋼結(jié)構(gòu)工程比例增加,新建工程的工程設(shè)計、建筑施工,要100%符合國家建筑節(jié)能標準要求。另外,提高建筑結(jié)構(gòu)配件的工業(yè)化制造水平,促進結(jié)構(gòu)構(gòu)件集成化、模塊化生產(chǎn),鼓勵和推動新建保障性住房和商品住宅菜單式全裝修交房。相關(guān)政策的出臺,已充分表明國家、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部在建筑節(jié)能方面的決心。眾所周知,住宅建設(shè)中節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材等問題非常重要,它不僅關(guān)系到住宅能源消耗的問題,也涉及到地球上有限的資源合理利用。目前,我國近400億平方米的既有建筑中,99%屬高能耗建筑,每年新建的近20億平方米的建筑中,有95%仍屬高能耗建筑,其單位面積能耗約占總能耗28%,再加上建材生產(chǎn)的能耗,用于建筑的能耗已占到社會總能耗的40%。從這些數(shù)據(jù)不難看出,建筑業(yè)是一個高能耗的行業(yè),如果節(jié)能省地型建筑能大力推廣,其社會效益和資源有效利用的意義重大。
多年來,我國住宅建設(shè)主要是粗放型生產(chǎn),鋼結(jié)構(gòu)房屋建造以現(xiàn)場手工濕作業(yè)生產(chǎn)方式為主,不僅生產(chǎn)效率低,建設(shè)周期長,而且能耗高,環(huán)境壓力大,住宅的質(zhì)量和性能難以保證,壽命周期難以實現(xiàn)。隨著這幾年勞動力成本的不斷提高,需要大量人工的混凝土建筑與鋼結(jié)構(gòu)建筑,在價格上已不具備優(yōu)勢。保障性住房建設(shè)也將試點采用鋼結(jié)構(gòu)。此外,鋼結(jié)構(gòu)建筑還將應(yīng)用到學(xué)校和醫(yī)院等配套設(shè)施的建設(shè)當(dāng)中。另外,與傳統(tǒng)的混凝土建筑相比,鋼結(jié)構(gòu)建筑具備自重輕、抗震性能好、建設(shè)周期短、使用空間大等一系列優(yōu)點。比如,鋼結(jié)構(gòu)住宅與混凝土住宅相比,可增加大約6%的使用面積。
近年來,在我國出現(xiàn)的鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑形式主要有:普通鋼結(jié)構(gòu)住宅工程、國外引進的冷彎薄壁型鋼低層住宅工程、自主研發(fā)的輕鋼框架配套復(fù)合保溫墻板的低層和多層鋼結(jié)構(gòu)住宅工程等。目前,國內(nèi)鋼材產(chǎn)量充足,有了一批輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅試點與示范的建設(shè)經(jīng)驗和科技成果,輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展已具備了較好的物質(zhì)和技術(shù)基礎(chǔ)。隨著國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展,人們對住房的要求越來越高,對安全住宅、舒適住宅、健康住宅、綠色住宅等高品質(zhì)住宅的需求越來越強烈,《輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅技術(shù)規(guī)程》也已經(jīng)由住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部批準?!兑?guī)程》的出臺將標志著我國輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅產(chǎn)業(yè)進入一個新的發(fā)展階段,將進一步推動我國住宅向產(chǎn)業(yè)化、集成化發(fā)展,從而減少住宅建設(shè)對資源的浪費,盡早實現(xiàn)中央提出的建筑節(jié)能目標。
根據(jù)專家分析,中國的住宅產(chǎn)業(yè)在今后20年中,仍然處于快速增長期,并且中國住宅價格的25%將會來自科技含量的提升。如今,國家大力提倡發(fā)展節(jié)能省地型住宅,不斷提升住宅產(chǎn)品的科技含量,鋼結(jié)構(gòu)住宅以其獨特的抗震能力強、施工速度快、交房率高等優(yōu)勢,契合了綠色環(huán)保住宅的要求。
目前,國家正在大力推進公租房、廉租房建設(shè),由此可能產(chǎn)生的建筑垃圾必須要考慮在內(nèi),否則若干年后,數(shù)千萬套公租房、廉租房就成為大量不可回收的建筑垃圾。而鋼結(jié)構(gòu)住宅可以重復(fù)利用,應(yīng)該成為更好的選擇。由于我國鋼材產(chǎn)量居世界首位,并且國家也在逐步調(diào)整政策,鼓勵發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)住宅,我國大力發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)的條件業(yè)已成熟,正邁入鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展的黃金時期,鋼結(jié)構(gòu)住宅產(chǎn)業(yè)化的優(yōu)勢逐漸體現(xiàn)與發(fā)揮出來。我國的國情是人多地少、資源缺乏,低層低密度的小住宅不可能成為中國住宅產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主流,但是在鋼鐵資源較為豐富的部分小城鎮(zhèn)及農(nóng)村,這種低層輕鋼住宅有著一定的發(fā)展?jié)摿Α?/p>
解讀國外節(jié)能輕鋼住宅
所謂鋼結(jié)構(gòu)住宅,是指用鋼結(jié)構(gòu)做承重,用環(huán)保、輕體、節(jié)能材料做圍護結(jié)構(gòu)的住宅。從建筑高度上講,鋼結(jié)構(gòu)住宅大體可分為低層(3層以下,包括別墅和聯(lián)排別墅)、多層、小高層(6~12層)和高層(12層以上)等。其實,鋼結(jié)構(gòu)住宅并不是新生事物,早在20世紀60年代,歐美、日本等國家和地區(qū)就開始推廣。由于環(huán)保意識的加強和木材短缺等因素,因此,世界發(fā)達國家都十分重視鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展,美國、日本、英國、澳大利亞等國正積極推動中低層輕鋼結(jié)構(gòu)住宅的應(yīng)用與發(fā)展,日本和歐洲甚至還提出用鋼結(jié)構(gòu)建筑來儲備鋼鐵資源。
據(jù)資料顯示,美國是最早采用鋼框架結(jié)構(gòu)建造住宅的國家和地區(qū)之一,鑒于經(jīng)濟性、安全性能(抗震、防火)以及耐久性能的綜合考慮,越來越多的房屋開發(fā)商轉(zhuǎn)而經(jīng)營輕鋼結(jié)構(gòu)住宅,輕鋼結(jié)構(gòu)住宅的價值很快得到普遍認可。輕鋼結(jié)構(gòu)在美國發(fā)展最快,1965年輕鋼結(jié)構(gòu)在美國僅占建筑市場15%,1990年就上升到53%,而到1993年則已上升至68%,到2000年已經(jīng)上升至75%。住宅用構(gòu)件和部品的標準化、系列化,以及專業(yè)化、商品化、社會化程度很高,幾乎達到100%。各種施工機械、設(shè)備、儀器等租賃化非常發(fā)達,商品化程度達到40%。在美國,采用該體系建造的房屋從20世紀90年代中期的55,000棟住宅,劇增為2000年的325,000棟。因此,這種輕型鋼結(jié)構(gòu)己成為發(fā)達國家的主要建筑結(jié)構(gòu)形式。
瑞典是世界上鋼結(jié)構(gòu)住宅最發(fā)達的國家,其80%的住宅采用以通用部件為基礎(chǔ)的住宅通用體系。美國、法國等國家,鋼結(jié)構(gòu)住宅占到全部住宅建設(shè)比例的40%左右,這些國家有政府主導(dǎo)實施,并由行業(yè)組織牽頭,研究開發(fā)了一整套成熟的鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計、建造、產(chǎn)品配套體系及工藝,已經(jīng)到了相對成熟和完善的階段。
低層輕鋼住宅作為主流住宅產(chǎn)品,在歐美等國經(jīng)過幾十年發(fā)展改進,已具備非常完善的技術(shù)生產(chǎn)體系和豐富的配套產(chǎn)品體系。如澳大利亞早已將采用G550高強鋼建造的輕鋼龍骨作為承重體系,應(yīng)用于住宅建造,并形成了相當(dāng)規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化住宅體系。在不降低結(jié)構(gòu)可靠性及安全度的前提下,可以節(jié)約鋼材用量30%。要將這種體系引進國內(nèi),首先要和我國國內(nèi)的行業(yè)技術(shù)規(guī)程相配套,同時盡量把使用的產(chǎn)品國產(chǎn)化,以降低造價。20世紀60年代澳大利亞還在提出了“快速安裝預(yù)制住宅”的概念,但由于市場尚未成熟,并未得到很好發(fā)展。到了1987年,高強度冷彎薄壁鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn),澳大利亞與新西蘭的聯(lián)合規(guī)《AS/NZS4600冷彎成型結(jié)構(gòu)鋼規(guī)范》于1996年實施。這種鋼材承載力高,與相同承載力的木材相比,只是木材的1/3重,表面經(jīng)鍍鋅處理,在免大修的情況下,耐久性可達75年。在澳大利亞,每年約建造6億美元的輕鋼龍骨獨立式住宅120,000棟,約占澳大利亞所有建筑業(yè)務(wù)產(chǎn)值的24%。
鋼結(jié)構(gòu)住宅有利于保障生命安全,這在自然災(zāi)害頻發(fā)的國家具有特別重要的意義。日本發(fā)生的地震、海嘯讓世界驚恐,云南省德宏傣族景頗族自治州盈江縣的地震牽動國人,緬甸強震接踵而至。地震災(zāi)害讓鋼結(jié)構(gòu)住宅價值凸顯。中國汶川“5·12”地震與“3·11”日本地震相比,中國、日本因地震造成的死亡人數(shù)相差懸殊。撇開人口密度等客觀因素,建筑界人士認為,住宅結(jié)構(gòu)的不同也是傷亡人數(shù)差距懸殊的因素之一。日本處于地震多發(fā)地帶,因此鋼結(jié)構(gòu)住宅的普及率極高,公共建筑中學(xué)校的抗震能力達到10級,普通居民住宅也能夠抵御7級以上地震。實踐證明,日本鋼結(jié)構(gòu)建筑對減緩地震造成的傷害起到了非常重要的作用。鋼結(jié)構(gòu)建筑自重輕,其優(yōu)異的抗震能力被世界各國廣泛認可。有專家指出,從地震引發(fā)印度洋大海嘯的2004年開始,地球再次進入地震活躍期。僅2010年,全球就記錄到28次7級以上地震。按照地震活躍期持續(xù)10年以上的規(guī)律,近幾年地球仍處在地震多發(fā)期,做好防震減災(zāi)工作刻不容緩。
反觀我國現(xiàn)有的住宅建筑中,鋼結(jié)構(gòu)所占比例不足1%,公眾對鋼結(jié)構(gòu)住宅的概念還很模糊。在5·12大地震發(fā)生后,曾有多名建筑專家呼吁,在災(zāi)后重建階段,政府應(yīng)大力推廣鋼結(jié)構(gòu)建筑,尤其是學(xué)校、醫(yī)院等公共建筑。除抗震效果好外,鋼結(jié)構(gòu)住宅施工速度快,能夠隔音、隔熱,可循環(huán)利用。鋼結(jié)構(gòu)住宅屬技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè),結(jié)合保溫隔熱、廢舊利用的新型墻體建材開發(fā),能夠達到節(jié)能省地的目標。審視這些年地震帶來的教訓(xùn),改變傳統(tǒng)的住宅建造方式,大力推廣鋼結(jié)構(gòu)住宅、提高防震減災(zāi)能力,保護人民生命財產(chǎn)安全,成為全社會必須共同直面的重大問題。毋庸置疑,推廣鋼結(jié)構(gòu)住宅是對生命的庇護與尊重。我國鋼結(jié)構(gòu)住宅的相關(guān)標準規(guī)范日漸完善,在黏土磚被禁用以及鋼鐵產(chǎn)能嚴重過剩的背景下,大力開發(fā)建設(shè)鋼結(jié)構(gòu)住宅恰逢其時。
“綠色”鋼結(jié)構(gòu)住宅
的利用率極高
被譽為“綠色建筑”的鋼結(jié)構(gòu)住宅革除了將生產(chǎn)磚、瓦、石灰、沙等建材對環(huán)境的破壞與影響,建筑垃圾、建筑施工噪聲都減少到最低程度,抗震性能好,改建和拆遷容易,材料的回收和再利用率高,是人與自然和諧可持續(xù)發(fā)展的“綠色產(chǎn)業(yè)”。
鋼結(jié)構(gòu)建筑具有輕質(zhì)高強性。鋼結(jié)構(gòu)住宅的重量是鋼筋混凝土住宅的50%左右,使用面積比鋼筋混凝土住宅提高4%左右。鋼結(jié)構(gòu)建筑的工業(yè)化程度高,工期短。在同等條件下,鋼結(jié)構(gòu)與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工工期相比,鋼結(jié)構(gòu)僅是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的1/3~1/2。最重要的是鋼結(jié)構(gòu)材性好,可靠性高。在國內(nèi)外的歷次地震中,鋼結(jié)構(gòu)是損壞最輕的結(jié)構(gòu),已被公認為是抗震設(shè)防地區(qū)特別是強震區(qū)的最合適結(jié)構(gòu)。單純從目前材料的價格上看,鋼結(jié)構(gòu)比混凝土結(jié)構(gòu)的造價要高,但鋼結(jié)構(gòu)比混凝土結(jié)構(gòu)建設(shè)速度要快50%左右,這會節(jié)省很多時間成本,而且房屋整體重量也比混凝土結(jié)構(gòu)輕50%以上,這樣基礎(chǔ)處理、運輸量的成本都會下降。建造房屋是一個系統(tǒng)工程,包括設(shè)計、制造、運輸、安裝、維修和管理等諸多環(huán)節(jié),因此,從整體上看,鋼結(jié)構(gòu)更“省”。此外,鋼材具有可回收、再利用的特點,相對于目前普遍使用的其他建筑材料,其最有利于節(jié)能、節(jié)材、節(jié)水和節(jié)地。
據(jù)專業(yè)機構(gòu)研究,鋼結(jié)構(gòu)住宅每平方米建筑的鋼材使用量為100~120千克,各種建筑材料的二氧化碳排放量為480千克/平方米。而混凝土結(jié)構(gòu)住宅的建筑材料二氧化碳排放量為740.6千克/平方米,相比之下鋼結(jié)構(gòu)住宅的二氧化碳排放量低35%左右。此外,鋼結(jié)構(gòu)住宅拆除需要較少的人力和物力,而且大量材料可循環(huán)利用;混凝土結(jié)構(gòu)住宅使用大量的水泥,拆除困難,也很難回收利用,帶來大量的建筑垃圾。如果我國房地產(chǎn)行業(yè)中鋼結(jié)構(gòu)住宅的比例達10%,每年減少的污水排放量將相當(dāng)于10個西湖的水總量,減少的木材砍伐量相當(dāng)于9,000公頃森林,節(jié)約用電量相當(dāng)于葛洲壩水電站一個月的發(fā)電量。顯然,與傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)住宅相比,鋼結(jié)構(gòu)住宅在資源節(jié)約、環(huán)境保護方面具有明顯優(yōu)勢。
輕鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計是為確保達到保溫效果,在建筑物的外墻和屋面中使用的保溫隔熱材料能長期使用并能保溫隔熱。建筑輕鋼結(jié)構(gòu)住宅一般除了在墻的墻柱間填充玻璃纖維外,在墻外側(cè)再貼一層保溫材料,可有效隔斷通過墻柱至外墻板的熱橋;樓層之間格柵內(nèi)填充玻璃纖維,減少通過樓層的熱傳遞;所有內(nèi)墻墻體的墻柱之間均填充玻璃纖維,減少戶墻之間的熱傳遞。
我國人口多,宜居土地少,城市人口密度高,因此住宅必然以高層、多高層為主,而這正是鋼結(jié)構(gòu)住宅“高、大、輕”的獨特優(yōu)勢。除此之外,它還可降低單位工業(yè)增加值用水量,降低單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能源消耗,降低單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放,減少耕地占用量,減少主要污染物排放總量。綜上所述,鋼結(jié)構(gòu)住宅與“十二五”規(guī)劃中5項環(huán)境與資源的約束性指標緊密關(guān)聯(lián),讓節(jié)能與環(huán)保更加實用,鋼結(jié)構(gòu)住宅的價值彰顯無余。
“十二五”期間我國將要建成3600萬套保障房,面對這個絕對增量,除了破解土地和資金難題,加快建設(shè)速度,保證速度與質(zhì)量并舉,同樣是一個重大挑戰(zhàn)。住宅產(chǎn)業(yè)化是一條捷徑,住宅產(chǎn)業(yè)化發(fā)展取決于住宅工業(yè)化、部品產(chǎn)業(yè)化的程度和水平。鋼結(jié)構(gòu)住宅是實現(xiàn)住宅產(chǎn)業(yè)化的突破口,是實現(xiàn)“十二五”保障房建設(shè)目標的有力手段。鋼結(jié)構(gòu)住宅將使生活和生產(chǎn)更加匹配,真正實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保,鋼結(jié)構(gòu)住宅使上下游聯(lián)動,必將帶動鋼鐵、機械制造、工業(yè)化設(shè)計、材料回收等一系列產(chǎn)業(yè)鏈條的升級和發(fā)展。
改變房地產(chǎn)行業(yè)傳統(tǒng)的、低端的發(fā)展方式,推進勞動密集型行業(yè)向知識和技術(shù)密集型轉(zhuǎn)變,減少對勞動力和資源的過度依賴,鋼結(jié)構(gòu)住宅是產(chǎn)業(yè)升級的必然選擇。傳統(tǒng)的鋼混結(jié)構(gòu)住宅由于現(xiàn)澆部分很多,需要大量工人現(xiàn)場手工作業(yè),鋼結(jié)構(gòu)住宅則實現(xiàn)了部品化、產(chǎn)業(yè)化,可以減少用工2/3。鋼結(jié)構(gòu)住宅將大大解放生產(chǎn)力,如此龐大的減員將有助于建筑農(nóng)民工向其他行業(yè)流動。倘若政府將這些農(nóng)民工納入公共服務(wù)體系,統(tǒng)一政策、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一服務(wù),加大培訓(xùn)力度,實現(xiàn)行業(yè)梯度轉(zhuǎn)移,鼓勵大量的房地產(chǎn)領(lǐng)域勞動力向知識和技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)方向發(fā)展,使他們成為有社會保障的產(chǎn)業(yè)工人,不僅有助于提高農(nóng)民工的薪酬待遇,而且有助于緩解“用工荒”。
我國輕鋼住宅的常用結(jié)構(gòu)體系
鋼結(jié)構(gòu)住宅本身是一種環(huán)保型的精細化建筑。一棟24層高樓,采用混凝土建筑,其柱子邊長在1米左右;采用鋼結(jié)構(gòu)建筑,在達到安全標準的前提下,通過優(yōu)化與精細設(shè)計,其柱子邊長為0.5米,整個截面只占前者的四分之一。在優(yōu)化空間與降低造價方面,后者均優(yōu)越于前者。鋼結(jié)構(gòu)住宅體系主要包括主體鋼結(jié)構(gòu)體系、圍護結(jié)構(gòu)體系以及樓板結(jié)構(gòu)體系等幾大部分,主要承重骨架是由鋼構(gòu)件或鋼管混凝土構(gòu)件所組成,它具有鋼結(jié)構(gòu)建筑的一系列特性,同時又具備一般住宅建筑的共性。鋼結(jié)構(gòu)體系形式有多種,但應(yīng)用于住宅的房屋鋼結(jié)構(gòu)體系,主要可分為鋼框架體系、鋼支撐框架體系、鋼框架—混凝土剪力墻體系、錯列桁架體系、鋼框架—核心簡體系等。鋼框架體系類似于混凝土框架體系,不同的是將混凝土梁柱改為鋼梁、鋼柱,其豎向承載體系與水平承載體系均為鋼框架。該體系一般適用于6層以下的多層建筑,不適用于受地震作用影響較大的高層建筑,并且用于高層建筑的經(jīng)濟收益相對較差。鋼支撐框架體系在鋼框架縱、橫兩個方向適當(dāng)部位,沿柱高增設(shè)垂直支撐,以加強結(jié)構(gòu)的抗側(cè)移剛度。支撐采用角鋼、槽鋼、圓鋼或鋼管制作,可按拉桿或壓桿設(shè)計。支撐的形式可以采用X型、K型、人型、倒人字、單斜桿等。該體系比純鋼框架體系側(cè)向剛度大,常用于多層及高層鋼結(jié)構(gòu),應(yīng)用較廣,而且當(dāng)房屋層數(shù)較高時,該體系要比純鋼框架體系經(jīng)濟。
《輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅技術(shù)規(guī)程》要求重點突出“輕型”,可用于抗震或非抗震地區(qū)的不超過6層的鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑。對公寓等其他建筑可參考使用。需要指出的是,輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅的設(shè)計、施工和驗收,除應(yīng)符合本《規(guī)程》外,還應(yīng)符合現(xiàn)行國家有關(guān)標準的規(guī)定。此《規(guī)程》適用于以輕型鋼框架為結(jié)構(gòu)體系,并配有滿足其功能要求的輕質(zhì)墻體、輕質(zhì)樓板和輕質(zhì)屋面建筑系統(tǒng),是輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅的設(shè)計、施工和驗收的標準。輕型鋼框架是指由小截面熱軋H型鋼、高頻焊接H型鋼、普通焊接H型或異形截面的型鋼、冷軋或熱軋成型的方(或矩、圓)形鋼管組成的純框架或框架-支撐結(jié)構(gòu)體系,結(jié)合輕質(zhì)樓板和利用墻體抗側(cè)力等有利因素,可使鋼框架結(jié)構(gòu)體系不僅用鋼量省,還解決了可以建造多層結(jié)構(gòu)的技術(shù)問題,尤其是能與我國現(xiàn)行規(guī)范體系保持一致,滿足抗震要求,是一種符合中國國情的建筑結(jié)構(gòu)體系。
鋼框架-核心筒體系,在中高層鋼結(jié)構(gòu)住宅乃至中高層商用樓中應(yīng)用最多。這種結(jié)構(gòu)以衛(wèi)生間組成四周封閉的現(xiàn)澆鋼筋混凝土核心筒,與鋼框架搭配成組合結(jié)構(gòu)。由于該體系綜合受力性能好,特別適合于地震區(qū)和地基土質(zhì)較差的地區(qū),但因為自重減輕相對較少,一般多適用于不超過12層的住宅建筑體系??偟膩碚f,該體系比較經(jīng)濟,較適合我國大眾的消費水平,是相當(dāng)值得推廣的一種中高層住宅結(jié)構(gòu)形式。圍護結(jié)構(gòu)體系為了減輕結(jié)構(gòu)自重,充分發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢,圍護墻體宜采用輕質(zhì)復(fù)合材料。護結(jié)構(gòu)主要采用的墻板有蒸壓加氣混凝土板(ALC板)、太空板、水泥刨花板、夾芯板等。內(nèi)墻采用輕質(zhì)混凝土板、石膏板、水泥刨花板、稻草板等。屋蓋系統(tǒng)應(yīng)采用有檁體系,屋面材料可與樓面相同,也可采用彩色壓型鋼板防水屋面系統(tǒng),該系統(tǒng)具備了很好的防水效果,又起到了屋面的隔熱保溫作用。樓板結(jié)構(gòu)體系在鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑體系中,樓板主要有壓型鋼板——現(xiàn)澆混凝土組合樓板、預(yù)制混凝土疊合板、現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板等。鋼框架——預(yù)制混凝土剪力墻體系同鋼支撐框架體系一樣,常用于多層及高層結(jié)構(gòu),而且從受力特點來看,帶剪力墻結(jié)構(gòu)其抗震性能較好,較適用于地震區(qū)。錯列桁架結(jié)構(gòu)體系的用鋼量可較框架結(jié)構(gòu)減少30%~40%,節(jié)約造價。同時,樓板可直接支承在相鄰桁架的上、下弦上,不需設(shè)樓面梁格,結(jié)構(gòu)上可采用小柱距和短跨樓板,使樓板厚度減小,減輕自重。由于桁架在工廠預(yù)先預(yù)制,所以現(xiàn)場安裝節(jié)點數(shù)少,焊接量小,桁架與柱節(jié)點可采用鉸接,從而構(gòu)造簡單,傳力明確,施工周期更短。錯列桁架體系適用于多層及小高層結(jié)構(gòu)。鑒于上述優(yōu)點和我國人口多、居住面積小、樓層較高的國情,該體系代替?zhèn)鹘y(tǒng)結(jié)構(gòu)體系用于住宅建筑具有良好前景。
在鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計方面,設(shè)計師通過精細化設(shè)計,在保障安全的前提上,盡可能優(yōu)化再優(yōu)化,既考慮安全系數(shù),又著眼經(jīng)濟環(huán)保,實現(xiàn)美觀、安全、經(jīng)濟三者的最佳組合。按照常規(guī)模式與手段去建造鋼結(jié)構(gòu)住宅,體現(xiàn)不出優(yōu)秀之處,打造不出精品工程。鋼結(jié)構(gòu)建筑的支柱原來是箱形柱,由4塊鋼材焊接而成。有些制作方把厚厚的鋼板直接軋成方管,只有一條焊接縫,承重標準與安全性能較前者大大提高。此外,結(jié)構(gòu)梁全部采用H型自動化生產(chǎn)線生產(chǎn),盡可能減少人工制作,以做到鋼結(jié)構(gòu)住宅結(jié)構(gòu)上的輕與精,以及生產(chǎn)的高度自動化。在生產(chǎn)制作過程中,抓好產(chǎn)品的流程與質(zhì)量控制,確保產(chǎn)品百分之百達到國標水平。安裝工序更是制定了細致、苛刻的規(guī)范與標準。實踐證明,鋼結(jié)構(gòu)項目的工程綜合造價略低于鋼筋混凝土。隨著鋼結(jié)構(gòu)住宅產(chǎn)業(yè)配套的水泥纖維板、新型墻體項目產(chǎn)業(yè)化與規(guī)?;?,鋼結(jié)構(gòu)住宅造價將進一步降低。鋼結(jié)構(gòu)住宅造價低,一般比同規(guī)模的混凝土建筑低1/3;施工快,建筑時間是混凝土建筑的2/3;隔熱、保溫、防震效果好,可提高使用面積率5%~8%。
輕鋼結(jié)構(gòu)住宅綻放“綠意”無限
可持續(xù)建筑是對可持續(xù)發(fā)展有積極貢獻的建筑,是既滿足當(dāng)代人的需要,又不對后代構(gòu)成危害的建筑。把建筑不再視為人類任意地可強加于地球的東西,而是從更高層次綜合考慮建筑所造成的更大范圍的影響,是可持續(xù)建筑觀的基本出發(fā)點??沙掷m(xù)建筑的理念要求建筑師在進行住宅設(shè)計時,首先應(yīng)盡量結(jié)合氣候,采用自然通風(fēng)、自然采光的方法,減少住宅對能源的依賴,如住宅的朝向在條件許可的情況下,盡量朝南。在住宅周圍利用地形進行綠化,適當(dāng)增加間距,夏季通風(fēng),減低周圍環(huán)境溫度,屋面墻面用綠化的方法降低外表面溫度等。
近幾年,我國鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展十分迅速,但是和國外相比依然有較大的差距。最根本的原因就是鋼結(jié)構(gòu)的社會認知度不高,無論是普通老百姓,還是相關(guān)部門的領(lǐng)導(dǎo),對于鋼結(jié)構(gòu)的特性和優(yōu)勢都不太了解,這就需要新聞媒體加大宣傳的力度。要讓更多的人了解鋼結(jié)構(gòu),接受鋼結(jié)構(gòu),只有這樣,鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)的發(fā)展才會躍上一個新的臺階。
當(dāng)前,我國鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展正處于關(guān)鍵時期,國家應(yīng)繼續(xù)加大對鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)的支持力度,增加科技研發(fā)力度,加大資金投入,加緊出臺、落實稅收和金融優(yōu)惠政策,鼓勵并推廣鋼結(jié)構(gòu)建筑,大力提倡在學(xué)校、醫(yī)院、機場、車站、體育場館采用鋼結(jié)構(gòu)并將以上建筑用鋼列入國家儲備用鋼的計劃中。在此,希望政府有關(guān)部門給予中國鋼結(jié)構(gòu)相關(guān)單位和企業(yè)更多施展才能的機會,使大多數(shù)企業(yè)能夠參與各類鋼結(jié)構(gòu)工程的建設(shè)。但是,當(dāng)前國內(nèi)一些重大項目基本都采用國外的設(shè)計方案,其中不少項目的結(jié)構(gòu)方案設(shè)計得極不合理,導(dǎo)致用鋼量太大、造價驚人,同時也給制作和安裝帶來很多難題。
加快鋼結(jié)構(gòu)住宅發(fā)展必須推動鋼結(jié)構(gòu)住宅系列產(chǎn)業(yè)化,推廣集成式住宅?!凹墒阶≌本褪亲≌ㄔO(shè)的安裝、生產(chǎn)擺脫了傳統(tǒng)的水、灰、沙、石,擺脫了手工勞動以及現(xiàn)場濕作業(yè)生產(chǎn),由工廠生產(chǎn)住宅部件,在現(xiàn)場組裝生產(chǎn)成品住宅。住宅部件是系列的、標準的,可在流水線上生產(chǎn),而房屋則可以是多樣的、豐富的和多檔次的,并且完全可以按照住戶的要求,由建筑商提供可選擇的住宅類型,供住戶選擇。與傳統(tǒng)的工業(yè)化住宅不同,部件的加工、運輸、吊裝均可輕便靈活,其標準化單元也可由大改小,空間單元組合的靈活性、機動性大大增加。由于隔墻的輕質(zhì)化和可拆改化,居住空間大小可靈活布置,可以最大限度地滿足住戶對功能和設(shè)備的高品位需求。
在施工中,集成住宅的大空間無阻擋為布管提供了快捷便利的條件。廚房、衛(wèi)生間是住宅中最為復(fù)雜、專業(yè)化程度最高的部件,最適于工廠化生產(chǎn)、集成式安裝。它不但可以提高使用功能,降低造價,而且可以避免質(zhì)量通病。除此之外,外墻的保溫構(gòu)造和內(nèi)墻的部件也都應(yīng)當(dāng)采用整合式、成套的技術(shù)。集成住宅部件的多品種、多數(shù)量,決定集成化的安裝和工廠化的制造必須按照標準化的原則進行。因此采用國際通用的“模數(shù)協(xié)調(diào)”原則和方法,是最必要的手段。模數(shù)協(xié)調(diào)的任務(wù)是制定生產(chǎn)各種住宅部件的規(guī)格尺寸,使各種住宅部件能準確無誤地安裝到指定的部件,并且不同企業(yè)生產(chǎn)的部件可以互換。