基于新农村建设的装配式建筑结构体系研究与思考

李卫军

(陕西建筑产业投资集团有限公司,西安 710016)

0 引 言

近年来,随着我国农村经济的发展和居民生活水平的提高,农民对改善型住房需求也越来越大。据统计[1],农村人均住房面积从2000年的24.8 m2提高到2015年的41.1 m2,2015年全国农村住房竣工面积8.56亿m2,全国商品住宅房屋竣工面积7.38亿m2,可见,农村房屋建设规模已超过城市商品住宅,成为现阶段我国住房与城乡建设的重点。传统农村住宅存在抗震能力较差、结构整体性较弱、建造房屋资源消耗量大、建筑功能不完善等问题,迫切需要推广一种新型建筑模式对其进行改造和功能升级。将装配式建造技术合理运用到农村住宅建设中可以有效解决上述问题,即在工厂完成房屋构件的制作,运抵施工现场后进行拼装、成型[2],具有施工速度快、质量易控制、抗震性能优越、节能环保等优势,可以大大提高建设效率和住宅品质、降低建造成本和能源消耗,对推动我国新农村建设有着重要的意义。

1 我国农村住宅发展现状

1.1 我国传统农村住宅结构体系

目前,我国传统农村住宅结构体系形式主要包括砖木结构、砖混结构、生土结构、木结构、石结构等。各结构体系介绍见表1及图1。

表1 我国传统农村住宅结构体系形式Table 1 Structure system forms of traditional rural residence in China

图1 我国传统农村住宅结构体系形式Fig.1 Structure system forms of traditional rural residence in China

1.2 我国传统农村住宅存在的问题

1) 多数采用砖混结构,抗震性能差

目前我国农村住宅多数采用砖混结构,缺少专业人员进行设计,结构不满足现行抗震规范要求。据资料统计,我国80%以上的农村住宅无抗震设防措施,历次大地震中砖混结构的倒塌率在90%以上。

2) 无统一规划,布局不合理

长期以来,农村住宅建设缺少统一的规划布局,没有整体意识和全局观念;以户为单位,结构松散,布局零乱,建造随意,导致滥占耕地、交通不便,难以满足社会主义新农村的发展需要。

3) 工业化程度低,存在质量隐患

我国有95%以上的农村住宅建筑均采用传统工艺建造,工业化程度低,施工技术落后,建材质量难以保证,存在一定安全隐患。

4) 传统建材占主导,不节能环保

黏土砖在我国农村住宅建筑材料中仍占主导地位。据资料统计[4],我国每1万m2的建筑工程中产生 500～600 t垃圾,扬尘、噪声及废弃物污染严重威胁着人们的身体健康。

5) 建筑功能不完善,居住品质不高

墙体无保温隔热措施,房间密封性较差;装修水平参差不齐,效果较差;取暖大多采用煤炭炉子,取暖效果差;卫生间及厨房设施不完善,居住品质不高。

要改变农村住宅存在的上述问题,可将装配式建筑技术与农村住宅建设结合起来,全力推进适用于新农村建设的低多层装配式住宅建筑结构体系的推广与研发,实现农村住宅的产业化生产、商品化供应和市场化建设,改善村容村貌,助推新农村建设,实现美丽乡村愿景。

2 装配式建筑技术在农村的应用情况

2.1 几种适用于农村住宅的装配式结构体系

目前,关于装配式建筑技术在农村住宅中应用的政策并不明确,鼓励扶持力度不够,农民对新技术的认可度有待提高,导致许多装配式住宅建筑结构体系未能大规模的应用于新农村的建设中。相信随着国家政策的进一步完善,农民对住宅品质需求的不断提高,装配式建筑技术在广大农村地区将广泛应用,从而提高农村住宅建设的档次,真正提升农民的生活质量。下面列举几种适用于新农村建设的装配式住宅建筑结构体系,具体见表2及图2所示。

表2 几种装配式住宅建筑结构体系Table 2 Structural system of several precast residential buildings

2.2 阻碍农村装配式住宅发展的因素

1) 造价较高

据有关文献测算[10],装配式住宅比传统结构住宅造价高20%～30%,这也是制约装配式住宅在农村发展最关键的因素,导致装配式住宅成本高的主要原因下文中将有详细论述。

2) 农村居民接受程度低

农村居民对装配式住宅的认识不到位,不愿意购买、居住装配式住宅,主要原因有:①对其质量抱有怀疑态度,认为像“搭积木”式的建房子不牢固;②造价高,农民不愿多花钱享受高质量居住条件;③传统建造方式已经根深蒂固于农民心里,很难接受颠覆传统工艺的新技术。

3) 标准不完善

目前,关于农村装配式住宅的设计、生产、安装施工、验收评定等技术标准尚不完整[11],很多适用于农村住宅建设的装配式建筑结构体系无法大规模推广。主要原因:①多数拥有核心技术的企业不愿公开专利技术形成国家标准;②国家层面对农村住宅建设监管不到位,强制性质量标准不能及时完善。

4) 产业链未形成

目前,农村装配式住宅的设计、生产、运输、施工、销售和服务等环节未形成一个完整的产业链,各企业独立运营,上下游企业之间出现脱节,虽然政府在大力推广装配式建筑,但新技术一时难以得到市场的认可,难以形成完整的产业链。

2.3 装配式住宅成本增加原因分析

造成装配式住宅成本增加的原因主要有三个方面:生产方面、设计方面、施工方面,具体分析如下:

(1) 生产方面:①预制构件生产未实现规模化,模具摊销费、厂房和机械折旧费、企业管理费和税金等这些费用都要计入构件综合单价中;②技术熟练的产业化工人较少,多数工人工作效率低下,人工成本较高;③运输方对装运工具、运输方案、相关设备材料认识不足,对运输路线的实际状况不清楚,导致运输效率偏低,运输费较高。

(2) 设计方面:①缺乏标准化设计思维,目前大多是以常规建筑思维进行单体设计,然后再拆分,很难提高构件的标准化程度;②目前装配式建筑项目较少,从事装配式设计的人员缺乏经验,不能从设计源头把控造价。③水平缝节点连接技术较复杂,多数采用套筒连接,成本较高。

(3) 施工方面:①施工管理人员经验不足,缺乏科学组织管理,施工过程中出现窝工、材料浪费、各工序发生冲突等现象,延误工期,增加施工成本;②缺乏产业工人,导致施工现场的劳动生产率提高不明显,对工人培训力度加大,增加人工成本。

3 农村住宅现状调研

为深入了解陕西关中地区农村住宅建筑现状,以及农民对住宅建设的需求情况,笔者对陕西省咸阳市西石羊村、南贺村、李家村、赵家村等四个村落100户农民进行了实地问卷调研,将数据进行整理分析,对结果进行总结梳理,为我公司下一步推广农村住宅工业化产品体系提供可靠的依据。

3.1 调研方法

1) 调研内容

本次调研主要针对陕西关中地区农村住宅所采用的结构形式、建造年限、房屋造价、房屋面积、功能需求以及设计施工模式等方面进行调查。

2) 调研方式

(1) 主要采用问卷调查方法。

(2) 范围:陕西关中地区四个村落。

(3) 样本量:100份。

3) 实施步骤

(1) 调查工作的前期准备阶段:主要完成调查问卷的设计、执行方案的制定、调查问卷反射问题清单及说明、调查团队的建立、调查人员分工安排等。

(2) 实施阶段:开始调查访问和调查问卷的回收等。

(3) 资料整理、撰写调查报告阶段:对调查问卷取得的数据整理、统计分析及调查问卷报告的撰写等。

3.2 调研分析

1) 房屋结构类型

由图3可以看出,传统的砖混结构仍然占据较大比例,占所有调查户数的53%。

图3 房屋结构类型Fig.3 Type of building structures

2) 房屋建造年限

由图4可以看出,该地区村镇住宅房屋建成时间较长,建成20～40年的房屋占所有调查户数的44%。

图4 房屋建造年限Fig.4 Years of housing construction

3) 目前住房面积

分析表3数据得出,该地区村镇居民住宅面积以100～300 m2居多,占所有调查户数的73%。

表3 住房面积统计表Table 3 Housing area statistics

4) 房屋造价

由表4可以看出,目前村镇居民对新建房屋的预算偏低,预算在10万～20万元区间占所有调查户数的47%。以住房面积200 m2,总造价20万元为限,测算出大部分农民可接受的每平方米造价在1 000元以内。

表4 造价统计表Table 4 Cost statistics

5) 未来选择居住的结构类型

分析图5数据得出,该地区居民对于钢结构房屋的认知度偏低,更偏向于砖混结构及混凝土结构。

图5 选择居住结构类型Fig.5 Selection of the type of residence structures

6) 未来选择居住的层数

分析图6数据得出,该地区居民普遍偏向于喜爱1～2层的住宅,占所有调查户数的78%。

7) 未来居住是否选择精装修房屋

分析表5数据得出,目前村镇居民大部能接受精装修房屋,占所有调查户数的63%。

图6 选择居住层数Fig.6 Selection of the living layer number

表5 是否选择精装修房屋统计表Table 5 Choice of fine decoration housing statistics

8) 未来建房,选择何种建房模式

分析表6数据得出,目前村镇居民新建房屋有自己设想的户型,希望由自己的意愿设计,由建筑公司建造,即可采用订制式的购房模式,公司统一出几套标准的设计图纸,客户根据自己的喜好进行订制,由公司统一实施建造。

表6 选择何种建房模式统计表Table 6 Choice of construetion pattern statistics

3.3 调研结论

(1) 现阶段,农民对新建房屋预算偏低,陕西关中地区农民可接受造价在1 000元/m2以内。

(2) 农民能接受的还是传统的砖混以及钢筋混凝结构,而钢结构住宅没有秦砖汉瓦的厚重感,目前在农村地区接受度较低。

(3) 从功能齐全、生活需求方面讲,精装修房屋更受欢迎。

(4) 建筑风格宜符合当地民居特色及生活习惯。

(5) 订制类房屋和菜单式装修是未来发展趋势。

4 结 语

(1) 加强宣传力度提高农民的认知度。地方政府应加强装配式建筑的宣传和贯彻工作,普及装配式建筑的知识,提高扶持力度,进一步改变农民保守观念,增强其对装配式建筑优势的了解,让其在修建房屋时有主动选择装配式建筑的观念。

(2) 建立装配式建筑新农村示范基地。以保障房项目、移民搬迁等政府投资项目为切入点,重点选择几个新村镇作为装配式建筑新农村建设的示范基地,发挥模范带头作用,及时向全国推广试点项目建设经验。

(3) 推进菜单式装修的应用。随着农民生活水平的提高,其对房屋居住的功能与品质要求也不断提高,因此积极倡导菜单式装修,使土建与装修一体化,避免二次浪费和污染,客户可以根据自己的喜好菜单式选择装修风格,满足不同客户的需求,实现个性化与产业化装修相统一。

(4) 企业加强科技研发力度,实现科研成果转化。装配式建筑相关企业应成立专门的研发机构,逐年增加科研经费,进行农村低层装配式建筑技术攻关,形成企业自己的核心竞争力,推进施工与住宅设施方面的成套技术应用,实现科研成果转化。

(5) 完善相关法律及国家标准体系。相关部门需完善农村装配式住宅从规划、设计、生产、安装、验收及消防安全评价等各个环节的标准体系;及时扩充或修订当前结构设计规范中关于装配式混凝土结构体系的条文[12];建立和健全工业化产品的质量保障体系,只有从法律层面上对村镇工业化体系进行约束和规范,才能推动农村装配式建筑的发展。

(6) 开发新型装配式建筑结构体系。高校及相关科研院所形成产学研联盟,着眼于解决低多层装配式住宅存在的造价高、技术体系不完善、节点连接复杂等问题,优化建筑结构形式及关键节点连接技术,开发出更适宜于农村住宅建设的新型装配式建筑结构体系,为我国新型城镇化建设提供有力支撑。

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