基于装配式结构的山地地区小型重钢民居民宿设计与优化

李悦鹏

(重庆交通大学)

在当代建筑设计领域，装配式结构技术被广泛应用于提高建筑质量、效率和可持续性。山地地区由于其特殊的地理环境和建筑需求，对小型重钢民居民宿的需求日益增长。然而，传统建造方式在山地地区面临着施工难度大、工期长、资源浪费等问题。因此，基于装配式结构的山地地区小型重钢民居民宿的设计与优化具有重要的研究价值和实际意义。

1 装配式民居现状

1.1装配式结构在民居民宿领域的应用

近年来，随着建筑技术的不断发展和人们对节能环保的日益重视，装配式结构在民居民宿领域得到了广泛应用。装配式结构是指在工厂或制造基地进行预制构件的生产，并在现场进行简单组装而成的建筑系统。相比传统施工方式，装配式结构具有施工速度快、质量可控、资源节约的优势，同时也可以提高建筑的节能性能。在民居民宿领域，装配式结构被广泛应用于小型住宅、度假别墅等建筑类型。它可以满足不同地区和用户的需求，具有灵活的设计和布局能力。

1.2重庆装配式民居现状及存在问题

作为中国的山城，重庆地形复杂，山地地区的建筑需求与其他地区存在差异。近年来，重庆市政府提出了鼓励装配式建筑发展的政策。“十四五”期间，重庆市将编制农房标准图集150 套、建设装配式农房20 万平方米。推动了该地区装配式民居的建设。目前，重庆的装配式民居主要集中在郊区和山区，多用于旅游度假、乡村旅游等领域[1]。

然而，在重庆的装配式民居现状中仍存在一些问题。在乡村建设过程中，农居建设队伍自身存在一些局限性。特别是在农居部分的建设中，仍然依赖于本地施工队。这些队伍通常长期在农村工作，缺乏地质勘查、施工图纸、过程监管和质量验收等必要的技术保障，只能依赖工程经验进行作业。难以承担起乡村建设技术革新的任务。

2 设计与优化

2.1基于装配式结构的山地地区小型重钢民居民宿设计原则

对山地地区小型重钢民居民宿的需求逐渐增加。在设计这类建筑时，装配式结构经常被广泛采用，因为它具有生产制造简便、施工快速、经济实惠等优势。但是，山地地区的地形复杂，气候条件也不同于其他地区。因此，需要考虑一些针对山地地区的特殊设计原则。下面将介绍一些基于装配式结构的山地地区小型重钢民居民宿设计原则。

⑴结构稳定性。山地地区受土壤地质结构不同影响。因此重钢民居民宿的结构稳定性必须得到充分考虑。设计师应该根据地形和土壤条件选择适合的基础形式，如钢筋混凝土桩基或混凝土板基。此外，通过恰当的结构布局和构造连接方式来提高整体结构的稳定性。例如，通过增加墙体支撑柱的数量和尺寸来增强土木结构的抗震性能。

⑵建筑外观与空间布局与利用。在小型重钢民居民宿的设计中，空间布局和利用必须得到充分考虑。由于目前很多农村建筑的同质化问题，导致其失去了独特性和美感。许多农村建筑开始追随城市建筑的风格，普遍采用三层大瓦房，并进行外墙抹灰或贴瓷砖等处理。这种同质化现象使得中国农村建筑丧失了自身的特色，而这正是导致中国文化美感流失的原因之一[2]。为了改变这一局面，我们需要寻找创新的解决方案。

⑶施工可行性。装配式结构的优势是施工速度快，但对于山地地形复杂的情况，施工可行性需要充分评估。选择适合的装配方式和施工工艺，确保施工过程顺利进行。同时，应注意当地环境和生态保护，以减少对周围环境的影响。

2.2结构做法与分析

传统的钢结构形式一般采用现场焊接、螺栓连接等方式进行安装，需要现场精密加工和施工，存在安装周期长、工程浪费大、出现质量问题几率高等诸多问题。因此，在设计该重庆地区这种小型重钢民居民宿时，我们将传统钢结构形式作为基础，通过加强预制造工艺实现装配式建筑的较强可预制性和可变性。

首先，在结构材料上，采用优质钢材作为主要结构材料，钢材型号尽量统一，以减少现场切割和加工的工艺步骤。其次，将整个建筑结构分为若干个标准化模块，并通过数字化技术对每一个模块进行都进行精确设计，达到精准预制的效果。这样既减少了现场加工工序中的浪费，也降低了工人技术要求，提高了施工效率[3]。

其次，在结构连接方面，我们采用螺栓连接来代替传统焊接和螺栓连接。这样可以简化现场施工工序，降低人工成本和安装周期。同时，在测量和安装过程中，由于螺栓连接形成了标准化的结构，可以采用数字化技术进行精准的匹配，最大限度地提高安装质量。

再次，在结构设计方面，我们在保证建筑功能性的前提下，尽可能实现模块化和标准化。通过对各个模块的组合和排布，达到不同户型的需求。同时，考虑到山地地区气候的复杂性，我们在设计上加强了耐震、防风、防雨等方面的优化，以确保建筑的稳固性和耐用性。

2.3建筑空间布局与创新

在山地地区小型重钢民居民宿中，空间布局与利用是一个关键的方面。考虑到装配式建筑的可预制性和可变性，我们采用了集装箱这种新颖创新的设计手法。首先，在整体立面上，我们保留了集装箱原本的白色波浪纹理，并对框架进行黑色处理，形成鲜明的对比。同时，在立面中加入细腻的木纹点缀，打造一个整体的乡野轻居的格调。

在建筑中，我们通过几个集装箱以不同角度和高度的组合来创造一些架空、阳台、走廊等空间。平面上采用并联、错位、对角等布局方式来营造更多的空间感。集装箱常用的集中竖向空间关系和不同长度的组合可以产生一些露天阳台；角度旋转则可以创造出不规则的阳台和避雨空间；错位关系则能创造出不同方向的阳台。

我们的方案定位为户型可变的民宿，包括两种户型。第一种是两户分离双拼户型，每个户型包括一室两厅以及公共空间，适合单人或双人旅行。第二种是一户整体式户型，包括两室两厅，适合亲子出行或小型团建旅居。根据相关规范对农宅空间和平面的规定，我们确定了600mm×1200mm 的基本模数，并将整体的功能模块和结构体系都植入统一的模数网格中。我们的方案使用的模数体系既符合轻钢结构的建造逻辑，又满足各个功能的使用需求。通过标准化的输入，我们将农宅原型分解为客厅、卧室、厨房、餐厅、楼梯、厕所、储物、门厅、过道等功能，并将它们植入标准化模块中。

2.4施工可行性

图1 钢结构节点连接设计做法图

装配式结构的主要特点之一是其工厂化生产和现场组装。在施工过程中，需要明确的施工流程，以确保各个组件的准确安装和高质量的成品。

⑴需要进行预制件的生产。在工厂中，根据设计图纸和规格要求，对重钢结构和其他装配件进行加工和制造。材料的选择和优化应考虑到山地地区的特殊环境条件，如抗震性能和耐久性。

⑵将预制件运输到施工现场。在山地地区，道路条件可能较为复杂，因此需要合理安排物流计划，选择适当的运输工具来确保预制件的安全运输。

⑶进行现场组装。根据设计图纸和预制件的标记，将各个组件按序进行拼装和安装。在这个过程中，需要确保每个组件的准确性，以避免后续施工过程中的问题。

⑷进行施工质量检查和验收。对装配式民居民宿的建筑结构、电气设备、水暖系统等进行全面检查，确保其符合相关标准和规范要求。

2.5结构建筑优化

通过对上述设计的分析我们可以得出针对重庆地区的结构建筑方面的优化。结构方面，为提高稳定性，可采取增加支撑和加固构件、合理布置墙体和框架结构以及使用适当连接方式等措施。节能环保方面，可运用保温隔热材料、双层玻璃窗等方式降低能量损失，合理布置门窗和采光设备，并利用可再生能源来满足部分能源需求。而建筑方面，通过合理布局和规划，最大限度地利用每一寸空间，实现功能的最佳排布。施工模式上，装配式建筑能提高效率，通过工厂化生产和现场组装来减少施工周期和对周围环境的影响。在选择材料时，考虑山区特殊气候和地质条件，选择抗震、防水、防火等性能好的材料。这些优化措施能使重庆山区小型重钢民居民宿更适应山地环境，提高安全性、节能环保、空间利用和施工效率，满足居民的舒适居住需求，实现可持续发展。

3 总结

在以重庆为案例的相似山地地区的装配式民居设计策略具有可行性和发展前景。装配式建筑的节约资源、保护环境、高速高效以及定制化等特点为其在乡村建设中提供了优异的条件。