基于地域特征的关中地区工业...能耗村镇住宅参数化设计研究_宋戈.pdf

58Industrial Construction Vol.53，No.2，2023工业建筑2023 年第 53 卷第 2 期基于地域特征的关中地区工业化低能耗村镇住宅参数化设计研究宋戈1郭志鹏1薛强2塞米 库尔班1(1西北工业大学，西安710068;2西安建筑科技大学建筑设计研究院，西安710055)摘要:在陕西关中地区近年来诸多工业化低能耗村镇住宅体系的推广过程中，院落式布局这一最突出的建筑地域特征经常被忽视;但其具有微气候调解、延续村落肌理、传承文脉特征等实用性、艺术性优点，可通过保留改建门房、内院室内化等方式延续。着重介绍了一种带玻璃采光天窗的内院式村镇住宅标准化户型设计，从而传承地域特征并与现代生活相适应。同时为了提高标准化户型的个性化需求、场地适应性、客户参与度与设计效率，研究基于参数化软件数据驱动特征，结合户型生成逻辑和 EPS 模块房建造特征，对该标准化户型的参数化衍生开展研究。为村镇住宅的参数化设计提供参考，以传承地域特征、避免千村一面。关键词:村镇住宅;地域特征;关中地区;低能耗;工业化;参数化设计DOI:10.13204/jgyjzG22081804esearch on Parametric Design of Industrialized and LowEnergy uralHouses in Guanzhong Area Based on egional CharacteristicsSONG Ge1GUO Zhipeng1XUE Qiang2KUEBAN-Saimi1(1Northwestern Polytechnical University，Xi an 710068，China;2Architectural Design andesearch Institute of Xi an University of Architecture and Technology，Xi an 710055，China)Abstract:In the promotion process of many industrialized and low-energy rural house systems in Guanzhong area ofShaanxi in recent years，courtyard layout，the most prominent architectural regional characteristic，is often overlooked;its practical and artistic advantages such as microclimate mediation，continuation of village texture，inhertance ofcultural characteristics and so on，can be in herited by retaining and renovating the gatehouse or interiorizing the innercourtyard The paper focused on the introduction of a standardized courtyard house design with glass skylights，so as toinherit regional characteristics and adapt to modern life At the same time，in order to improve the individualrequirements，site adaptability，customer participation and design efficiency of the standardized house design，based onthe data-driven characteristics of parametric software，combined with the generation logic of the courtyard house and theconstruction characteristics of EPS modular house，the parametric derivative development of standardized house designwas carried out The research could provide a reference for the parametric design of rural houses，so as to inherit theregional characteristics and avoid the homogenization of appearancesKeywords:rural houses;regional characteristics;Guanzhong area;low-energy;industrialized;parametric desgin*住房与城乡建设部科学技术计划项目(2019-K-084);陕西省自然科学 基 础 研 究 计 划(2021JM-062);陕 西 省 社 会 科 学 基 金(2022J005);国家级大学生创新创业训练计划(202110699265)。第一作者:宋戈，男，1983 年出生，博士，助理教授。通信作者:薛强，xueqiang xauateducn。收稿日期:202208180研究背景我国村镇住宅总面积约占全国建筑面积总量的38%1，但传统村镇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2。如今基于我国“双碳目标”的引导，在人口老龄化、劳动力成本上涨等社会问题的宏观背景下，工业化程度更高、能耗更低的村镇住宅建筑体系，包括轻钢龙骨房、钢框架房、预制混凝土墙体房、保温结构一体化房等都得到了一定的发展，房屋的安全性能、热工性能、使用功能都有了改善与提升。本文则围绕 EPS(聚苯乙烯泡沫)模块低层现浇混凝土复合墙房屋体系(简称 EPS 模块房)展开研究。基于地域特征的关中地区工业化低能耗村镇住宅参数化设计研究 宋戈，等59EPS 模块房体系是将工厂加工的、带有插接企口的空腔聚苯模块进行拼装，空腔内植入钢筋再浇筑混凝土形成的保温与结构一体化的房屋。常见 EPS模块房钢筋混凝土墙体厚度 13 cm，两侧 EPS 保温层厚度总共 12 cm(图 1)，使得 EPS 模块房兼具良好的抗震和保温性能，且以插接拼砌、浇筑为主的施工工艺对传统务工人员难度较低(图 2)。图 1EPS 模块示意Fig1The schematic diagram of EPS module图 2空腔 EPS 模块房施工过程节选Fig2Construction of hollow EPS module house我国最早介绍 EPS 模块房的报道见于 2006年3，通过多年的发展，已推广至很多北方地区。从 2018 年起，EPS 模块房被大规模引入关中地区，科研团队对此进行了跟踪研究。软件模拟测试表明，配合节能门窗使用，相较于传统砖房其能耗节约75%以上。其中有蓝田农户反映冬季能节约取暖费一半左右，而夏季需要打开空调的时段也大大减少。然而随着城镇化的快速发展，关中地区的村落空间越来越不具有地域特征及可识别性4，新建房屋缺少体现农村现代生活又符合地域特色的相关研究5。关中地区是中华文明的发祥地之一，在工业化低能村镇住宅的推广过程中，若丰富的传统民居文化在大量的新建村镇住宅中得到传承，有着多方面的价值和意义6，而这需要从关中村镇住宅的设计特征开始剖析。1关中村镇住宅设计特征1.1传统村镇住宅(约 2010 年之前)设计特征关中传统村镇住宅原型为完整的三合院、四合院，但以“窄院”(图 3)为变体特征，有节约用地、遮阳御寒、防风防沙7 等优点，产生了如“党家村”这样的名居瑰宝(图 4)。随着农村社会经济条件的变化与发展，在 20 世纪末的建房高峰后，现存大部分关中地区的村镇自建住宅特征总结如下。图 3传统“关中窄院”典型示意mmFig3Typical plan of traditional Guanzhong narrow courtyard图 4党家村航拍Fig4Aerial view of Dangjia Village1)尺寸特征:原则上关中平原地区宅基地面宽一般为 3 间房，每间约 3.3 m，总共面宽 9.9 m，进深一半为面宽的 2 倍8。但由于地形、人口、习俗等原因，面宽实际一般在 9 11 m 间变化，其中不乏1215 m 宽的宅基地。而在一些人口众多、用地较为紧张的村落，面宽 7 m 左右的两间房宅基地则较多。2)布局特征:现存关中地区村镇住宅整体规划的重要特征是联排式和行列式布局，虽然共用界墙的方式已经基本消失，但是相邻两户山墙的紧密连接利于降低能耗。同时各户之间门房位置基本保持平齐，而各家内院和正房在尺寸和高度上都不尽相同，造就了房屋主体多样但街道界面统一的和谐风貌。而传统的“关中窄院”由于厢房和内院采光不佳，且由于常住人口减少等原因，现存村镇住宅大多只留一侧厢房甚至不做厢房，内院留作活动场地或菜园(图 5、6)。图 5草堂村某农户内院Fig5The courtyard of a rural house of Caotang Village3)建造特征:关中地区村镇住宅主要建造方式经历了木结构屋顶与土坯墙组合、木结构屋顶与砖墙组合、预制混凝土楼板与砖墙组合、现浇混凝土楼60工业建筑2023 年第 53 卷第 2 期图 6草堂村某农户平面mmFig6Plan of a courtyard house of Caotang Village板与砖墙组合的演变历程。立面材料随着经济水平的发展则经历了土胚砖、清水砖、涂料粉刷、粉刷石、白色瓷砖、仿石瓷砖、真石漆涂料的演变历程，装饰主要以门楣瓷砖、门口狮子瓷砖等象征化的构件为主。不少农房缺少构造柱、保温和防水设计。漏水成为最常见的性能缺陷，导致近年来关中地区不少村镇流行起将内院甚至整个房屋用轻钢雨棚遮蔽从而减少漏水的做法(图 7)。图 7长安区草堂村航拍示意Fig7Aerial view of Caotang Village1.2新时期村镇住宅(约 2010 年之后)设计特征大约在 2010 年后，随着经济的发展和原有村镇住宅质量的衰败，新一轮的建房热潮悄然兴起，各种工业化低能耗村镇住宅崭露头角。户型设计和建造也从相互模仿、参照图集演变到今天可以从各种网络平台选择户型及外观设计，并由专业施工队进行施工的方式。经过调研，户型特征总结如图 8 所示。图 8集中式、独立式农宅Fig8Independent and centralized rural houses1)院落式布局向独立式布局转变，内院灰空间消失;现代社会家庭等级观念淡化，传统合院住宅通过内院建立起的宗法礼制不复存在;同时根据调研“窄院”有采光不佳、空间分散导致现代生活不便捷的问题。所以住户更偏向独立式住宅，院落从内向型向外向型转变，出现独立住宅前面一个开敞院子的情形(图 8)。新式住宅在使用、采光、通风等性能方面更趋向于城市住宅，但独立式住宅的生活空间更为封闭，不利于乡村活力的激发9。且内院的生态价值被忽视，同时不少农户选择通透式围墙，也使得原本整齐划一的街道界面发生了巨大的变化。2)联排方式的减少:新型房屋大多采用“欧式”风格，屋顶造型较传统农房的硬山顶复杂，四周设檐口出挑，自然使得联排方式不能延续。加之图集和网络电商一般都提供标准化户型，使得房屋面宽与宅基地面宽一致的传统被破坏。3)“欧式”风格大行其道:关中地区自建房住户偏向使用带有“欧式”风格的建筑构件，如宝瓶样式的栏杆和带有凹槽的简化罗马柱式。所谓“欧式”建筑装饰构件生产工艺简单，栏杆为混凝土预制构件，柱式也通