乡村住宅设计与建造关键技术研究*

文/中国建筑标准设计研究院有限公司 卢 珊 刘志鸿 高晓明 宋婉铭

1 项目背景

2016年末，全国共有建制镇20883个，乡10872个，自然村261.7万个（其中包括52.6万个行政村）。村镇每年竣工建筑面积10.6亿m2，房屋建筑面积存量383.0亿m2，村镇建设年总投资1.6万亿元，住宅投资约占一半。但目前我国乡村住宅设计与建造领域面临诸多问题：未能有效推动住宅设计工作，未形成良性市场机制；地域建筑特征和文化与现代建造技术嵌合度不够；面对“生产、生活、生态”融合要求，现有空间适用度较低、实施集成设计难度大、节能实施度弱；结构使用寿命短、安全性考虑不足；工业化建造程度与建造效率低，缺乏适用性部品部件，整体质量堪忧；适用于乡村快速建造的小型化施工装置少，机械化程度低；设计、建造、监管智能化、网络化手段欠缺，信息化资源不丰富，可实施性不强。

为贯彻落实《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020年）》关于研究开发绿色建筑设计技术、精致建造和绿色建筑施工技术与装备，《国民经济与社会发展第十三个五年规划纲要》关于加快建设美丽宜居乡村，《乡村振兴战略规划（2018—2020年）》关于建设生态宜居的美丽乡村、持续改善农村人居环境、发展壮大乡村产业等要求，针对乡村住宅普遍存在设计与生产生活需求不协调、功能不完善、建造缺少因地制宜技术体系和适宜推广平台等现状，为实现住宅建造向绿色宜居、高品质、集约化与产业化转变的时代要求，亟待开展乡村住宅设计与建造方面的集成性研究，加快推进形成住宅建造技术体系。

2 总体目标

针对现代乡村建筑业创新建筑体系、“三生”融合、品质提升、集约优质建造等需求，集成研发住宅建造技术，构建新型体系，创制成套施工装备，推动和促进乡村住宅建筑体系的技术集成和产业化创新；优化乡村住宅产业化发展路径，挖掘和培育新的产业需求，提高产业化驱动力；通过研究和示范，在建筑产品、房屋建造、建筑信息化等领域创造新的经济价值，支撑和推动乡村住宅建造产业链的健康有序发展。

3 研究内容

本项目以建筑空间设计、产品体系、装配集成、施工建造、应用示范为主要研发路径，在完成乡村住宅空间与户型库，在智能化设计服务模式的基础上，建立高耐久性产品集成体系和部品库，完善相应技术和标准体系，集成研发装配式住宅成套体系及与之配套的低成本本土化的被动式技术，并开展乡村住宅施工建造适宜性小型化成套设备及配套工法研究，以及基于GIS、BIM的轻量化乡村宜居住宅设计建造服务平台。采用理论分析与调查统计相结合、数值模拟与试验研究相结合、专项技术研究与系统集成相结合，通过模型试验与工程示范，形成乡村住宅建造集成性体系，确保研究成果可靠性和可应用性。具体分为5项研究内容。

3.1 乡村住宅空间优化设计技术与指标体系研究

针对乡村生活、生产、生态融合对住宅家庭生活、生产辅助和生态庭院等类型空间组织的需求，研究乡村住宅空间单元组合配置，搭建住宅空间单元设计资源库；通过逻辑算法、仿真模拟和足尺体验等方法，研究典型乡村住宅空间适应性与建筑体系适配性技术；对住宅空间设计的性能参数进行优化，建立并完善乡村住宅设计指标体系与标准；开展智能化和远程化设计技术研究，建立以农户参与和技术人员辅助相结合的协同设计平台。

3.2 乡村住宅长寿命设计建造关键技术研究

通过不同建造方式下适用于乡村住宅的功能空间可变理念的设计体系研究，开展乡村住宅部品与设备管线设计集成技术研究，建立乡村住宅长寿命设计理论及技术体系；通过研究乡村住宅部品耐久性指标，提出指标体系，指导研发适用程度及耐久性较高的内隔墙板、厨卫等新型部品体系，建立相应产品应用技术和标准体系。

3.3 乡村住宅装配式快速建造体系与被动式节能集成研究

针对目前装配式体系在乡村小型住宅建筑中应用经济性差、施工难度大、集成性不高、与被动节能设计脱节等问题，结合环境条件及生活习惯，以高性能、低成本、被动节能、快速建造为目标，开展装配式建造技术适用性研究，研发适用于乡村住宅低成本与快速建造需求的钢筋混凝土、轻钢结构装配式住宅体系，开发与预制构件集成的本土性低成本被动式节能技术与构造，建立模块化部品部件库，以满足乡村宜居住宅对高效、低价、集约建造的需求。

3.4 乡村住宅施工建造适宜性小型化成套装置装备及配套工法研究

针对现有乡村住宅建造装备机械化、智能化、小型化程度低等现状，结合乡村实际自然、地理、交通及环境特点，围绕绿色、环保、智能的乡村建设理念，开展乡村住宅施工建造适宜性小型化成套设备及配套工法的研发，搭建集培训、操作于一体的乡村住宅建造装备集成操控平台，建立数字化乡村住宅建造装备安全远程管理系统，实现乡村住宅施工建造机械化、智能化、小型化。

3.5 乡村住宅设计与建造技术应用信息平台

以地理信息系统（GIS）与建筑信息模型（BIM）技术为基础，研究基于GIS、BIM的乡村住宅设计建造平台技术、乡村统建住宅协同设计与村民自建住宅设计建造服务技术，开发基于GIS、BIM的轻量化乡村住宅设计建造服务平台，实现村民设计规划需求的快速反馈、标准设计BIM图集的便捷获取与可视化建造方法交底，满足村民住宅使用需求，提升施工人员水平，服务乡村住宅规划设计，提升建造质量，推动乡村住宅设计建造标准化、产业化、信息化发展。

4 主要创新点

本项目首次建立农户参与式设计和技术人员远程优化设计相结合的乡村住宅协同设计优化服务系统，解决设计水平较低、难以形成市场化服务的问题。创新建立适应乡村住宅领域发展的长寿命设计建造关键技术体系，建立系列化乡村住宅产品体系，进一步推动乡村住宅长寿命化发展，减少资源消耗。创新乡村住宅工业化建造体系，研发适用于乡村的双面叠合墙住宅等体系，建立相应的基于性能的设计方法及快速建造技术，满足“集约、快速、低价”的目标。基于乡村经济条件、生活习惯，首次提出适用于乡村装配式住宅经济合理的被动式节能指标，将节能设计与结构体系、建造方式整合考虑，形成不同建造体系下节能部品与连接构造，提升装配式住宅本体节能性能。首创易就位、易拼拆、易操作的适用于乡村住宅的施工装备，创建智慧化装备集成操控及安全管理平台，实现装备集成一键式智能化操控、装备保修与保养、查询预警、装备运行及操纵人员安全动态实时管控。首次开发基于GIS、BIM的轻量化乡村住宅设计建造信息平台，实现乡村住宅设计建造需求的快速反馈、标准BIM图集的快速获取与节能，以及建造方法的可视化交底。

5 预期效益

本项目将形成一系列技术成果，包括技术标准、设计导则与指南、专利技术等，将对乡村住宅建筑设计、产品体系、建造装备、信息化平台等全产业链、全过程的建设和生产力的提升起到至关重要的作用。其中，技术标准规范类的成果将为全国范围的乡村住宅建造领域的研究、设计、开发等企业、建设管理单位及人员提供技术法规和参考依据。

本项目致力于高质量高品质的乡村住宅建造技术研究，将有力地推动并建立适宜我国乡村地区现状及未来发展的住宅设计与建造全产业链，提高农村住宅品质，降低资源消耗，减少环境污染，提高劳动效率，推动农村住宅建筑市场的建立和完善。项目的实施对于推动社会发展、提高乡村居住水平、改变乡村住宅建设方式等是一次重大变革，将促进乡村经济社会发展，形成引导绿色和健康发展的典型乡村住宅建筑范式，同时也将培养和造就一支科技队伍和一批技术人才。

6 结语

本项目响应《乡村振兴战略规划（2018—2020年）》提出的“建设生态宜居的美丽乡村、持续改善农村人居环境、发展壮大乡村产业”等要求，将集成研发住宅建造技术，构建新型体系，创制成套施工装备，推动和促进乡村住宅建筑体系的技术集成和产业化创新；通过研究和示范，在建筑产品、房屋建造、建筑信息化等领域创造新的经济价值，支撑和推动乡村住宅建造产业链的健康有序发展。