中國農村住宅在技術層面和環保方面及國外住宅在上述兩方面的現狀,并且介紹了睿婕鋼結構在新農村住宅方面作的研究及對我國新農村住宅發展方面的貢獻與展望。
一、技術層面
國內
改革開放至今,中國農民收入水平大幅提升,“賺錢蓋大房子”這個樸實的夢想也在一戶接一戶的實現。一間間土坯房被推倒,代替的是一幢幢空間寬敞的大磚瓦房,講究點又有些實力的人家都蓋起了混凝土住宅。后來到了1997年,我國鋼產量達1億噸,1998年投產軋制H型鋼系列,有關規范標準配套出臺,給鋼結構創造了良好的物質基礎。之后,各種鋼結構建筑如雨后春筍般佇立在中國的各個角落。然而在農村卻很少見到鋼結構住宅建筑的身影,似乎廣大農民們還是很認可磚瓦房和混凝土房,在翻新或新建自家住宅時,還是首選這兩種,至于鋼結構房屋——那是什么?
既然現狀如此,我們接下來就說說目前農村住宅的現狀吧。
1) 方案選用不合理。
農村建房一般無建筑師參與,往往是隨意擺布,各家相互抄襲、盲目攀比,其結果是不節能、不節地、不適用、不美觀、不經濟,建筑與人們新的生活方式也格格不入。
2)結構設計不合理,無正規設計圖紙,施工隨意性大。
目前,農村建房95%以上無正規施工圖,建房時東抄西仿,僅憑經驗動工,在建造過程中隨意拆拆改改,建筑質量沒有保障,抗災能力低。比如基礎的設計不合理,有些農民片面考慮節省開支和方便施工,沒有任何地質資料,忽視了軟弱土和淤泥質地基的危害,基礎埋置過淺,又無加固措施。另外,一些重要構件的布置不合理,而導致對建筑的損壞。許多住宅現澆板根本沒有按照設計和施工規范的要求進行施工,板內配筋和板的厚度嚴重不符合標準。許多出現問題的房屋都是不考慮房屋的開間和進深尺寸,主筋一律用Ø6@200雙向鋼筋網, 連續板上部的負彎矩筋按3根/m放置,而且放置不標準,也沒有按規范要求扎成網片放入,而只是在澆筑時隨意放置,板的厚度很不均勻,有的只澆到6 cm~7 cm厚,有的達13 cm~14 cm厚,對板的自重影響較大。所以拆模后不久或拆模后一段時間內屋面就出現不同程度的裂縫,最后造成板面下墜或沿墻、梁上部及屋面四周、墻板交接處出現裂縫,致使屋面多處滲漏。輕則影響使用功能,重則影響整個房屋的結構。
3)施工人員技術素質低,質量得不到保證。
農村建房都是一家一戶,建筑規模小,大的施工隊不愿承攬,施工隊伍大多是個體瓦工、木匠工等雜牌隊伍拼湊而成,一般都沒有經過正規培訓和專業技術考核,缺乏基本的建筑施工知識,技術工藝落后,施工不得要領:他們在配制砂漿、混凝土時不知道何為配合比,粗細骨料也不稱量,憑經驗攪拌,對砌筑砂漿或澆筑的混凝土要求達到的標號及強度心中無底,砌體質差,灰縫不標準,通縫現象嚴重,砂漿飽滿度不足;預埋的拉結筋隨意放置,長度、方向、間距都不標準,造成縱橫墻接槎 不牢;干磚上墻,因砂漿嚴重失水而導致砌體強度降低。以上種種做法都降低了房屋結構的安全性、可靠性,使房屋的質量得不到保證。
4)材料以次充好或偷工減料影響質量。
目前社會上的建材市場相當混亂,不合格、不標準、低質量的產品,沖擊整個建材市場。據有關部門統計,整個建筑市場的材料抽查合格率不足40% 。
5)農民質量意識差,法制觀念淡薄。
造成村鎮住宅工程質量隱患嚴重和事故發生的原因很多,但從根本上來說是不重視工程質量,是人的因素。尤其是農民群眾缺乏對建筑知識和法律法規的了解,有擺脫 不了“親幫親、鄰幫鄰”的建設方式,也讓非法施工隊伍鉆了空子,匆匆簽訂“合同”,不按法律規定辦事;而這些施工隊素質差,大部分根本不懂建筑工程施工, 更木能解決工程施工中隨時可能出現的問題,對工程質量抱有僥幸心理,結果房屋倒塌,屢見不鮮。
國際
外國的農民都喜歡什么樣的房子?
日本
日本每年新建低層住宅20萬幢左右,建筑面積大約300萬㎡,它們大都是鋼結構住宅,尤其是輕鋼結構裝配式住宅。輕鋼結構裝配式住宅因1995年神戶大地震在日本得到普及推廣尤其是經歷了1995年神戶大地震后,震中兵庫縣實施了“不死鳥”計劃,要求建筑物遭受8級地震不倒;日本政府則提出了“零死亡”計劃。因此,抗震性能卓越的輕鋼結構、輕質材料等各種最先進的防震手段被廣泛應用,所有老式建筑全部采用不同形狀輕鋼結構框架進行加固。
日本這種工業化住宅生產規模比較大的廠家有7-8家,主要結構體系大約只有2-3種。
如“積水”住宅,鋼柱用3.2mm厚的C型鋼組成用工字型口字型(也可采用H型鋼,也有鋼管砼柱),梁采用5.5mm-8mm的H型鋼,平均鋼骨架用鋼量約60kg/㎡。梁柱采用低合金鋼加工,磷鐵膜化學處理后再進行樹脂涂料電著涂層,需要防火時再采用噴防火涂料或者用板材包裹隔斷。
2004年,日本鋼材俱樂部又提出一種鋼結構住宅推薦模式SteelMansion1000,其大致情況如下:
a.柱間跨度14.4m,可實現200㎡的無柱空間。其空間中可容納自由分割住戶1-3戶。
b.設備獨立于結構,涉筆的管道維修方便。
c.柱采用鋼管砼,梁采用FR鋼(Fire Resistant Stul),耐火鋼可以簡化防火處理。
d.地面為PC板+現澆RC結構,采用倒梁、倒板形成雙重地板,使所有的設備管道都容納在地板下面。
e.外墻采用ALC板、輕質的PC板的干式施工法。
f.分戶墻采用隔音性能高的強化石膏板,干式施工法。
日本政府及企業正在研究:
(1)如何提高住宅耐久性以及什么樣耐久性比較合適。
(2)適應家庭變化和反應對住宅的價值觀,研究“構架與住戶分離方案”,將主結構部分建造十分牢固,具有100y以上耐久性。造成無柱大空間。
英國
二戰后,為解決住房荒問題,英國與歐洲其他國家一樣采用了工業化方式建設大量住宅,60-70年代以后則在住宅的結構體系尚出現了多元化的趨勢:木結構、鋼結構、鋼筋砼結構等。1998年,在“建筑生產反思”報告中提出了通過建筑新產品開發,集約化組織,工業化生產,達到下述目標:成本降低10%;時間縮短10%,可預測性提高20%;缺陷率降低20%;事故發生率降低20%;勞動生產率提高10%;最終實現產值利潤提高10%。
澳大利亞
澳大利亞早在上世紀60年代就提出了“快速安裝預制住宅”的概念,但由于市場尚未成熟,并未得到很好發展。
到了1987年,高強度冷彎薄壁鋼結構出現,澳大利亞與新西蘭的聯合規范AS/NZS4600冷彎成型結構鋼規范于1996年發布實施。
這種鋼材承載力剛,與相同承載力的木材相比,只是木材的1/3重,表面經鍍鋅處理,在面免大修的情況下,耐久性可達75y。另外,他還發展了一種稱為“速成墻”(Rapiwall)系統,它是一種中間挖空的板材,在工廠制造時已完成裝修,主要成分為石膏板、玻璃纖維和水密聚酯材料等的混合體,重量為38kg/㎡。標準板尺寸為長13m*寬2.85m*厚12mm。它也可以剪裁成任何長度和高度的組合件。在其中空洞處灌注混凝土,則可以起到較好的防火、隔聲、放熱作用。他可以用于內外墻體。
其他國家,比如北美和大洋洲的住宅建筑以木結構為主,因為當地木結構取材方便價格低所以上述地區國家的木結構住宅技術體系很成熟。
二、綠色環境層面
國內現狀
從我國的情況來看,未來 10 年,全國農村新建住宅將達到60 億平米,其中地處采暖地區的住宅將達到 50 億平米。
長期以來,我國廣大農村甚至少數城鎮生活用能是以生物能源為主。為了維持生計,取暖、做飯用燃料主要依靠柴草和農作物秸軒,煤炭富產區也有用燒煤取暖的。本來收獲后的秸稈應還田改土或用于畜牧,卻當作薪柴取暖,耗能量巨大,既造成資源浪費又污染了環境。隨著人們生活水平的改善和提高,特別是在住宅面積達到一定的水平后,如何提升農村住宅品質就成為農村住宅建設的重要內容。
雖然我國從上世紀 80 年代就開始建筑節能工作,但直到現在建筑節能狀況仍然不理想。特別是建筑能耗提高的速度遠遠超過建筑節能水平提高的程度,也就是能源使用效率很低。那時候的問題慢慢積累到今天,特別是一些老舊建筑,不但建筑能耗明顯不合理,其室內環境品質和安全也成問題。
長期以來,廣大農村特別是寒冷地區,能源供應不足,農村住宅外墻、屋面和門窗等仍采用常規做法,房屋圍護結構保溫性能差,外墻和屋面傳熱系數分別比建筑節能設計標準大 50%以上,致使采暖耗能浪費嚴重。夏季采光面積過大、通風不利,有些住宅采暖甚至出現安全隱患等缺點。這就要求我們從實際出發,針對農村技術力量不足的情況,改變不合理的平面布局,在繼承當地農民的優良傳統中要有所創新,因地制宜,就地取材,創造農村住宅的新面貌。
農村住宅建筑節能落后,建筑能耗達到同等氣候條件發達國家的 5 倍以上,而且舒適度差,具體表現在以下幾個方面:
(1)沒有節能意識:受我國傳統思想的影響,多數農內朋友對我國國惰的認識 是地大物博,認為我國的能源取之不盡、用之不竭,沒有意識到我國乃至全世界 的能源問題有那么嚴重。所以也就很少在農村建筑上關心節能問題。
(2) 缺少節能技術:農民朋友們很少懂得從多個方面采取節能措施。比如平房 建筑的體形系數本來就較城市的多層建筑大,在同等保溫條件下能耗就比城市多 層建筑多1O-30%,再加上圍護結構過于單薄,外墻部分是 240mm 厚磚墻,屋頂幾乎沒有任何保溫隔熱措施,門窗大都是單層大玻璃門,大玻璃窗,本身就不利于保溫 隔熱,許多農民朋友為了省錢大都選用十分劣質低價的門窗材料,使農村居住建筑的保溫隔熱性能更是不容樂觀。
(3) 建筑構造技術較為落后,能源利用率偏低:其中經濟落后是農村住宅節能 改造措施推廣最大的制約因素。因此研究和探索一種前期投入少,回報周期短, 又符合節能要求并能提高居住舒適度的住宅節能改造措施是十分重要。
(4) 目前農村主要以薪柴和秸稈為生活燃料:這類燃料的利用率很低,熱效率 一般僅10%左右。即使采用節能灶,利用率也不到 30%。大量的灶臺余熱以煙氣、 熱輻射等形式向環境傳播,造成巨大的熱量損失和資源浪費,并增加了對環境的污染。
通過以上的論述,可以發現農村住宅節能改造的形勢十分的嚴峻,首先要做的是節能意識的官傳,而這在我國是有深遠的歷史的,勤儉節約的民風應得到科學的肯定,同時也應建設一批示范工程,引導廣大農村的居民改善他們的居住環境,切實的實施節能改造與民生問題的結合,推動新農村的建設。
值得欣喜的是,某些技術較為成熟節能環保技術已經開始由政府牽頭在農村住宅中出現試點,相信未來一段時間內會普及,比如2010年9月,北京市“平谷區農村住宅太陽能與建筑一體化采暖/熱水系統工程”項目通過驗收,該項目利用太陽能系統供給居民采暖和生活熱水。
國外節能現狀與進展
西方發達國家在經歷了1973年世界石油危機后,都十分重視建筑節能問題。一方面從建筑法規上保障節能方針的有效實施,另一方面從經濟上加以引導鼓勵或限制。為了節能和環保,發達國家正在大力推廣“零能耗住宅”新技術。據有關資料介紹說,“零能耗住宅”技術需要將以下因素進行最優組合:根據不同氣候特點確定設計:太陽能供暖和降溫系統以及自然照明;最先進的節能建筑設計和材料:節電的家用電器和照明設備以及太陽能熱水供應和發電系統。 高效利用太陽能是"零能耗住宅"技術的關鍵。通過外墻(如太陽能吸熱壁)、窗戶和建筑材料等,不借助任何機械裝置,直接利用太陽能進行房屋自然供暖、 降溫和照明,以減少房屋降溫或供暖所需的能源消耗。在氣候不同地區,日照強度與時間長短的不同決定建筑設計的具體差異,如屋頂是否需用反光材料避免房 屋過熱、墻體是否需用保暖性強的材料、墻體填充材料應具有何等儲熱和散熱能力、何種墻體填料應在房屋什么位置等。
"零能耗住宅"有室內溫度變化小、不怕停電、節約能源和減少污染等優點。 該技術視房屋為-個諸多元件協作運轉的整體,旨在通過最佳整體設計、利用最 先進的建筑材料以及己上市的節能設備,達到房屋所需能源或電力 100%自產的目 標。所謂的電力 100%自產以年為時間計算單位。"零能耗住宅"同時還與電網相 連,其自產電力不足時可從外界補充,過剩時可輸入電網,而電力公司也需為此支付等價電費。
同時,在房屋降溫和供暖保暖方面,窗戶的方向和位置、隔熱性能不同的窗 玻璃的選用、窗玻璃的組裝層數、窗框材料、房屋外表和屋頂材料深淺顏色的運 用、室內的自然通風設計、房屋的擇地和朝向以及園林設計等也起重要的作用。 而利用附近建筑的反光和室內墻面、天花板和地板反光,開窗位置高,甚至選用 技色窗框,都能夠增強室內的自然照明效果,減少照明用電。
"零能耗住宅"的太陽能發電系統通常通過在屋頂安裝外觀似有色玻璃的光 電薄膜材料,來實現太陽能發電的目的。利用光電薄膜材料發電無污染,有益于 環境。同時,光電薄膜材料能起到和普通瀝青屋瓦同樣的保護作用,并且經久耐 用,柔韌性好,重量輕且安裝造價低廉。但由于光電薄膜材料有極強的吸熱能力, 因此在應用中應注意需與建筑物隔開以免給房屋"加熱"。
目前世界各國都面臨著資源永續利用的問題,建筑節能在很多國家已經被放到了舉足輕重的地位。德國提出75-82%的建筑節能標準,美國、英國、加拿大、 澳大利亞、日本等也頗為重視建筑節能。在一些發達國家,有機建筑、自持續建筑、零能源建筑紛紛涌現。德國的 "3 升建筑",德國路得維希港的 "3 升建筑" 是一座建造于 20 世紀 70 年代的民用住宅,該住宅經過外墻保溫、外窗外遮陽保溫等節能改造后,冬季采暖用油(德國冬季多用燃油采暖)從過去的每年每平方米 20 升減少到 3 升,僅是改造前用能的 15%,相當于每年每平方米建筑用標準煤3. 7 公斤,因此被稱為 "3 升建筑"。這一成功的舊房改造己成為許多國家既有房 屋改造的樣本。英國的"零能源住宅",英國諾丁漢大學有一座"苓能源住宅"。
這所住宅主要采用屋頂的紙纖維保溫、低輻射破璃、外墻圍護保溫和太陽房的設 計。"零能源住宅"告訴人們,現代的科技手段通過合理的設計完全可以使我們 的建筑達到理想的節能標準,資源永續利用是可以實現的。在很多發達國家,良好的外墻保溫、外窗遮陽、阻熱玻璃、太陽能等節能技術己經被普遍應用于各類建筑中,此外,有利于環保的可回收、再生或循環使用的麥草板、舊新問紙板、 骨料、爐渣作為原材料的、混凝土材料也越來越多的被用在建筑中。墨西哥政府的ecocasa項目,為低碳住宅提供資助,促進建設低碳住宅并且在墨西哥增加提供購買低碳住宅的抵押貸款金額。以上這些都為我國的新建筑與既有建筑改造提供了豐富的可借鑒的經驗。
三、國家政策與推進措施
這一點,我真的想說,我在做調研的時候本以為會有很豐富的資料,可事實根本不是這樣!關于國內的政策,最基礎的就是國務院辦法的《農村宅基地管理辦法》,這里面詳細寫明了農村宅基地的申請、審批、使用的程序、規則和條件。其實根據我國農村住房情況的現狀,國家目前在大力提倡鋼結構住宅,這幾年陸續有個把有關鋼結構住宅的示范基地建成,但這些基地的基調都很“高大上”,對于在農村條件下的應用還有很大差距。
因為農村居民對于現今的技術往往不以為然,他們更多在乎的是如何花小錢辦大事:我的房子要寬敞明亮,高臺階大窗戶,最好比鄰居家的高一點;風格嘛,歐式的或者伊斯蘭風格的都不錯,古羅馬那三種柱式也挺漂亮,能用都用上;房間數目要多,空間要大,家里來親戚住得下;最好帶個倉子之類的,存糧食或者種子什么的方便;如果有能讓我們省錢的高科技產品,如太陽能屋面,那當然歡迎,但是操作起來最好不要太麻煩,也千萬別經常出故障,要皮實一點;……所以,了解農民的真正需求是解決農村住房問題的根本條件之一。
順應國家的政策,對農民們來說,大力宣傳新型鋼結構住房的優勢,全力推進新型農村住宅建筑體系的開發,實現產業化生產、商品化供應和市場化建設,把價格控制在能接受的范圍內,輔助太陽能、保溫墻等節能措施,讓“省錢”不止進行在蓋房時,在日后使用中也能省錢是吸引他們的關鍵。很遺憾的是,目前國內針對農村住宅的扶持政策,我們發現的只有對貧困居民的資金補助,其余諸如技術支持、維護指導、優質原材料直接供應等方面尚未起步。
國外,如美國、日本、澳大利亞,鋼結構產業化比較成熟,農民建造鋼結構住宅時,廠家運過來的已經是半成品了,農民自己組裝好就行了,避免了很多麻煩和問題。
輕鋼結構別墅采用特殊的新型高分子材料,材料表面具有極其細小的微孔結構,由于水滴最小直徑約0.02毫米,而水蒸汽分子的直徑僅為0.0000004毫米,兩者直徑有著巨大差異,依據濃度梯度差擴散原理,水蒸汽能夠自由的通過微孔,而液態水和水滴因為其表面張力作用不能通過呼吸紙材料,因此,呼吸紙優秀的防水性能和透汽性能。
輕鋼別墅這幾年發展迅速,基本是家喻戶曉,不僅是因為抗震環保,更多的是國家政策和新一代的建房趨勢。輕鋼別墅因其獨特的性能,自重輕,施工快,性能優越,設計靈活等,解決了農村建房勞動力不夠,建筑不美觀等問題,而且,國家大力支持,綠色環保,抗震防風的能力也非常突出,未來必將成為農村建房的主流之一。
輕鋼別墅等裝配式建筑是促使我國住宅行業快速發展的一大支柱,輕鋼別墅施工過程是很嚴謹的,因此輕鋼別墅的制造施工考慮的問題也比較全面一些。
在設計方面:與現澆工藝相比,裝配式建筑流程更加強調協同配合,前期策劃對后期實施起到非常重要的作用,因此設計師在進行房屋設計之時,應充分考慮房屋的布局、規模、后期維護等因素。
輕鋼別墅等裝配式建筑是促使我國住宅行業快速發展的一大支柱,輕鋼別墅施工過程是很嚴謹的,因此輕鋼別墅的制造施工考慮的問題也比較全面一些。
在設計方面:與現澆工藝相比,裝配式建筑流程更加強調協同配合,前期策劃對后期實施起到非常重要的作用,因此設計師在進行房屋設計之時,應充分考慮房屋的布局、規模、后期維護等因素。
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