馬爾康重建輕鋼結(jié)構生態(tài)房理念

馬爾康愛心援建設計理念

————輕鋼結(jié)構生態(tài)房馬茂林:Keivin.ma@馬爾康愛心援建設計大賽系列講座之據(jù)初步統(tǒng)計，“5·12”大地震造成13多萬平方公里的重災區(qū)，受災人口超過4500萬，650多萬間房屋倒塌，2300多萬間房屋損壞，數(shù)千萬人無家可歸!馬爾康“馬爾康”：藏語，意為：火苗旺盛、興旺發(fā)達之地。寓意：齊心協(xié)力、眾人拾柴火焰高災后房屋重建設計面臨的問題抗震性：經(jīng)濟性：大量快速建造：多樣化：

可持續(xù)性：基礎材料：彈性增建：

……輕鋼結(jié)構生態(tài)房理念及參考案例介紹輕鋼結(jié)構生態(tài)房理念及參考案例介紹輕鋼結(jié)構生態(tài)住宅采用輕鋼作為龍骨，利用普通的螺栓進行鋼結(jié)構鏈接，使用大量的斜撐和拉桿來確保結(jié)構穩(wěn)定。墻體底部采用磚石材料作為基礎和防水，內(nèi)墻和外墻選用竹編或者鋼絲網(wǎng)為骨架，廣泛利用當?shù)夭牧献鳛閴w填充材料，例如：草、土等等，盡量滿足隔音、保溫等功能。屋頂采用彩鋼板，下面加鋪稻草輔助隔熱保溫，天花板采用當?shù)厣L的竹子搭建。樓面采用免拆模板瓦或者木頭。地基下層填充搗碎的建筑垃圾，上層預埋地腳螺栓和C型鋼?；痉桨冈蜆嬙臁A做法構造——墻體構造——墻體蘆葦板加草土墻輕質(zhì)混凝土構造——墻體構造——墻體（木構草土墻）竹編泥墻構造——墻體木骨泥墻(內(nèi)隔土墻)樓板構造-1竹架板混凝土樓板構造——樓板免拆鋼網(wǎng)樓板構造——樓板備料放樣加工修邊構造——樓板構造——屋面竹架板彩鋼屋頂構造——屋面屋頂構造-2稻殼陶瓦屋頂構造——屋面屋頂構造-3玻璃棉小青瓦屋頂構造——屋面構造——柱子加固構造——節(jié)點構造——拉桿和斜撐基于BIM建筑信息模型的技術應用,實現(xiàn):三維精確設計和戶型變化多樣性工程量的精確統(tǒng)計-控制建造成本建筑設計與結(jié)構計算的協(xié)同作業(yè)-結(jié)構抗震性4D建造模擬和三維可視化節(jié)點安裝模擬-居民參與設計制造施工一體化-大量快速的重建基于建筑信息模型的分析-可持續(xù)設計參考原型一層建筑面積：70.44m2;二層建筑面積：37.58m2，總建筑面積108.02m2透視圖一層平面二層平面參考原型西立面平面圖

三維精確設計和戶型變化多樣性

立面圖三維模型工程量清單平立剖面和工程量統(tǒng)計的雙向關聯(lián)保證了圖紙的準確性

三維精確設計和戶型變化多樣性

Revit建筑Revit結(jié)構Revit設備建筑.結(jié)構.設備三維協(xié)同設計一層平面二層平面

三維精確設計和戶型變化多樣性戶型變化分析一

一層平面二層平面

三維精確設計和戶型變化多樣性戶型變化分析二

一層平面

三維精確設計和戶型變化多樣性戶型變化分析三

控制建造成本:建筑信息模型導出精確的工程量清單,合理備工備料,避免浪費控制建造成本:根據(jù)工程量清單,結(jié)合當?shù)氐牟牧虾腿斯r格,進行成本核算項次項目及說明單位數(shù)量單價復價備注材料人工集中供應自理

50元/工一房屋基礎工程

1基地整地及放樣式1.00100.00100.00

-22基礎挖槽土方

m350.0010.00500.00

-103夯實回填灰土

m323.0035.00805.00

555.0054基礎用磚

m313.00335.004355.00

3,605.00156防水油氈

m220.007.50150.00

100.0017混凝土地梁

m32.20390.00858.00

658.0048地梁鋼筋公斤50.006.00300.00

275.000.5

房屋基礎工程小計

7,068.00

5,193.00

1,875.00二房屋結(jié)構工程

1鋼料（C100×50×20×2.5）組裝噸2.506200.0015500.00

14500.00

202螺栓、角鐵、拉桿等五金零件式1.002000.002000.00

2000.00

3

3cm水泥樓板（0.5免拆鋼網(wǎng)，5x5電焊網(wǎng)）

m257.0060.003420.00免拆網(wǎng)，高強筋網(wǎng)，電焊網(wǎng)1710.00

710.00204竹編墻及天花

m2360.0011.003960.00

2960.00206屋頂桁條木方

m30.501600.00800.00

700.0027屋頂保溫層

m2120.002.50300.00稻草0.00

68屋頂防水隔熱層

m2120.006.00720.00

620.00

29屋頂彩鋼板

m2165.0038.006270.00

5770.00

1010屋頂鋼板折壓件

m225.0037.00925.00屋脊，封檐775.00

311免拆鋼網(wǎng)水泥粉刷

m260.0032.001920.00外墻臺度及室內(nèi)浴廁，廚房

900.00720.00613

37cm外墻草土墻

m325.0060.001500.00草土墻

3014樓梯及欄桿一式式1.00700.00700.00

450.00

5

房屋結(jié)構工程小計

38,015.00

26,725.00

5,090.00

6,200.00三門窗工程

1DW1落地門160*260樘1.00830.00830.00含玻璃、紗門及安裝

830.0002W180*195樘4.00310.001240.00

1240.0003W2170*90樘2.00305.00610.00

610.0004W3100*218樘2.00435.00870.00

870.0005W475*105樘3.00160.00480.00

480.0006W550*60樘2.0060.00120.00

120.0007D1內(nèi)門90*200樘5.00360.001800.00

1800.0008D2浴室門75*200樘1.00300.00300.00

300.0007D3戶外門175*200樘1.00700.00700.00

700.000

門窗工程小計

6950.00

6950.00

-四裝修工程

(一)木作工程

1樓梯板m23.00450.001350.0035mm厚

1350.0002封檐板m66.0015.00990.00斷面25×200mm

990.0003門窗框收包邊m1.00200.00200.00

200.000

木做工程小計

2540.00

2540.00

-(二)泥作工程

1墻面白灰粉刷㎡390.006.002340.00

840.00304天花板㎡220.007.001540.00

540.00202一樓浴廁廚房地坪粉刷㎡10.0015.00150.00

100.0013一樓地坪灰土夯實㎡63.005.00315.00三合土

165.003

泥作工程小計

4345.00

1,645.00

2,700.00(四)水電工程

1配管配線坪120.007.00840.00

840.0002旱廁、洗臉盆、淋浴頭套1.00200.00200.00

200.000

水電工程小計

1040.00

1040.00

-五其他

1營造保險式1.00500.00500.00

500.0002廢棄物清運趟5.0060.00300.00

0.0063腳手架式1.001200.001200.00

450.0015

其他工程小計

2000.00

950.00

1,050.00六合計

61958.00

26725.0023408.0011825.00七工程設計管理費

0.00

八總計

61958.00

26725.0023408.0011825.006195826725+23408+250工日=工料費或直接成本:建筑設計與結(jié)構計算的協(xié)同作業(yè)-結(jié)構抗震性結(jié)構體系為輕鋼結(jié)構,主體結(jié)構構件均采用鍍鋅冷彎薄壁型鋼Revit建筑Revit結(jié)構結(jié)構計算ETABS結(jié)構抗震-技術參數(shù)結(jié)構抗震-荷載取值荷載取值混凝土容重g(kN/m3)=25鋼容重g(kN/m3)=78.00草土墻14kN/m3外墻

層高2.75m墻厚0.37m每延米自重14.2kN/m外墻

層高2.75m墻厚0.20m每延米自重7.8kN/m樓板鋼板厚度(mm)1.00.0780kN/m2混凝土板厚度(mm)60.01.5000kN/m2抗震時恒載取值1.5780kN/m2抗震時活載取值2.0kN/m2屋頂鋼板厚度(mm)1.00.0780kN/m2草土厚度(mm)50.00.7kN/m2抗震時恒載取值0.7780kN/m2抗震時活載取值0.5kN/m2結(jié)構抗震-荷載取值結(jié)構抗震分析結(jié)果-周期(ETABS)第一振型平動第二振型平動第三振型扭轉(zhuǎn)振型質(zhì)量參與系數(shù)

超過90%,滿足規(guī)范振型號周期（秒）10.7091520.6300930.6289640.6121350.6006160.5950270.3588380.3535490.31309結(jié)構抗震分析結(jié)果-位移(3D3S)最大位移滿足彈性層間位移角限值4D建造模擬和三維可視化節(jié)點安裝模擬-居民參與結(jié)構體系標準化，構件化，減少對技能不穩(wěn)定的當?shù)貏诹Φ囊蕾嚳傃b圖施工簡易:全部使用螺栓裝配節(jié)點裝配動畫屋脊銜接C型鋼側(cè)面與側(cè)面聯(lián)結(jié)二樓地板雙梁夾柱橫梁與后院屋頂聯(lián)結(jié)4D建造模擬和三維可視化節(jié)點安裝模擬-居民參與設計制造施工一體化-大量快速的重建工藝流程：設計數(shù)據(jù)導入->成型->打孔->鋼料截斷->局部加工->整套房鋼結(jié)構打包工藝特點：1、一次成型，效率高。2、無邊角廢料，成本低。3、精度高，能耗低，Inventor機械制造模型基于建筑信息模型的分析-節(jié)能分析Revit模型直接導入PKPM節(jié)能分析軟件進行節(jié)能分析Revit模型基于建筑信息模型的分析-節(jié)能分析采用本項目的建筑構造，可以達到建筑節(jié)能50%。與四川夏熱冬冷地區(qū)建筑節(jié)能50%節(jié)能率比較方案外墻傳熱系數(shù)(m2.K/W)屋頂傳熱系數(shù)(m2.K/W)建筑單位面積能耗#(kWh/m2)保溫方案10.610.5532.69保溫方案20.800.5534.54保溫方案31.000.5536.27節(jié)能50%標準限值1.000.8039.52本項目具有可擴展性，適用于夏熱冬冷地區(qū)以及寒冷嚴寒地區(qū)等不同氣候條件的災區(qū)。草土保溫熱工參數(shù)方案1：密度800kg/m3，導熱系數(shù)0.25W/mk方案2：密度1000kg/m3，導熱系數(shù)0.35W/mk方案3：密度1200kg/m3，導熱系數(shù)0.47W/mk氣候資源分析——全年氣象參數(shù)趨勢采用清華大學建筑學院建筑技術科學系編寫的《中國建筑熱環(huán)境分析專用氣象數(shù)據(jù)集》，經(jīng)編譯成epw格式作為分析基礎。以成都的氣象數(shù)據(jù)為基礎。年平均氣溫14-19℃，全年日照900-1600小時，是全國日照最少的地區(qū)。全年最熱的一天：7月22日，接近35度全年最冷的一天：1月1日，接近1-4度氣候資源分析——氣溫全年主導風向為NNE風，年平均風速1.2m/s，全年靜風頻率高達42％，空氣的水平擴散條件差，冬季尤為突出。綜合考慮全年冷熱分布，該地區(qū)最佳的朝向是165度附近，即南偏東15度。氣候資源分析——風、朝向全省年均降水總量315.7—1732.4mm，自東南向西北遞減。盆地最多，為783.2～1130.9mm；川西高山高原最少，僅為315.7～906.0mm。由于四川盆地內(nèi)全年風速較小，日照不充足，不利于濕度散發(fā)，造成空氣濕潤潮濕，全年相對濕度保持在80%左右氣候資源分析——降水全年相對濕度變化對四川地區(qū)，綜合應用提高熱容量、自然通風，夜間通風等方法，室內(nèi)舒適度的狀態(tài)改進十分顯著。綜合應用各種被動生態(tài)設計策略的效果分析對四川地區(qū)，綜合應用提高熱容量、自然通風，夜間通風等方法，室內(nèi)舒適度的狀態(tài)改能源資源使用狀況分析當前四川農(nóng)村典型生物質(zhì)能的處理方式和百分比當前農(nóng)村自成一體的生態(tài)循環(huán)鏈主要使用蜂窩煤取暖，做飯一般使用電能（電飯煲）、液化石油氣、天然氣、煤氣等，在照明上，普遍使用節(jié)能燈。能源資源使用狀況分析鼓勵村民建造家庭沼氣池，大力推廣“糧-牲畜-沼氣”生態(tài)農(nóng)業(yè)模式，通過建設高產(chǎn)農(nóng)田，增加糧食產(chǎn)量，把秸稈、麩皮作飼料喂牲畜，再利用牲畜糞便和部分農(nóng)作物秸稈生產(chǎn)沼氣作燃料，沼渣和沼液作肥料。每戶養(yǎng)殖2~3頭豬，建一口8m3的沼氣池，可以解決4口之家80%的生活燃料，供應0.3hm2土地所用的有機肥料，并改善農(nóng)村衛(wèi)生條件。目前當?shù)卣畬蝹€沼氣池補助1000元。而單個8立方米沼氣池平均造價是2000元，需要個人出錢1000元。能源方案建議制豆筋殘渣養(yǎng)豬豬的排泄物沼氣做飯制豆筋室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量及冷熱負荷分析環(huán)境能源分析用物理模型，南向和北向示意圖悶熱潮濕天氣結(jié)露分析寒冷潮濕天氣結(jié)露分析草土墻結(jié)構由于良好的透氣性和阻熱性，使其在四川典型的黃梅天氣候下，依然不會出現(xiàn)凝結(jié)水的狀況。室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量及冷熱負荷分析夏至日10:00am-16:00pm日影分布冬至日10:00am-16:00pm日影分布本方案中的大屋檐設計能夠在夏季較好的擋住熾熱的陽光，減少了南面房間的日射得熱，而在冬季，又能讓太陽順利進入室內(nèi)，提高房間溫度。本方案中的大屋檐設計能夠在夏季較好的擋住熾熱的陽光，減少了南面房間的日射得熱，而在冬季，又能讓太陽順利進入室內(nèi)，提高房間溫度。室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量及冷熱負荷分析室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量及冷熱負荷分析夏季典型風速下，室外氣流分布室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量及冷熱負荷分析日照：南側(cè)墻和地面全年接收日照的百分比。全年均能獲得日照，夏季少，秋冬季節(jié)較多。地面南側(cè)墻一樓東側(cè)臥室室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)分析光環(huán)境：室內(nèi)自然采光分布，照度達到60Lux的區(qū)域面積超過95%。室內(nèi)眩光分布良好。室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量及冷熱負荷分析室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量及冷熱負荷分析熱環(huán)境：非空調(diào)狀態(tài)下，全年舒適度指標分布。除7、8月份偏熱以外，全年舒適度較高。平均輻射溫度較為穩(wěn)定。濕環(huán)境：非空調(diào)狀態(tài)下，全年室內(nèi)外相對濕度比較，由于墻體構造良好的吸濕功能，全年濕度分布穩(wěn)定在70%左右。風環(huán)境：窗戶底部產(chǎn)生的自然對流通風，改善了室內(nèi)的空氣品質(zhì)狀況。室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量及冷熱負荷分析二樓西側(cè)臥室室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)分析日照：西側(cè)墻和地面全年接收日照的百分比。全年比較均勻，均只在每天下午能夠獲得短時間的