绿色农宅实践

本书结合天水市秦州区张吴山村四个示范性农宅实践项目，系统地介绍了相关多项专利的应用。项目设计规整，体形系数小，房屋热工性好、可自动调节室内温湿度，居住耗能低。使用建材绿色环保，就地取材，建造工期短，造价低。针对农宅中用水来源、家庭污水处理、冬季采暖等问题，本书提出了自己的解决方案，使得农宅达到现代化的居住标准，可以真正提高农民的生活品质。

马步真，天水渭源人，兰州铁道学院土木工程专业工程硕士，天水建筑设计院院长、总建筑师，一级注册建筑师，教授级高级工程师，省政府特殊津贴专家，兰州交通大学兼职教授，甘肃省建设科技委员会专家，天水市领军人才

本书以天水张吴山村示范性绿色农宅为对象进行介绍，目前建有一、二、三、四号院落。

一号院为单层四合院建筑，外墙为黄土泥秸秆树脂免烧生态砖夹芯墙，混合结构，屋面为预制椽小青瓦。二号院主房为二层，其他同一号院。三号院为两层别墅型建筑，外墙为黄土泥秸秆树脂免烧生态砖夹芯清水墙，装配式钢筋混凝土短肢剪力墙结构，屋面为钢筋桁架檩条黄土免烧瓦屋面，屋面为较厚的黄土泥秸秆复合保温材料，保温层防水层分离设置。四号院为四个单层房屋围成的四合院，混合结构，屋面、外墙做法同三号院。

一、二号院吸取了传统四合院的布局，但做到了“厨房进房、厕所入室”，平面布置合理紧凑，卧室、卫生间和厨房围绕客厅布置，使用功能现代方便。室内居住环境舒适，不但优于传统院落，而且优于目前普遍建设的住宅楼。跟传统建筑相比没有使用任何原木材料，极大地节约了木材，契合了国家的环保政策。所有砖和瓦就地取材、现场加工，不用煅烧，节约能源，减少空气污染。

三号院在前两个院的基础上，进一步进行了技术创新，该楼集中了绿色建筑的所有特点，是一个技术含量最集中、绿色性能最好的示范性建筑。

第一，在平面布置上，吸取了所有新建成别墅建筑的优点，房屋平面布局紧凑、使用功能齐全，设有绿色迷你型便捷电梯，方便老年人居住。

第二，平面布局工整，避免别墅建筑因平面的大凸大进，引起外墙过长的弊端，建筑外墙横平竖直，围合成一个矩形空间，体型系数最小，最大限度地降低建筑造价，节约采暖能源。

第三，该楼是以黄土为主的复合材料围合的居住空间，外墙和屋面较厚，地面也加强了防潮措施。由于围合材料的蓄热性能好，抵御温度变化的能力强，使室内始终能够保持在人体适宜的温度范围。利用黄土的呼吸特性，可调节室内的湿度，使室内始终保持在人体生理舒适的润湿范围中。这样利用黄土的蓄热保温和调节湿度的性能，使得室内环境冬暖夏凉，最适宜人们居住，夏天不需制冷，冬天仅需消耗少量的能源采暖。

第四，屋面保温和防水分离，屋面保温设置在屋顶的水平楼板上，屋面防水设置在斜屋面上，两者之间形成了空气夹层，该夹层的空气可以用来调节室内的温度。

第五，外墙用黄土泥秸秆树脂免烧生态砖夹芯清水墙，屋面用黄土免烧瓦，色彩古朴，造型传统，继承了土墙黛瓦的传统风格，使房屋融入带有祖辈文化蕴迹的黄土原野中。

四号院是在前三个院的基础上，所做的造价最低、工期最短、布局最紧凑、维护最节省、环境最宜居的院落。由于建筑构造简单，施工工序精炼，从而节约材料，减少人工，达到造价最低。所用材料80%就地取材，并现场加工，是一个名副其实的土香土色的建筑。该院房子外墙和屋面做法同三号院，地面下强化了防潮处理，同样是被黄土围合的居住空间，其功能布置、居住舒适度和绿色措施继承了三号院的所有特点。

这四个院落中，特别是三、四号院子，我们充分挖掘了建筑、结构、给水排水、暖通、电气等专业的潜力，对传统建筑做法持怀疑的态度，对每个专业进行了研究与探讨，研发出十多项创新型技术措施，其中八项获得专利，并全部运用到示范农宅中，取得很好的效果。

一、利用当地丰富的黄土资源发明的系列黄土泥秸秆树脂建筑材料，作为外墙和屋面的主要材料。

二、为了方便楼层间老人和妇幼的通行，发明了造价低廉的绿色低层迷你型便捷电梯。

三、三号院的短肢剪力墙结构，采用钢筋混凝土装配式（PC）技术以提高质量和进度，并运用我们发明的PC剪力墙柱马牙槎连接技术，取代传统PC中竖向构件的钢套筒连接技术，为PC的普及解决了难题。

四、该项目以节水为设计理念，实现了家庭优质杂排水通过家庭优污处理器专利设备自主处理，厕所污便通过节水型免排马桶进行收集，真正实现了“厕所革命”。

五、该项目以节能为主要目标，特点是厚墙、厚屋、厚地面，所围合的居住空间保温、保湿、蓄热性能良好，极大地节约了能源。冬季仅用很少的能源可解决采暖问题，利用挂在外门窗内侧的软式散热器给房子供暖，所需的能源以光伏板为主，将电能转换储备成集中热水，供采暖使用。

六、在电气上，利用线路板插座和装饰构件一体化技术，室内线路布置上，消灭了传统的主体结构内埋线的弊端。将线路和插座融合到门套内和踢脚板内，减少了一道重要的施工工序。特别是在PC构件中，不再走线，大大减少了PC构件的类型。

同时，针对黄土地基处理的新措施，以及对农宅中用水来源，优质污水处理，污便免排打包，家庭集中热源，空气源应用，供暖形式的创新，太阳能光伏板应用，WiFi智能一体化，BIM技术的应用等，提出了满足绿色标准的解决方案。

该建筑主要材料黄土和秸秆可就地取材、就地加工，同时利用免烧措施制造成免烧生态砖、免烧生态瓦，避免了因烧制机砖、机瓦及其运输引起的能源浪费和环境污染。生态砖、生态瓦可自然降解，不会产生建筑垃圾，最终回归自然。

通过以上措施，实现了绿色农宅建筑节约能源、节约资源、回归自然的理念，最大限度地节能、节地、节材、节水，保护环境，减少污染，为人们提供健康、适用、高效的使用空间，与自然和谐共生。该建筑各项物理指标符合或超过绿色建筑标准，绿色环保、造价低廉，融入自然，适宜居住，是一例参考价值较高的示范性绿色农宅建筑。

该建筑平面功能合理、居住舒适，立面色彩典雅古朴、造型简洁大方，建筑结构安全可靠，能够抵抗高烈度地震的影响，该建筑模式对农村建筑的危旧房改造，可提供全方位的示范和指导作用。

绿色农宅已不是对传统民居的简单改造提升，而是在充分利用传统材料（黄土、秸秆）的基础上经现代先进的技术手段和精心的设计完成的“作品”； 也不再是单纯意义上的回头，而是一种基于反思后的创新。书中内容全面系统，图文并茂，理论探讨与实践操作紧密结合。该书是作者和其团队从事几十年建筑设计工作中技术经验积累后,所结出的丰硕果实。

编者

2022年4月

第一章天水张吴山村规划

第一节张吴山村社会现状调查

一、 张吴山村2014年情况

二、 张吴山村2019年情况

三、 关于张吴山村建设的几点建议

第二节天水农村人口发展趋势

一、 人口总量逐年减少，结构变化显著

二、 人口受教育程度迅速提高

三、 人口老龄化进程加快

四、 城镇化水平不断提高

五、 就业形势稳定

六、 居民消费结构明显改善，生活质量显著提高

第三节天水居民户均用水指标建议

一、 城区供水现状

二、 影响用水量因素

三、 节水措施

四、 城市居民用水量调查

五、 结论

第四节张吴山村建设规划

一、 前言

二、 土地利用规划

三、 村庄建设规划

四、 单体建筑规划

五、 公共建筑项目规划

六、 绿地景观系统规划

七、 道路系统规划

八、 公用工程设施规划

九、 综合防灾规划

十、 环卫设施规划

第二章天水民居的传承和创新

第一节大地湾房屋探究

一、 华夏第一村大地湾原始聚落

二、 最大的房屋——F405房屋遗址

三、 建筑奇迹——F901房屋遗址

第二节天水传统民居特色

一、 概述

二、 院落布局

三、 主房

四、 建筑构造

五、 木作

六、 大门

七、 砖雕

八、 屋顶

第三章绿色农宅建筑

第一节示范性农宅总体布置

一、 前言

二、 设计背景

三、 总体布置

四、 实景照片

五、 室内温湿度实测

第二节绿色农宅的传承与创新

一、 平面功能

二、 建筑节点构造

三、 四合院现代形制

四、 立面设计

五、 剖面设计及热工

六、 结构设计

七、 设备专业创新

第三节示范性绿色农宅实践

一、 总体布局

二、 建筑设计

三、 结构设计

四、 给排水设计

五、 采暖设计

六、 电气设计

七、 绿色指标评价

第四节示范性绿色农宅创新

一、 建筑设计

二、 结构设计

三、 给排水设计

四、 采暖设计

五、 电气设计

六、 绿色指标评价

七、 绿色农宅造价分析

八、 本案例增加为二层楼时的特点

第五节黄土泥秸秆树脂系列材料

一、 生态砖

二、 粉刷材料

三、 屋面保温材料

第六节绿色低层迷你型便捷电梯

一、 技术指标

二、 产品的特点

三、 电梯实景图

第四章绿色农宅结构

第一节三号楼结构备选方案分析

一、 砖混结构

二、 现浇框架结构

三、 现浇短肢剪力墙结构

四、 型钢结构

第二节装配式短肢剪力墙结构

一、 结构体系

二、 预制构件类型

三、 立柱及套筒灌浆

四、 楼层预制构件的安装

五、 BIM应用

六、 PC建筑的优势

第三节装配式异型柱根铰接框架结构

一、 引言

二、 结构体系

三、 地震计算参数及软件

四、 结构设计关键点

五、 结构计算分析

六、 铰接连接处的技术措施

第四节装配式钢筋混凝土结构剪力墙、柱马牙槎连接技术

一、 装配式剪力墙马牙槎构造

二、 装配式柱马牙槎构造

三、 装配式马牙槎空心柱模板及配筋图

四、 绿色农宅中剪力墙马牙槎的应用

五、 马牙槎连接的试验结果

第五节装配式钢板混凝土柱及钢板桁架梁框架结构

一、 钢板混凝土柱

二、 钢板桁架梁

三、 钢筋桁架复合楼板

四、 钢板混凝土柱钢板桁架梁框架结构模型分析

第六节三种结构形式的经济分析比较

一、 基本情况

二、 计算结果选取

三、 三种结构形式经济性比较

第七节黄土泥免烧砖墙体稳定性研究

一、 引言

二、 墙体构造

三、 墙稳定性和抗震能力分析

第八节湿陷性黄土地基处理新方法

一、 湿陷性黄土特性

二、 湿陷性黄土地基处理新方法

三、 新措施在农宅上的应用

第五章绿色农宅建筑设备

第一节绿色农宅给排水

一、 集雨水窖

二、 家庭优质污水处理器

三、 小型化家用中水设备的试验研究

四、 节水型免排马桶

第二节绿色农宅暖通

一、 天水农宅采暖现状

二、 供暖形式探讨

三、 软式散热器

四、 空气源热泵在绿色农宅中的应用

第三节绿色农宅电气

一、 光伏发电在绿色农宅中的应用

二、 绿色农宅智能化设计

三、 线路插座与建筑构件一体化技术

附录A绿色农宅绿色评价

附录B绿色农宅项目相关专利一览表

附录CBIM在绿色农宅建筑中的应用