郭建 郭婺 張道明 王丹丹

摘 要：根據(jù)東北高寒地區(qū)地理位置與氣候條件特點(diǎn)，基于現(xiàn)代的建筑設(shè)計(jì)理論，分析、研究該地區(qū)居住建筑的建筑形態(tài)及居住模式。通過(guò)對(duì)居住建筑平面設(shè)計(jì)、形體處理、構(gòu)造設(shè)計(jì)等方面的研究，在居住建筑設(shè)計(jì)中，應(yīng)注意整體結(jié)構(gòu)的布局合理，考慮細(xì)部的優(yōu)化設(shè)計(jì)，改善東北高寒地區(qū)的居住條件，提升生活質(zhì)量，營(yíng)造居住宜人的建筑環(huán)境。

關(guān)鍵詞：東北高寒地區(qū);居住建筑;建筑構(gòu)造

中圖分類號(hào)：TU201.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009 — 2234（2019）06 — 0085 — 03

新時(shí)代的發(fā)展進(jìn)步給人們生活帶來(lái)很多的便捷，同時(shí)在建筑方面也發(fā)生著巨大的變化，在東北地區(qū)，通過(guò)新時(shí)代的建筑創(chuàng)造力， 應(yīng)用新觀念、新技術(shù)、新方法和新材料建造的節(jié)能環(huán)保、生態(tài)的居住建筑，不僅促進(jìn)東北高寒地區(qū)綠色節(jié)能的居住建筑形式，結(jié)構(gòu)類型轉(zhuǎn)型升級(jí)，同時(shí)也推動(dòng)了城鎮(zhèn)居住建筑、結(jié)構(gòu)、節(jié)能一體化設(shè)計(jì)技術(shù)升級(jí)與普及推廣。具有東北特色宜人的居住建筑布局形式，滿足安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)類型，綠色節(jié)能環(huán)保，技術(shù)可行的居住建筑，將營(yíng)造出良好的宜居建筑環(huán)境，實(shí)現(xiàn)東北高寒地區(qū)人居環(huán)境和生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展。

一、東北高寒地區(qū)居住建筑形態(tài)

東北高寒地區(qū)冬季漫長(zhǎng)寒冷，持續(xù)時(shí)間占全年的1/3以上，凍土期長(zhǎng)、凍土深、多風(fēng)雪;夏季短促且不炎熱。冬季一般時(shí)間可持續(xù)為當(dāng)年11月份開(kāi)始至第二年3月結(jié)束，這期間盛行偏北風(fēng)，早晨和夜晚多煙霧、粉塵等且降雪較多、寒風(fēng)刺骨。冰凍期可長(zhǎng)達(dá)4個(gè)月，越偏向北方越寒冷，冬季持續(xù)時(shí)間也越長(zhǎng)。在非降雪期，以晴天居多，寒冷且干躁。春、秋兩季氣候特點(diǎn)相似，春季一般是3月末或4月初至5月、9～10月為秋季。春季氣溫升高較快但不很穩(wěn)定，晝夜溫度起伏大，可謂是乍暖還寒。由于此時(shí)的溫度波動(dòng)大、復(fù)雜多變且冷暖交替頻繁，常有“倒春寒”“春寒料峭”之說(shuō)，另一個(gè)顯著的氣候特征是多沙塵、大風(fēng)。春、秋兩季的氣候特征類似，但氣候走向相反。秋季氣溫下降快，降水逐漸減少，降雨即為降溫，俗語(yǔ)有“一場(chǎng)秋雨一場(chǎng)寒”的說(shuō)法。秋季降水減少、晴天增、常形容為秋高氣爽。但受低壓和寒潮的影響，會(huì)出現(xiàn)大風(fēng)且風(fēng)速較快。夏季為6～8月，主要?dú)夂蛱攸c(diǎn)包括：日照強(qiáng)、天氣炎熱、干燥，多雨時(shí)期，暖濕氣流活躍，悶熱潮濕，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)短時(shí)的暴雨、雷雨天氣。盛夏多集中在7、8月，全年三分之二的降水量多集中在夏季。根據(jù)東北高寒地區(qū)的氣候特點(diǎn)，建筑物必須保證良好的冬季防寒、保溫、防凍性能，至于夏季隔熱可不作為重點(diǎn)因素考慮。

東北高寒地區(qū)的居住建筑造型較為簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)形式單一，多以質(zhì)樸、敦厚為主要的建筑特點(diǎn)，由于東北建筑多受厚重實(shí)體、構(gòu)架性能、采暖設(shè)施三點(diǎn)的牽制，再加上地形平整、地面寬松等因素，為爭(zhēng)取日照，使得東北民居的建筑單體大多為長(zhǎng)方形的規(guī)則平面坐落。住宅的基本型多呈“兩明兩暗”方式，平面的變化基本上受開(kāi)間的調(diào)整，所以在進(jìn)深方向幾乎沒(méi)有凹進(jìn)凸出。在居住要求上人們都希望所居住的房屋能夠達(dá)到“冬暖夏涼”的室內(nèi)環(huán)境，而且由于北方冬季比較寒冷，所以北方居民較為重視房屋的保溫性能、房屋采光通風(fēng)是否良好和采暖系統(tǒng)是否完善。并且屋內(nèi)大多選擇暖色系或選擇一些中間色，根據(jù)季節(jié)的不同搭配不同色調(diào)的配飾，以達(dá)到視覺(jué)上的冷暖感受?！?〕

二、東北高寒地區(qū)居住建筑平面設(shè)計(jì)

東北高寒地區(qū)建筑物的外墻面積通常占圍護(hù)面積的百分之八十左右，在相同建筑面積下，外墻長(zhǎng)度的增加，導(dǎo)致外墻面積也相應(yīng)的增加，也就導(dǎo)致供熱能源的消耗的增加。故在對(duì)高寒地區(qū)建筑設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)通過(guò)計(jì)算，選擇適當(dāng)?shù)目缍纫郧笤谕瑯拥慕ㄖ娣e下最小的外墻長(zhǎng)度，盡量使建筑物外形簡(jiǎn)單，減少曲折，以減少外圍長(zhǎng)度。

在高寒地區(qū)，更應(yīng)充分利用日照，建筑物的朝向應(yīng)盡量選擇朝南，因冬季的主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槲鞅憋L(fēng)，所以建筑物也應(yīng)選擇南側(cè)開(kāi)門，生產(chǎn)類建筑在考慮東西側(cè)開(kāi)門時(shí)，首選東側(cè)，同時(shí)南側(cè)設(shè)窗，走廊設(shè)置在北側(cè)。同時(shí)也要考慮建筑物之間的間距問(wèn)題，過(guò)大的間距不利于土地節(jié)約，過(guò)小的間距則會(huì)影響日照，所以在高寒地區(qū)間距也尤為重要。在建筑總平面布置和設(shè)計(jì)中，應(yīng)充利用冬季日照，建筑物朝向盡量選擇能夠接觸日光最多的方向，一般采用接近南北方向的朝向，充分利用太陽(yáng)能，從節(jié)能角度考慮，太陽(yáng)能是一種潔凈的、可再生的資源，有利于節(jié)約常規(guī)能源，保護(hù)自然生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā);從衛(wèi)生角度考慮，太陽(yáng)輻射中的短波成分有強(qiáng)烈的殺菌防腐效果，室內(nèi)有充足的日照對(duì)人體健康十分有利。多結(jié)合相關(guān)的太陽(yáng)能利用技術(shù)，為在建筑設(shè)計(jì)中綜合開(kāi)發(fā)與利用太陽(yáng)能創(chuàng)造必要條件?！?〕

在建筑空間布局上，將主要使用空間設(shè)置在南向，輔助使用空間、交通空間設(shè)置在北向，例如，在住宅中，應(yīng)將臥室（尤其是主臥）、客廳等，使用頻繁且逗留時(shí)間長(zhǎng)的房間設(shè)置在南向，光照較為充足，北向常放置廚房、衛(wèi)生間、樓梯間、儲(chǔ)藏間等次要房間，合理的安排空間布局，亦能提升居住者的舒適度。

高寒地區(qū)居住建筑主要應(yīng)考慮冬季保溫設(shè)計(jì)，建筑物的保溫技術(shù)旨在阻止或者減少建筑物溫度的消耗，通過(guò)一定的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)和室內(nèi)圍護(hù)構(gòu)件來(lái)減少熱量的散失。在具體的設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須要注意各類有利因素的運(yùn)用和不利因素的防范。防止冷風(fēng)的不利影響，通過(guò)門窗縫隙進(jìn)入室內(nèi)，形成冷風(fēng)滲透，作用在圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面，使其對(duì)流換熱系數(shù)增大，加大了外表面的散熱量。選擇有利的建筑體型與合適的平面，相比較而言，建筑物表面積越大，熱損失則越多，建筑物應(yīng)該盡量避免不規(guī)則結(jié)構(gòu)，處理好平面與體型的關(guān)系，否則只會(huì)引起資源的浪費(fèi)。房間應(yīng)該考慮其保溫與散熱，房間的圍護(hù)結(jié)構(gòu)具有足夠的保溫性能，控制房間的熱損失。建筑物具有舒適、高效的供熱系統(tǒng)，供熱的間歇時(shí)間不宜太長(zhǎng)，以免夜間的室溫達(dá)不到基本的熱舒適標(biāo)準(zhǔn)。〔3〕

以我國(guó)齊齊哈爾市的住宅戶型為例，由于地處我國(guó)北方嚴(yán)寒地區(qū)，主要考慮冬季保溫，其熱源主要依靠人工采暖，少量依靠日照采光獲取一些熱量。對(duì)于新建建筑與既有建筑，建筑墻體比較厚，多采取外墻外保溫的方式，大多要加設(shè)保溫板，例如聚苯板、玻璃棉板和巖棉板都具有比較好的保溫效果，并且占用面積小，施工比較方便，所以使用比較普遍，并且戶型大多以正南正北居多，比較重視房屋的采光效果，并要求門窗密封性較好，整體保溫性能較好。

屋頂是每個(gè)建筑中的重要組成部分，它不僅關(guān)系到內(nèi)部的使用功能，并且對(duì)整個(gè)建筑的外觀也有很大的影響，屋頂一般分為平屋頂和坡屋頂，在設(shè)計(jì)過(guò)程中通常將各種設(shè)計(jì)形式相互結(jié)合，尤其在屋頂設(shè)計(jì)問(wèn)題上十分復(fù)雜，既要考慮排水和防水問(wèn)題，同時(shí)保溫問(wèn)題也尤為重要，而且越是復(fù)雜的屋頂設(shè)計(jì)其可能引發(fā)的問(wèn)題越多。同時(shí)，屋頂不僅是建筑冬季的失熱構(gòu)件，而且是夏季受太陽(yáng)輻射影響大的構(gòu)件。屋頂作為蓄熱體對(duì)室內(nèi)溫度波動(dòng)起穩(wěn)定作用，所以，住宅屋頂?shù)谋匦阅芎脡?，不僅直接影響住宅的能耗情況，而且直接影響居民的熱舒適性能。屋面保溫層不宜選用密度較大、導(dǎo)熱系數(shù)較高的保溫材料，以免屋面重量、厚度過(guò)大;屋面保溫層不宜選用吸水率較大的保溫材料，以防屋面濕作業(yè)時(shí)因保溫層大量吸水而降低保溫效果。

三、東北高寒地區(qū)居住建筑形體處理

在建筑設(shè)計(jì)中，形體相互之間應(yīng)和諧統(tǒng)一，不管是建筑本身，還是各個(gè)要素與整體之間，都要保證比例的協(xié)調(diào)。比例是研究建筑各個(gè)要素之間的問(wèn)題，尺度就是研究建筑各個(gè)要素之間度量問(wèn)題的。建筑基本的比例就是人們常見(jiàn)的長(zhǎng)、寬、高，不同的尺寸會(huì)給人不一樣的感覺(jué)。在住宅設(shè)計(jì)中，應(yīng)處理好墻面、門窗，陽(yáng)臺(tái)等外立面可見(jiàn)構(gòu)配件之間的關(guān)系。

建筑的外輪廓線能夠反映出建筑物的整體線條及其細(xì)部的處理，應(yīng)采用分明的輪廓線給建筑增添層次感。虛實(shí)與凹凸的處理對(duì)于建筑物的外觀有著較大的影響，像門窗、陽(yáng)臺(tái)屬虛的部分，視線可以穿過(guò)看到其內(nèi)部，墻、柱則屬實(shí)的部分，在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意虛實(shí)的變換。在高寒地區(qū)，居住建筑立面常常表現(xiàn)為實(shí)大于虛的視覺(jué)效果，給人以心理上的厚重、堅(jiān)實(shí)之感。

在建筑設(shè)計(jì)中，我們經(jīng)常將所使用的顏色分為冷色與暖色兩類。在我國(guó)東北高寒地區(qū)，北向的房間可大多選用暖色調(diào)，南向的房間可選用冷色調(diào)，改變居住者心理與視覺(jué)上對(duì)溫度的感知。建筑與其周邊的外部環(huán)境之間也存在著一定的熱輻射作用，如：建筑物與建筑物之間，建筑物與周邊環(huán)境之間，只是這種作用相對(duì)較小，是次要因素。不管房間的保溫隔熱措施做得如何好，如果打開(kāi)門窗，外墻的內(nèi)表面溫度和室內(nèi)空氣溫度立刻發(fā)生變化，其原因主要是由室外太陽(yáng)輻射和室內(nèi)外空氣溫度差造成的，因此改善建筑室內(nèi)熱環(huán)境的另一種最有效、最合理的方法是改善建筑物的外部環(huán)境。在設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要觀察整體布置是否合理，也需要考慮整體和局部的設(shè)計(jì)是否合理，是否協(xié)調(diào)統(tǒng)一。對(duì)于既有建筑可適當(dāng)考慮調(diào)節(jié)外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的外表面溫度?，F(xiàn)代居住建筑對(duì)于細(xì)節(jié)部分構(gòu)造處理措施仍有待完善。

四、東北高寒地區(qū)居住建筑構(gòu)造設(shè)計(jì)

由于東北高寒地區(qū)地理環(huán)境和氣候條件比較特殊，易出現(xiàn)結(jié)霜，返霜等問(wèn)題，而且能耗量比較大，在居住環(huán)境適宜性等問(wèn)題上給居住建筑構(gòu)造設(shè)計(jì)帶來(lái)諸多問(wèn)題。因此，在東北高寒地區(qū)居住建筑構(gòu)造設(shè)計(jì)方面應(yīng)考慮以下方面。

（一）減少建筑平面布局對(duì)結(jié)構(gòu)的不合理限制

在有規(guī)律的建筑結(jié)構(gòu)中，因?yàn)樗氖芰窒薇容^少，并且價(jià)格較低。因?yàn)椴灰粯宇愋偷慕ㄖ?duì)于使用方面有很多不同的需求，所以對(duì)于建筑的設(shè)計(jì)和布置必須是豐富多彩的，不可以因?yàn)橹八?guī)定的就提出不合理的需求，但是能夠在滿足要求的情況下，對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

（二）提高建筑舒適度

應(yīng)從居住建筑的各個(gè)方面來(lái)考慮，主要包括裝飾裝修、給排水、暖通、空調(diào)、燃?xì)?、電氣安裝等，從建筑各個(gè)角度來(lái)考慮，建筑構(gòu)造設(shè)計(jì)應(yīng)該盡可能地滿足建筑平面的使用要求并符合外觀美的需求，建筑在建好并投入使用后，用戶在居住和使用中覺(jué)得很舒服方便，這就是建筑構(gòu)造優(yōu)化設(shè)計(jì)的要點(diǎn)。所以，構(gòu)造優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)該包括結(jié)構(gòu)的良好選擇，滿足其合理性等，應(yīng)當(dāng)盡量提升其使用的舒適度，并把其當(dāng)作建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要組成部分。

（三）建筑結(jié)構(gòu)整體安全度

可以從兩個(gè)角度來(lái)切入。一方面主要的影響包括其體型特征、柱網(wǎng)尺寸、層高以及抗側(cè)力構(gòu)件的位置等，另一個(gè)方面主要包括結(jié)構(gòu)的布置、構(gòu)件的截面、混凝土和鋼筋強(qiáng)度等級(jí)及配筋等。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)思量到建筑各個(gè)部分，尤其是比較細(xì)小的部分，也不能忽略，令其中的每個(gè)部分都安全可靠并合理，保證每個(gè)結(jié)構(gòu)體系的安全性，達(dá)到所規(guī)定的目標(biāo)。所以，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足整體的協(xié)調(diào)統(tǒng)一并以安全為主的原則?！?〕

另外互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)達(dá)并越來(lái)越普遍的使用，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的廣泛應(yīng)用，也為結(jié)構(gòu)的安全性的提升保駕護(hù)航。由于計(jì)算機(jī)的高效率工作特點(diǎn)，可以充分利用計(jì)算機(jī)的優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)并建立出模型，提前進(jìn)行可靠度的分析，完成結(jié)構(gòu)安全規(guī)定的目標(biāo)，達(dá)到預(yù)期效果。

（四）不同構(gòu)件采用不同的安全系數(shù)

現(xiàn)在中國(guó)所使用的結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件不能夠精確地表現(xiàn)出現(xiàn)澆樓板的束縛作用，所以，從力學(xué)計(jì)算方面進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)于它來(lái)說(shuō)，它的安全指數(shù)就提高了不少。從另外一個(gè)方向來(lái)說(shuō)，在對(duì)發(fā)生塌陷事件進(jìn)行調(diào)查的時(shí)候發(fā)現(xiàn)，因?yàn)闃巧w梁引發(fā)結(jié)構(gòu)破壞的事件很少的，除非其所計(jì)算的原本就是錯(cuò)誤的;從很多發(fā)生震害的事件中能夠發(fā)現(xiàn)，因地震而發(fā)生的塌陷問(wèn)題，很多都是因?yàn)閴?、柱等率先受到破壞所?dǎo)致的，而這些都是豎向構(gòu)件，由此可以得出，豎向構(gòu)件是導(dǎo)致塌陷的主要因素之一。研究發(fā)現(xiàn)，那樣只會(huì)使建筑結(jié)構(gòu)在許多地方出現(xiàn)不合理的現(xiàn)象。所以，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，對(duì)于獨(dú)立構(gòu)件、靜定結(jié)構(gòu)和豎向構(gòu)件應(yīng)該選取大的數(shù)值，相反，則可相應(yīng)的減小，既能減少預(yù)算，又能夠保證結(jié)構(gòu)更加安全可靠。

五、結(jié)語(yǔ)

宜人的居住建筑需要有功能合理的布局和美觀性，同時(shí)也必須要有堅(jiān)實(shí)的結(jié)構(gòu)作保證。因此，為保證建筑美觀并且結(jié)構(gòu)合理，就要滿足內(nèi)外環(huán)境、建筑空間與建筑功能的相互結(jié)合;也要選擇合理的結(jié)構(gòu)形式和合適的結(jié)構(gòu)材料，以保證結(jié)構(gòu)的剛度、強(qiáng)度和穩(wěn)定性。由于東北高寒地區(qū)獨(dú)特的氣候特征和地理位置，冬季氣溫偏低，需要房屋有足夠的保溫性，并且門窗應(yīng)足夠密實(shí)，采暖系統(tǒng)也應(yīng)十分完善，同時(shí)也要有好的采光系統(tǒng)，足夠的日照可以滿足采暖系統(tǒng)所帶來(lái)的部分不足，才能保證人們對(duì)居住條件的基本要求，雖然高寒地區(qū)夏季短促，但也要保證房屋有良好的通風(fēng)。尤其高寒地區(qū)居住建筑首要滿足保溫，防止建筑物發(fā)生凍害。對(duì)于高寒地區(qū)居住建筑設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題還應(yīng)不斷的深入研究和不斷優(yōu)化，以提高舒適度和安全度為準(zhǔn)則。

〔參 考 文 獻(xiàn)〕

〔1〕謝丁壽.寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)研究〔J〕.中國(guó)化工貿(mào)易，2015，（35）.

〔2〕張劍華.對(duì)住宅建筑節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)的探析〔J〕.河南建材，2014，（03）.

〔3〕萬(wàn)瑤敏.建筑節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)策略研究〔J〕.江西建材，2014，（03）.

〔4〕劉剛.凍害對(duì)建筑物造成破壞的原因分析及防控措施〔J〕.科技致富向?qū)В?014，（06）.

〔責(zé)任編輯：孫玉婷〕