临时安置房建造实验

临时安置房建造实验

临时房屋通常有板房和帐篷等形式。5·12地震后,部分灾区道路堵塞,大型运输车不能通行,加上原材料价格上涨,临时板房的造价甚至超过原永久性住房,其混凝土地基还会对农业用地造成永久性毁坏。而帐篷的居住环境恶劣,夏季室内气温可达40℃。为了给灾民提供舒适、低价、环保并能使用2～5年的居住空间,我们设计了就地取材的临时安置房,并以简化建造工序为原则,方便灾民自建(表1)。一增加了道路和沙,土壤和水泥等基地土壤条件,确保了居住舒适临时安置房为3.6m×3.6m的单层小屋。基本构造由三部分组成:竹结构、长管袋围合、草屋顶。承重构架采用当地常见的竹子,屋顶采用稻草,以避免灾民对重型结构的恐惧心理。墙体采用长管袋(编织袋)装泥土、沙以及砖石废料,围合成2m高的外围护结构,不仅施工快,还能提高消防和热工性能。事实上竹构架、草屋顶搭建完成之后,周边用彩条布围合,已经可以作为临时安置房使用,而添加长管袋装泥土可使居住更为舒适(图1)。为了验证和推敲方案,以大四学生为主的志愿者进行了实物建造实验。考虑到学生的安全未能前往灾区,只得在学院的后院搭建。因为是在城市建造,竹子、稻草包括泥巴都得花钱购买,又只有2000元经费,这对建造者来说也是一个挑战。从买材料开始,我们一边建造一边修改设计,到建造完成一共用了两个星期(图2)。二项目实验1准备前哨(1)外交部(2)建材加工和研磨现场施工时,每户都有设计图,并为扩建提供可能性。户主和协同建造者也可随时调整构件的尺寸。建材加工一定要注意节点特征和尺寸,特别是柱头处理。加工时在竹子两端下面各置一条长凳就可方便施工。可先锯出一根比较直的标准杆,余下的再与标准杆比对着锯。应使用小钢锯进行建材加工,操作空间小且锯口截面平整密实。竹篾可请有经验的人进行加工,先削平竹节,以利于后面的编制工序。(3)下垫草的铺设稻草捆扎。最好用晚芯草,捆扎前先将草整理齐,捆扎位置大约在稻草束的1/3处,这也是铺屋顶时固定稻草的位置。一捆稻草约0.8～1m,尾部直径约15～20cm(图4)。可将所有稻草束绑扎成一排,方便屋顶的铺设。加工后剩余的竹子及一些边角料不要扔掉,还可用来制作家具或装饰品。用剩的稻草可以与泥和在一起糊墙。2建筑面积(1)地基充填材料在柱脚处挖直径50cm、深50cm的坑。坑底填10cm石块、泥土和石灰,柱脚深度为40cm。石块用来加固地基(也可用碎砖块),泥土起粘结作用,石灰可防虫侵蚀,三者比例约为2:1:1。挖掘出的土堆放在8个坑之间的空地,以免来回走动将土踩实,影响回填。(2)人字梯框架竖立框架前准备4组竹叉(框架左右两侧各一组),每组2根竹子,叉住中柱和顶部横向竹竿连接处,为单榀框架提供辅助支撑。搭建现场需要用到2m高左右的人字梯。竖框架时可直接推拉。为安全起见,在框架两侧各系3根绳子,每个柱子正向系2根,反向系1根,防止框架向受拉方向倾倒。竖立过程中一边拉绳子,一边松绳子,控制力道。大致垂直后,用竹叉固定住(图7)。在框架与地梁连接处和地梁3.6m的始末位置上做标记,以保证梁柱搭接准确,框架不歪。(3)整理土地(4)短竹子绑扎梁架梁时,梁两边各有一个人操作,梁被柱头卡住时,可用短竹子扳开柱头。在绑扎梁的作业中采用十字绑,绑扎处至少需要2匝铁丝(图8)。最后将斜撑在南北两向按图纸绑好,再把屋顶斜撑以及正脊弯矩最大处的8个支撑绑好。(5)屋顶的生产(6)新材料使用与网络覆盖因受材料的限制,墙体建造未能完成。我们联系了多个生产编织袋的厂家,开始都非常热心,但听说要用新料,就没下文了。通常的编织袋都使用老材料,寿命短;新材料虽然贵不了多少,但机器一开就要做10000m,而本方案只需300m。不过,竹构架、草屋顶完成之后,在周边用彩条布围合,已经可作临时安置房使用。时间充裕的话,可采用草土墙做法。另外,还可在墙体中插入酒瓶增加采光。3后期维护(1)家具的材料(2)扩建三斜撑破坏引起的节点破碎临时安置房在无人维护的情况下坚持了两年半,2010年底的大雪导致侧向失稳而倾覆。倒塌原因分析如下:④竹柱子和地面交界处腐烂导致折断;②)2榀框架的斜撑被人为破坏,导致立柱长度变大而失稳(图12);③框架中间最高的立柱与托梁的交接处绑扎点脆弱,立柱折断(图13),用竹量太少导致柱子弯曲损坏(图14);④竹材未穿孔,仅用铁丝绑扎,导致节点处出现滑动(图15),加大了侧倾可能性;⑤屋顶斜撑用单根竹材显得韧性有余而刚度不足(图16)。2不同斜撑材料对斜撑密度的影响针对坍塌分析,提出以下改善办法:①对立柱端部埋入地下部分做着重防腐处理,可用水漂法、化学药物浸渍法、布茨雷(Boucherie)法等;②增强斜撑强度。将原有每榀框架的斜撑竹材由2根增加到4根,以增加强度(图17);③增加框架中间最高立柱的竹材根数以增强框架刚度;④对于关键部位的节点改用金属构件连接(图18)。1顶设顶盖设计方案。根据初下设放线的尺寸,分将家具框架结合结构制作,不仅能增加储物空间,还可加固结构。竹蔑或木板做的夹层板在墙体做好后搁置在家具框架上。住户可根据自家需求制作家具和门窗等。对于活动室、教室、卫生所等较大空间,可使用组建、扩建的单坡方案(图11)。单坡在建造过程中施工事项可参考双坡方案进行调整。单坡面积较大时要考虑风压由下向上的破坏作用。为节省交通耗费应尽量就地取材,如竹子、竹篾、稻草、粘泥、石块等,都是在当地免费可得的“土”材料。需运输的材料则选择铁丝、编织袋、塑料薄膜等尺寸小、重量轻、方便运输的软性材料。编织袋需要特殊定制,最好以村为单位提前定制。施工前需要对建材进行防腐防潮处理:将竹子浸泡于石灰水中48h,再摊开晾干。稻草也要用硫酸铜(CuSO4)溶液浸泡或喷洒。加工好的构件可预先绑扎。角柱用9根竹子捆为1束,先将3根绑成1捆,再将3捆绑成1束。根据竹子头尾的粗细不同,应两尾一头或两头一尾错排绑扎,以确保柱子端头、柱身、端尾的截面尺寸尽量一致(图3)。各边中柱由4根竹子捆绑而成,也要采用头尾错开的捆扎方式,可以先将2根绑成1捆,再在其两侧各绑1根。铁丝采用16号,容易加工。每根柱子有6个捆扎位置,一个位置捆2～3匝铁丝。先平整出一块4m×4m的场地再放线:挑选5根较直的竹子,将其中4根的3.6m始末处及中间位置做好标记,另一根标记5m始末处(5m为边长3.6m正方形的斜边长度)。4根3.6m的竹竿围成一个正方形,用另一根标记有5m的竹竿作为三角形斜边来调整正方形,保证放线的精确。在柱脚处用石灰做出标记(图5)。按照图纸在地面先绑好框架,在东西两榀框架的中柱和斜撑内外两侧各加一根5m的竹子形成中柱。在柱子底部向上包约70cm塑料膜,防止埋入地下部分被腐蚀。如在膜中包些稻草、泥土以及石灰或者碎碳,防腐效果会更好(图6)。按图纸的步骤施工:先平整地坪,最底层是装大石块或砖块的编织袋,袋中装些石灰,防止生虫和受潮,中间一层是装碎石块,再铺一层装泥土,最后用土找平。如没有编织袋,可先铺大石块一层,再铺小石块一层,最后夯土一层。整理地坪后用地梁将东西2榀框架、南北2根中柱联系起来。地坪要铺到地梁外0.8～1m,这样可以提供室外储物场所。用两根竹子并排绑扎成横梁,若竹子的直径小于2cm,可并排捆3～4根。横梁准备好后,在和柱子搭接的位置做标记,保证架设后框架不歪斜。原计划先将屋顶分两片分别编制绑扎完后,再安装,避免爬屋顶铺稻草,以确保安全。可架设屋顶时发现,铺好稻草后屋顶过重,难以架设,不得不租用灾区可能没有的钢制脚手架(图9)。因此我们改进了屋顶架设步骤:①按图纸绑扎好屋顶的竹框架后,将竹篾以先横排再纵向穿插的方式编制在框架上(图10),此步骤可在构件捆扎时完成。②上屋顶作业前,先测试屋顶的强度可否上人,若有竹子开裂,则须进行加固,屋檐稻草的扎接要在脚手架或人字梯上进行。③把稻草堆放在室内地坪,如有人摔下可缓冲,防止受伤。雨天不可进行屋顶作业。④所有屋顶构件都要标记好需固定的位置,保证施工精确。条件允许可以两片屋顶同时作业,但要避免大量人员上屋顶。⑤先架设两片屋架,再铺稻草。稻草由下至上铺设,上层和下层部分重叠,并固定在竹杆上。⑥铺完一层稻草后,可加铺横向的竹篾,不仅可稳固前一层稻草,还为第二层稻草提供绑扎位置。临近的稻草要靠紧,上下层稻草束错缝铺。屋脊处用稻草束铺满。⑦铺完稻草后,将伸出屋顶的竹构件用塑料膜包一层以防雨水渗进,然后