郭建 郭婺 张道明 王丹丹

摘 要：根据东北高寒地区地理位置与气候条件特点，基于现代的建筑设计理论，分析、研究该地区居住建筑的建筑形态及居住模式。通过对居住建筑平面设计、形体处理、构造设计等方面的研究，在居住建筑设计中，应注意整体结构的布局合理，考虑细部的优化设计，改善东北高寒地区的居住条件，提升生活质量，营造居住宜人的建筑环境。

关键词：东北高寒地区;居住建筑;建筑构造

中图分类号：TU201.1 文献标识码：A 文章编号：1009 — 2234（2019）06 — 0085 — 03

新时代的发展进步给人们生活带来很多的便捷，同时在建筑方面也发生着巨大的变化，在东北地区，通过新时代的建筑创造力， 应用新观念、新技术、新方法和新材料建造的节能环保、生态的居住建筑，不仅促进东北高寒地区绿色节能的居住建筑形式，结构类型转型升级，同时也推动了城镇居住建筑、结构、节能一体化设计技术升级与普及推广。具有东北特色宜人的居住建筑布局形式，满足安全可靠、经济合理的结构类型，绿色节能环保，技术可行的居住建筑，将营造出良好的宜居建筑环境，实现东北高寒地区人居环境和生态的可持续发展。

一、东北高寒地区居住建筑形态

东北高寒地区冬季漫长寒冷，持续时间占全年的1/3以上，冻土期长、冻土深、多风雪;夏季短促且不炎热。冬季一般时间可持续为当年11月份开始至第二年3月结束，这期间盛行偏北风，早晨和夜晚多烟雾、粉尘等且降雪较多、寒风刺骨。冰冻期可长达4个月，越偏向北方越寒冷，冬季持续时间也越长。在非降雪期，以晴天居多，寒冷且干躁。春、秋两季气候特点相似，春季一般是3月末或4月初至5月、9～10月为秋季。春季气温升高较快但不很稳定，昼夜温度起伏大，可谓是乍暖还寒。由于此时的温度波动大、复杂多变且冷暖交替频繁，常有“倒春寒”“春寒料峭”之说，另一个显著的气候特征是多沙尘、大风。春、秋两季的气候特征类似，但气候走向相反。秋季气温下降快，降水逐渐减少，降雨即为降温，俗语有“一场秋雨一场寒”的说法。秋季降水减少、晴天增、常形容为秋高气爽。但受低压和寒潮的影响，会出现大风且风速较快。夏季为6～8月，主要气候特点包括：日照强、天气炎热、干燥，多雨时期，暖湿气流活跃，闷热潮湿，有时会出现短时的暴雨、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。根据东北高寒地区的气候特点，建筑物必须保证良好的冬季防寒、保温、防冻性能，至于夏季隔热可不作为重点因素考虑。

东北高寒地区的居住建筑造型较为简单，结构形式单一，多以质朴、敦厚为主要的建筑特点，由于东北建筑多受厚重实体、构架性能、采暖设施三点的牵制，再加上地形平整、地面宽松等因素，为争取日照，使得东北民居的建筑单体大多为长方形的规则平面坐落。住宅的基本型多呈“两明两暗”方式，平面的变化基本上受开间的调整，所以在进深方向几乎没有凹进凸出。在居住要求上人们都希望所居住的房屋能够达到“冬暖夏凉”的室内环境，而且由于北方冬季比较寒冷，所以北方居民较为重视房屋的保温性能、房屋采光通风是否良好和采暖系统是否完善。并且屋内大多选择暖色系或选择一些中间色，根据季节的不同搭配不同色调的配饰，以达到视觉上的冷暖感受。〔1〕

二、东北高寒地区居住建筑平面设计

东北高寒地区建筑物的外墙面积通常占围护面积的百分之八十左右，在相同建筑面积下，外墙长度的增加，导致外墙面积也相应的增加，也就导致供热能源的消耗的增加。故在对高寒地区建筑设计时，首先应通过计算，选择适当的跨度以求在同样的建筑面积下最小的外墙长度，尽量使建筑物外形简单，减少曲折，以减少外围长度。

在高寒地区，更应充分利用日照，建筑物的朝向应尽量选择朝南，因冬季的主导风向为西北风，所以建筑物也应选择南侧开门，生产类建筑在考虑东西侧开门时，首选东侧，同时南侧设窗，走廊设置在北侧。同时也要考虑建筑物之间的间距问题，过大的间距不利于土地节约，过小的间距则会影响日照，所以在高寒地区间距也尤为重要。在建筑总平面布置和设计中，应充利用冬季日照，建筑物朝向尽量选择能够接触日光最多的方向，一般采用接近南北方向的朝向，充分利用太阳能，从节能角度考虑，太阳能是一种洁净的、可再生的资源，有利于节约常规能源，保护自然生态环境，实现可持续发;从卫生角度考虑，太阳辐射中的短波成分有强烈的杀菌防腐效果，室内有充足的日照对人体健康十分有利。多结合相关的太阳能利用技术，为在建筑设计中综合开发与利用太阳能创造必要条件。〔2〕

在建筑空间布局上，将主要使用空间设置在南向，辅助使用空间、交通空间设置在北向，例如，在住宅中，应将卧室（尤其是主卧）、客厅等，使用频繁且逗留时间长的房间设置在南向，光照较为充足，北向常放置厨房、卫生间、楼梯间、储藏间等次要房间，合理的安排空间布局，亦能提升居住者的舒适度。

高寒地区居住建筑主要应考虑冬季保温设计，建筑物的保温技术旨在阻止或者减少建筑物温度的消耗，通过一定的外围护结构和室内围护构件来减少热量的散失。在具体的设计过程中，必须要注意各类有利因素的运用和不利因素的防范。防止冷风的不利影响，通过门窗缝隙进入室内，形成冷风渗透，作用在围护结构外表面，使其对流换热系数增大，加大了外表面的散热量。选择有利的建筑体型与合适的平面，相比较而言，建筑物表面积越大，热损失则越多，建筑物应该尽量避免不规则结构，处理好平面与体型的关系，否则只会引起资源的浪费。房间应该考虑其保温与散热，房间的围护结构具有足够的保温性能，控制房间的热损失。建筑物具有舒适、高效的供热系统，供热的间歇时间不宜太长，以免夜间的室温达不到基本的热舒适标准。〔3〕

以我国齐齐哈尔市的住宅户型为例，由于地处我国北方严寒地区，主要考虑冬季保温，其热源主要依靠人工采暖，少量依靠日照采光获取一些热量。对于新建建筑与既有建筑，建筑墙体比较厚，多采取外墙外保温的方式，大多要加设保温板，例如聚苯板、玻璃棉板和岩棉板都具有比较好的保温效果，并且占用面积小，施工比较方便，所以使用比较普遍，并且户型大多以正南正北居多，比较重视房屋的采光效果，并要求门窗密封性较好，整体保温性能较好。

屋顶是每个建筑中的重要组成部分，它不仅关系到内部的使用功能，并且对整个建筑的外观也有很大的影響，屋顶一般分为平屋顶和坡屋顶，在设计过程中通常将各种设计形式相互结合，尤其在屋顶设计问题上十分复杂，既要考虑排水和防水问题，同时保温问题也尤为重要，而且越是复杂的屋顶设计其可能引发的问题越多。同时，屋顶不仅是建筑冬季的失热构件，而且是夏季受太阳辐射影响大的构件。屋顶作为蓄热体对室内温度波动起稳定作用，所以，住宅屋顶的保温性能好坏，不仅直接影响住宅的能耗情况，而且直接影响居民的热舒适性能。屋面保温层不宜选用密度较大、导热系数较高的保温材料，以免屋面重量、厚度过大;屋面保温层不宜选用吸水率较大的保温材料，以防屋面湿作业时因保温层大量吸水而降低保温效果。

三、东北高寒地区居住建筑形体处理

在建筑设计中，形体相互之间应和谐统一，不管是建筑本身，还是各个要素与整体之间，都要保证比例的协调。比例是研究建筑各个要素之间的问题，尺度就是研究建筑各个要素之间度量问题的。建筑基本的比例就是人们常见的长、宽、高，不同的尺寸会给人不一样的感觉。在住宅设计中，应处理好墙面、门窗，阳台等外立面可见构配件之间的关系。

建筑的外轮廓线能够反映出建筑物的整体线条及其细部的处理，应采用分明的轮廓线给建筑增添层次感。虚实与凹凸的处理对于建筑物的外观有着较大的影响，像门窗、阳台属虚的部分，视线可以穿过看到其内部，墙、柱则属实的部分，在设计时，应注意虚实的变换。在高寒地区，居住建筑立面常常表现为实大于虚的视觉效果，给人以心理上的厚重、坚实之感。

在建筑设计中，我们经常将所使用的颜色分为冷色与暖色两类。在我国东北高寒地区，北向的房间可大多选用暖色调，南向的房间可选用冷色调，改变居住者心理与视觉上对温度的感知。建筑与其周边的外部环境之间也存在着一定的热辐射作用，如：建筑物与建筑物之间，建筑物与周边环境之间，只是这种作用相对较小，是次要因素。不管房间的保温隔热措施做得如何好，如果打开门窗，外墙的内表面温度和室内空气温度立刻发生变化，其原因主要是由室外太阳辐射和室内外空气温度差造成的，因此改善建筑室内热环境的另一种最有效、最合理的方法是改善建筑物的外部环境。在设计时，不仅要观察整体布置是否合理，也需要考虑整体和局部的设计是否合理，是否协调统一。对于既有建筑可适当考虑调节外围护结构的外表面温度。现代居住建筑对于细节部分构造处理措施仍有待完善。

四、东北高寒地区居住建筑构造设计

由于东北高寒地区地理环境和气候条件比较特殊，易出现结霜，返霜等问题，而且能耗量比较大，在居住环境适宜性等问题上给居住建筑构造设计带来诸多问题。因此，在东北高寒地区居住建筑构造设计方面应考虑以下方面。

（一）减少建筑平面布局对结构的不合理限制

在有规律的建筑结构中，因为它的受力局限比较少，并且价格较低。因为不一样类型的建筑对于使用方面有很多不同的需求，所以对于建筑的设计和布置必须是丰富多彩的，不可以因为之前所规定的就提出不合理的需求，但是能够在满足要求的情况下，对其进行适当的调整。

（二）提高建筑舒适度

应从居住建筑的各个方面来考虑，主要包括装饰装修、给排水、暖通、空调、燃气、电气安装等，从建筑各个角度来考虑，建筑构造设计应该尽可能地满足建筑平面的使用要求并符合外观美的需求，建筑在建好并投入使用后，用户在居住和使用中觉得很舒服方便，这就是建筑构造优化设计的要点。所以，构造优化设计应该包括结构的良好选择，满足其合理性等，应当尽量提升其使用的舒适度，并把其当作建筑设计、结构设计的重要组成部分。

（三）建筑结构整体安全度

可以从两个角度来切入。一方面主要的影响包括其体型特征、柱网尺寸、层高以及抗侧力构件的位置等，另一个方面主要包括结构的布置、构件的截面、混凝土和钢筋强度等级及配筋等。结构优化设计应当思量到建筑各个部分，尤其是比较细小的部分，也不能忽略，令其中的每个部分都安全可靠并合理，保证每个结构体系的安全性，达到所规定的目标。所以，结构设计应满足整体的协调统一并以安全为主的原则。〔4〕

另外互联网技术的发达并越来越普遍的使用，计算机仿真技术在工程结构设计中的广泛应用，也为结构的安全性的提升保驾护航。由于计算机的高效率工作特点，可以充分利用计算机的优势，设计并建立出模型，提前进行可靠度的分析，完成结构安全规定的目标，达到预期效果。

（四）不同构件采用不同的安全系数

现在中国所使用的结构计算软件不能够精确地表现出现浇楼板的束缚作用，所以，从力学计算方面进行结构优化设计，对于它来说，它的安全指数就提高了不少。从另外一个方向来说，在对发生塌陷事件进行调查的时候发现，因为楼盖梁引发结构破坏的事件很少的，除非其所计算的原本就是错误的;从很多发生震害的事件中能够发现，因地震而发生的塌陷问题，很多都是因为墙、柱等率先受到破坏所导致的，而这些都是竖向构件，由此可以得出，竖向构件是导致塌陷的主要因素之一。研究发现，那样只会使建筑结构在许多地方出现不合理的现象。所以，在结构设计的时候，对于独立构件、静定结构和竖向构件应该选取大的数值，相反，则可相应的减小，既能减少预算，又能够保证结构更加安全可靠。

五、结语

宜人的居住建筑需要有功能合理的布局和美观性，同时也必须要有坚实的结构作保证。因此，为保证建筑美观并且结构合理，就要满足内外环境、建筑空间与建筑功能的相互结合;也要选择合理的结构形式和合适的结构材料，以保证结构的刚度、强度和稳定性。由于东北高寒地区独特的气候特征和地理位置，冬季气温偏低，需要房屋有足够的保温性，并且门窗应足够密实，采暖系统也应十分完善，同时也要有好的采光系统，足够的日照可以满足采暖系统所带来的部分不足，才能保证人们对居住条件的基本要求，虽然高寒地区夏季短促，但也要保证房屋有良好的通风。尤其高寒地区居住建筑首要满足保温，防止建筑物发生冻害。对于高寒地区居住建筑设计和结构设计问题还应不断的深入研究和不断优化，以提高舒适度和安全度为准则。

〔参 考 文 献〕

〔1〕谢丁寿.寒冷地区居住建筑节能设计研究〔J〕.中国化工贸易，2015，（35）.

〔2〕张剑华.对住宅建筑节能优化设计的探析〔J〕.河南建材，2014，（03）.

〔3〕万瑶敏.建筑节能优化设计策略研究〔J〕.江西建材，2014，（03）.

〔4〕刘刚.冻害对建筑物造成破坏的原因分析及防控措施〔J〕.科技致富向导，2014，（06）.

〔责任编辑：孙玉婷〕