刘容川，周启能，宋云昊 （合肥工业大学，安徽 合肥 230009）

1 前言

现阶段关于户型组合设计的研究大都基于混凝土结构住宅展开，关于装配式钢结构高层住宅的户型组合设计涉及较少，CSI理念在户型设计中的应用也较少。CSI理念、BIM技术、装配式钢结构高层住宅是我国建筑行业发展的趋势。近年来，国家发布了许多政策来促进上述领域发展。研究从装配式钢结构高层住宅的特点出发，融入CSI理念，以BIM模型为工具进行户型的优化设计研究。

2 CSI装配式钢结构高层住宅特点分析与利用

2.1 CSI住宅特点的分析与利用

CSI住宅的亮点在于填充体部分，即它的灵活性。CSI住宅的基础在于支撑体部分，即它的稳固性。作为一个能存在百年的住宅，其结构基础的耐久性是必不可少的。装配式钢结构建筑的高强度、轻自重、延性好、抗震能力强的特点能满足CSI住宅支撑体的要求。

优化后的户型应充分体现CSI住宅的可变性，充分利用住宅空间。其可变性体现在空间体量可变与填充结构可变上。填充结构如轻质可调节隔墙、整体可变型厨卫间、架空活动型地板、灵活的管线走向等。户型可借助填充结构变化来进行空间体量的变化，如空间的合并、分隔、迁移与调换。高度上，地板的抬升可形成其他可利用空间。设计时，应减少固定构件的使用，减少固定墙体，室内墙体更多使用轻质墙体，在保证隔音、保温等功能的前提下，灵活地改变室内居住结构。设计时，应保证更多区域可满足多种不同功能，以满足不同时期的不同需求。

在进行户型的优化设计时，应考虑到住户需求及家庭结构等问题，建立适应住户不同需求的户型设计方案与家庭全生命周期户型设计方案。

2.2 装配式钢结构建筑特点的分析与利用

装配式钢结构建筑具有轻质高强的特点，其高强的特点有利于减少承重墙数量、增加轻质内隔墙数量，从而使住户可以方便地改变内部空间结构。其质轻的特点，使其自重小，地震反应小。其具有较好的延性，可以吸收、耗散地震能量，预防脆性破坏，从而使CSI理念可以更好应用到建筑设计上，同时为轻质内隔墙的使用提供安全保障。

钢结构截面较小，室内可使用面积较大。装配式钢结构建筑的建造过程具有节能、节水、节地、节材、环保的特点，装配式钢结构建筑造价相对较低，具有一定的经济合理性。

在进行户型模块优化设计时，应体现“少规格，多组合”的理念，采用模数协调的方法实现功能空间和部品、部件的模数化、通用化、标准化，通过将标准规格的部品相互组合，形成多样的户型。

3 户型转变的社会因素分析

3.1 从住户角度进行分析与设计

在进行户型模块优化设计时，应考虑住户的私密性需求。卧室的私密性较强，在设置卧室时，应使其远离入户门，以减轻噪声对住户私密性需求的影响；卧室门应避免正对入户门，避免对视。床应放置在远离卧室门的一侧。卧室空间可与其他功能区间之间设置隔断并将卧室的地面抬升，来确保卧室的私密性与独立性。卧室门应尽量避免在客厅直接打开。卫生间也是私密性较强的空间，卫生间门应尽量避免在客厅直接打开。入户门正对卫生间门、如厕区在入门处也同样应避免。卫生间应进行动静分区，以保证静区的私密性与动区生活需求的满足。

在进行户型模块优化设计时，应考虑到归属感，使住宅的围透协调统一。既要避免住宅过度围合产生压抑感，又要避免过度通透消除归属感。考虑到家庭氛围，户型面积应适中，避免户型太大产生空虚感，户型过小产生压抑感。考虑到相对高度，住宅高度与户型面积应结合考虑，避免相对高度过低导致住户压抑紧张，高度过高导致亲切感缺失。

考虑到住户工作学习的需要，可设置工作空间。考虑到工作氛围问题与工作效率问题，工作空间需设隔断与其他空间分隔。

不同功能区间可合理叠加，运动空间占地大，休闲空间占地小，休闲空间等小空间可置于运动空间内部，实现活动范围大的功能空间与活动范围小的功能空间在空间上的叠加。根据家庭结构或住户喜好变化，一个功能区间可分隔为多个功能区间，多个功能区间也可合并成一个功能区间。

3.2 从经济合理性角度进行分析与利用

卧室、客厅等使用时间长的部分应朝阳设计，从而减少白天的照明用电。厨卫可相邻设计，以降低供水管线开支。户型面积应适中设计，不可只顾追求大面积，造成空间的浪费。

4 CSI装配式钢结构高层住宅户型优化设计实践

4.1 户型转变方案设计实践

进行户型转变方案设计的要求是将户型分为不变的外围结构体系、不变的厨卫空间以及可变的轻质板材三部分。户型转变的理论基础是以不变的部分为框架，利用可变的轻质板材来对不变部分进行分隔，从而得到不同的功能分区，得到满足不同需求的户型。

4.1.1 92平方米标准户型转化方案设计

图1以92平方米的装配式钢结构住宅标准户型为基础，经轻质内隔墙板移动，变换为图中两类户型。可变户型1适用于独居创业者利用住宅来满足居住需求与创业工作需求。该可变户型将标准户型的主卧与客厅合并为主要工作区，以满足职员办公占地大、所需环境明亮舒适的特点。书房设为办公室，用于创业者办公及商谈工作。公司工作时间主要为白天，所以将主要工作区设置在照明情况好的朝南方向，这样的布置可以减少照明用电，减少开支。因为日常居住区会使客户认为自己未被重视，所以办公室设在入户门处可以减少卧室、餐厅等日常居住区对客户的不良影响。工作区与居住区分隔明显，形成明确的动静区，从而减少两区之间的相互影响。阳台通风、光照环境好，可观景，所以阳台紧邻工作区，可充当职员的休息区，保证职员休息环境舒适，提高职员工作效率。可变户型2适用于青年一代离家后的二人居家庭或处于蜜月期的新婚夫妇。因为该类家庭，两人共用一间卧室，所以该可变户型仅需一间卧室。因为主卧照明好、面积大，可提升居住体验，所以我们将主卧保留。该类住户娱乐时间长，所以将次卧空间设置为娱乐空间，其与餐厅间无隔墙，可设镂空书架，减少空间压迫感，增加娱乐体验感。

图1 92平方米户型

4.1.2 125平方米标准户型转化方案设计

图2以125平方米的装配式钢结构高层住宅标准户型为基础，经过轻质内隔墙板的移动，变换为图中两类户型。可变户型1适用于三代同居家庭此类家庭青年一代学习压力大，学习环境要求苛刻；中年一代工作压力大，处于事业成长期；老年一代处于退休时期，需中年一代看护，可对家庭起居提供帮助。与标准户型相比，本户型需改变卧室数目，书房可改为卧室供青年一代居住。由于书房面积较小，影响居住体验，可减小相邻卧室的面积，以保证青年一代房间的舒适性。实施户型转变方案时，应严格比对户型转变图纸与BIM模型，避免返工。可变户型2适用于二孩政策背景下，第一胎与第二胎年龄相差较大的家庭，这样的家庭青年一代的升学压力较大需要较大的学习空间，需要较为良好的休息环境，幼年一代年龄小，较吵闹。将主卧设置在远离次卧和工作空间的位置，可以减少幼年一代对青年一代学习、休息的干扰。

图2 125平方米户型

4.2 户型模块模数化优化实践

本研究以独立户型为出发点，将户型设计为标准的矩形模块或L型模块等，从而工厂化生产固定模块的所需构件，施工现场高效快速地进行拼装。建筑模数化问题是无法仅通过研究就解决的，要想实现建筑模数化，需要国家严格建立相关标准，从而保证批量生产的标准化建筑构件可持续售出，保证生产的产品不会积压在工厂中。本研究所做的模数化优化实践是对现有户型进行细微调整，使户型模块更加规整，建筑内部构件重复率更高。

如图3中的两个户型，左侧为安徽某高层住宅的户型平面图，右侧为经模数化优化的户型平面图。经研究，这两个户型共有三处可进行优化。图三1处通过将入户门南移，减少了单独生产的窄墙，将窄墙的生产转化为了已有长度墙体的生产，减少了生产墙体的种类，简化了施工步骤且更加经济。图3中2、3处除有上述优点外，还可增加卧室面积。

图3 户型模块模数化优化

5 结语

本文利用BIM技术对户型模块直观地进行分析研究，充分分析CSI理念与装配式钢结构住宅的特点，从户型转变方案与户型模块模数化两个方面上对户型模块的优化设计进行了研究，并在实践中对实际案例进行了优化设计。通过对住户需求、家庭情况等问题进行分析，保证了户型转变方案的科学性。通过对户型模块进行趋于规整的调整，我们对户型模块进行模数化优化。