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装配式蒙古包结构设计分析

2021/01/15 阅读:

摘要:使用装配式建筑的形式,优化蒙古包的构造方式,使其拆装便利,可循环使用,设计更适合现代草原人居环境的装配式蒙古包,保障草原生态环境的可持续发展。运用田野考察方法分析得出内蒙古旅游景区“蒙古包式建筑”的缺陷,从理论研究和模型实验两方面对装配式蒙古包的功能、构造、形式、材料等进行较为系统的研究。采用传统蒙古包三段式结构与现代预制件结构相结合的构造方式,对装配式蒙古包的构造关系进行创新设计研究。针对当下草原人居环境功能与审美的双重需求,解决装配式蒙古包的构造方式、功能布局、保温隔热和自然采光等问题。设计出更适合内蒙古草原旅游的装配式蒙古包,为游客提供更舒适的人居环境和更优质的旅游体验。

关键词:蒙古包;三段式结构;装配式建筑;预制件结构

一、蒙古包

蒙古包这一名称来源于清朝,在满语中“BOO”是家的意思,取其谐音“博”,也就形成了蒙古包的名称,而蒙古族称之为“格日”,直到今天,蒙古国仍保留着这样的称谓方式。因为游牧经济独特的生产方式,要求蒙古包具备易建造和易搬迁的特质,只有通过不断的迁徙,才能获得外界更广阔的生产资料,蒙古族最终也得以繁衍生息。同时,蒙古包具有生态可持续的绿色理念,其材料环保,构造轻便,取之自然,用于自然,和谐统一,协调共生,与自然、人、牲畜共同形成了游牧生态系统。随着时代的发展,蒙古包这一建筑形式也在不断发展和演化,最终形成了智慧、生态、可持续的建筑形式。

(一)关于内蒙古旅游景区蒙古包的调研

经调查发现,现内蒙古旅游景区的蒙古包主要分为两类,一类是三段式木结构的传统蒙古包,另一类是砖混结构“蒙古包式”的现代建筑。随着时代的发展,前者阴冷、潮湿的居住环境逐渐显现出无法满足草原人居需求的短板,而后者只是浅显地模仿了蒙古包的外观样貌,长年扎根在草原上,对草原环境的伤害极大,丢失了蒙古包可移动的建筑特征和游牧的生态理念。随着内蒙古旅游业的发展,旅游景区中的蒙古包应该为游客提供更舒适的人居环境和更优质的旅游体验。
(二)缺陷分析

随着时代的发展,内蒙古多个旅游景区考虑到了传统蒙古包简陋,潮湿、昏暗的居住环境,不能满足游客的居住需求,为此修建了砖混结构的固定式蒙古包,形成了固定的建筑形式,几十年不变,但这与传统蒙古包截然不同,固定式的蒙古包不具备可移动和拆装便捷的属性,并且它的建筑污染也与蒙古包的生态理念背道而驰。

(三)传统蒙古包构造分析

传统蒙古包分为三段式结构,分别为架木体系(套脑、乌尼、哈纳)、苫毡体系(顶棚、幪毡、围毡)以及绳索体系(原料绳索、连体绳索、单体绳索)。安装蒙古包首先要确定门的位置,门的朝向一般为南。将门的位置定好后,开始编制围墙,选用当地的柳木条编制哈纳,哈纳扇相互之间采用皮钉打孔的方式串联,并结合绳索进行固定。哈纳扇确定好后制作蒙古包的顶部,首先选取四个方位的乌尼杆进行搭建,然后将乌尼杆围合成完整的顶面并一一对应在哈纳杆的交错节点上,最终顶起拱形的套脑完成蒙古包的搭建。

二、装配式蒙古包设计方案

(一)设计方案的提出

装配式蒙古包满足草原居住需求的同时也具备逐水草而居的可移动,可拆装的建筑特征。装配式蒙古包也继承了游牧的生态理念,其建筑材料、结构均可反复拆装,循环使用,与草原自然环境和谐统一,协调共生,保障草原生态环境的可持续发展见图1。装配式蒙古包进行了节点大样分析见图2。首先,因为考虑到草原特殊的生态环境,在建筑底部,采用木制基础层抬高建筑,以此来保护草原植被,不会因为建筑的建造而伤害草原植被,同时也改善了草原居住环境潮湿的问题,并且在建筑底部设置了挡水沿,防止了雨天的雨水倒灌问题;其次,在建筑的中部,装配式蒙古包的顶面与立面连接方式与传统蒙古包的连接方式不同,传统蒙古包乌尼与哈纳连接处是哈纳杆的顶端向外弯曲,接受顶部乌尼的下滑力并将其传给大地进行化解见图3,而装配式蒙古包的乌尼与哈纳连接处采用哈纳内凹的形式,使建筑的顶部和中部不在同一立面,这也使得雨天的雨水可以自然滑落到木制基础层,而不会浸湿覆盖物从而流入室内;最后,在建筑的顶部。将预制结构件与帆布及透明膜材料相结合,最大程度地吸收外界自然光,优化室内的光环境。

(二)方案优化设计

1.平面设计:装配式蒙古包根据游客功能和审美的双重需求对室内的功能布局也进行了优化设计,见图4。第一步,装配式蒙古包仍然延续了圆的空间形式,同时延续的还有蒙古族“尚圆”的观念,将一个基础的圆形空间进行开口取景,目的是将草原自然环境最大限度地融入室内空间;第二步,以同心圆为基础来划分人流动线及功能分区;第三步,在同心圆的基础上,设置双弧线隔断,通过轴线法则建构功能节点,并依据功能间的关联性进行布局。装配式蒙古包空间半径为3790mm,面积为45㎡见图5。分别设有休息区,起居室,办公区,吧台区,卫生间,衣帽间,洽谈区以及两个门厅。双弧线的隔断材料性质不同,休息区的隔断材料为木材,保护游客隐私,而洽谈区隔断为玻璃材质,可以最大限度纳入外界的自然景观,洽谈区的背面同时也用作电视背景墙,做到同一界面的多次利用。卫生间为干湿分区,将洗手台置于外侧,洗手间内部采用免水冲式马桶,真空收纳不设管线,无需水资源配合装配式建筑的移动、搬迁。空间中西侧和东侧设有简易的吧台区和办公区,分别满足游客的简餐和办公需求。2.结构节点设计:装配式蒙古包的预制件分为三项式和两项式见图6。三项预制件顶部与乌尼杆连接,底部与两根哈纳杆连接,均可通过预制件中心轴控制夹角的大小,乌尼与哈纳的夹角越大,装配式蒙古包的高度越高。在预制件的外侧设有圆形孔洞,采用预制圆环将横向所有预制件进行串联并统一固定。两项式预制件相较于三项式,缺少了顶部连接乌尼的部分。两项式预制件分别用于装配式蒙古包的顶部和底部,负责连接套脑和底部预制圆环,同样可以通过中心轴的旋转控制夹角的大小。哈纳扇之间也采用预制件进行连接,预制件的夹角越大,装配式蒙古包的跨度大,建筑低矮;反之跨度小,建筑高耸。哈纳扇拆装也较为便利,哈纳扇以扇为单位进行组合拆卸,保证了收纳和运输的便捷性。3.整体构造设计:装配式蒙古包的结构爆炸图见图7。首先,装配式蒙古包的预制件结构分为预制圆环、预制结构件和本土木材。预制结构件又分为三部分,顶部是两项式预制件,连接乌尼与套脑,通过乌尼与套脑的夹角确定装配式蒙古包的高度;中部连接哈纳与乌尼,通过哈纳相互之间的夹角确定装配式蒙古包的跨度,同时采用中部预制圆环的方式进行加固收紧。底部同样是两项式预制件,完成最终的哈纳收口,并且连接底部的预制圆环。

三、设计方案

(一)装配式蒙古包室内方案演示

以下是装配式蒙古包的室内空间呈现见图8~10。视角是由西向东,分别对办公区、洽谈区、休息区及远处的吧台进行绘制。采用简化设计的方式塑造空间,做到建筑轻便并使其最大程度地与自然对话。装配式蒙古包通过建筑的顶面及立面共同吸收外界的自然光。空间中所运用的材料和结构均可循环使用,空间本身也在传递逐水草而居的建筑文化特征。装配式蒙古包营地三维呈现:装配式蒙古包营地秉承了逐水草而居的游牧生活特征,它是一种动态的草原旅游过程,它可以在草原生态资源消耗了十分之一的情况下进行移动,保障草原的生态环境的可持续发展。其与单一定点式旅游景区或酒店不同,可以使游客在不同旅游营地和线路的游览过程中,领略不同的草原环境和文化情境,满足游客对于草原文化体验式探索以及游客回归大自然的渴望见图11~15。

(二)装配式蒙古包模型实验

1.制订模型方案:首先通过手绘和计算机软件结合的方式设计出装配式蒙古包的结构,然后采用3D打印技术制作结构预制件,因保证模型实验的可操作性,设计预制件孔径为1.5mm,模型壁厚为1.5mm。而乌尼杆和哈纳杆都采用3mm木棍,并将木杆手工削出1.3mm的榫头,保证木材与预制件连接的合理性。装配式模型整体的比例为1:24,模型高度为140mm见图16~19。装配式蒙古包的模型制作流程如下:首先,我们将预先打印好的预制结构件进行打孔并采用3mm的木棍将其连接,并保证其可旋转,具有一定的活动空间。其次,将购买的3mm木棍进行加工,将木棍的两头削减至1.3mm,为下一步连接预制件做准备,底部哈纳同理,然后将木棍的一端与顶部的套脑连接,另一端与中部预制圆环和预制结构件连接,同时哈纳一端与中部预制结构件连接,另一端与底部预制结构件连接。最后,根据平面布置图打印空间布局模型,并将其与之前制作好的装配式蒙古包结构相结合,最终完成了装配式蒙古包的模型制作。2.模型实验结果与分析:装配式蒙古包的结构设计是从逐水草而居的游牧生活方式出发,它具备了蒙古包便于拆装,可移动的建筑属性见图20。通过现代预制件结构与传统三段式结构相结合的方式,使其拆装便利,可循环使用,保障草原生态环境的可持续发展。从结构设计和蒙古包文化两方面,都具有一定的借鉴意义。

结语

对于装配式蒙古包拆装便捷性考量是结构设计的基本要求。通过田野调查发现内蒙古旅游景区中固定式蒙古包造成的草原生态环境破坏、内蒙古旅游形式单一,游客体验质量不佳以及文化资源开发欠缺等问题。采用文献阅读的方法分析得出内蒙古旅游景区问题的预制件结构拆装示意图及三视图。

作者:张彬杰 谷彦彬 杨正中 单位:内蒙古师范大学国际设计艺术学院

装配式蒙古包结构设计分析

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