建筑模塊化設(shè)計(jì)

黃奕迅

（中機(jī)中聯(lián)工程有限公司，重慶400039）

建筑模塊化設(shè)計(jì)

黃奕迅

（中機(jī)中聯(lián)工程有限公司，重慶400039）

模塊化建筑是建筑工業(yè)化不斷發(fā)展的結(jié)果。它是一種新興的建筑生產(chǎn)形式，既可以提高營(yíng)造效率，降低成本，同時(shí)還因能夠減少現(xiàn)場(chǎng)施工從而減少對(duì)環(huán)境的影響，顯著地縮短工期，這是其他建筑生產(chǎn)方式無法做到的。模塊化是一種組成構(gòu)件比較復(fù)雜的建筑“總成”，但它的規(guī)格型號(hào)也不宜過多，否則不利于有效地組織生產(chǎn)。大規(guī)模建筑和標(biāo)準(zhǔn)化最能體現(xiàn)模塊化建筑優(yōu)勢(shì)。

結(jié)構(gòu)形式；標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)；組合手法；節(jié)材節(jié)能；建筑空間

0　引言

近年來，隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各式各樣的建筑形式，如雨后春筍般出現(xiàn)，建筑師得以創(chuàng)造出美好的新世界棲息地。全球經(jīng)濟(jì)一體化的大背景下，中國(guó)與其他國(guó)家在社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、文化等各領(lǐng)域之間的合作與交流日益加強(qiáng)，但建筑建造周期長(zhǎng)，施工效率低下，造價(jià)高等一系列老問題依舊存在。

1　模塊化建筑的興起

模塊化建筑是一種新興的建筑構(gòu)造體系，該體系是以一個(gè)或多個(gè)模塊進(jìn)行拼接，組合使用，通過工廠化的預(yù)制生產(chǎn)，完成后運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)，并且通過一定的方式連接組合使用的建筑模式。工業(yè)化的生產(chǎn)模式，相比于傳統(tǒng)建筑的營(yíng)造方式，具有更加精良的工藝，更高的品質(zhì)。

模塊化建筑，又稱空間體系的模塊式裝配建筑，它是由模塊構(gòu)件組成的形式[1]。所有模塊均在工廠預(yù)制，所有的構(gòu)件均保持一致的體態(tài)，但內(nèi)部的空間，可以根據(jù)不同的功能需求，來進(jìn)行組合拼接。通過多年的發(fā)展，模塊的形式已經(jīng)從單一的方形模塊，延伸出了很多異性的組合方式，例如六邊形、蜂窩狀的形式，通過一定形式的組合，也能滿足功能與外形的和諧搭配。

2　模塊化建筑的形式

世界上多位著名建筑師都曾經(jīng)提出過具有模塊化概念的設(shè)計(jì)，柯布西耶提出了“抽斗式住宅”的設(shè)想，用堅(jiān)固的材料做框架，在框架里，插入各式“盒子”，工廠預(yù)制，大小相當(dāng)?shù)哪K構(gòu)件，就像在柜子上安放可以隨時(shí)插入或者抽出的抽斗一樣。提出“抽斗式住宅”建筑模式的動(dòng)機(jī)可能很復(fù)雜，但有一點(diǎn)是明確的，就是把建筑承重結(jié)構(gòu)和使用部分區(qū)分開來。讓結(jié)構(gòu)與使用部分相脫離，這樣就能很容易改變自身的布置形式，更新使用部分構(gòu)件。

由黑川紀(jì)章牽頭的Nakagin塔（圖1），也是一次非常有名的社會(huì)實(shí)驗(yàn)，它包括了140個(gè)預(yù)制的膠囊獨(dú)立塔。每一個(gè)膠囊都是一個(gè)獨(dú)立的小型公寓。這種基本的預(yù)制模塊建造的建筑簡(jiǎn)單而又聰明，每一個(gè)艙體間關(guān)系看起來似乎十分隨意，沒什么規(guī)律可循，完全不同于一般的現(xiàn)代主義建筑邏輯標(biāo)準(zhǔn)。而且整個(gè)建筑外輪廓錯(cuò)落多變，顯示出一種獨(dú)特的藝術(shù)風(fēng)格。一個(gè)優(yōu)雅的抽象設(shè)計(jì)概念，通過設(shè)計(jì)師的手，把它變成了一個(gè)實(shí)實(shí)在在的建筑，不斷地生長(zhǎng)，不斷地壯大，給當(dāng)時(shí)的建筑行業(yè)帶來了強(qiáng)烈的震撼。Nakagin塔在形式上與“抽斗式住宅”不同，它不是把模塊構(gòu)件插入框架的格子中，而是插在裝有電梯、管線的承重筒體上。這也開創(chuàng)了一種新的模式“高層插入式住宅”。膠囊獨(dú)立塔也成為了模塊建筑的一個(gè)里程碑。

Nakagin塔建成時(shí)，曾經(jīng)引起了建筑界的熱烈討論，因?yàn)檫@座大樓打破了以往建筑結(jié)構(gòu)的概念。由于整座大樓都由相同的預(yù)制箱體吊裝而成，使得各個(gè)部分之間都相對(duì)獨(dú)立，而且方便拆卸，由于他只提供一個(gè)相互結(jié)合的架子，只是外觀上看上去仍是一個(gè)建筑罷了。通過這種對(duì)結(jié)構(gòu)的新探索，便想出人們?cè)噲D打破建筑結(jié)構(gòu)的思想，這已不是紙上談兵，而是真真切切實(shí)現(xiàn)了的建筑形式。

圖1　中銀倉(cāng)體大廈

3　模塊化建筑的主要成員——盒子式建筑

圖2　集裝箱建筑案例

盒子式建筑是模塊化建筑體系中應(yīng)用最廣泛，同時(shí)也是最典型的一種設(shè)計(jì)形式，方形的盒子以它簡(jiǎn)潔的外觀和合理的使用功能，滿足了模塊化建筑的所有條件，迎合了建筑輪廓簡(jiǎn)潔的發(fā)展趨勢(shì)。

盒子式建筑是用鋼筋混凝土、鋁材、木料、玻璃鋼及塑料等材料預(yù)制的盒子狀構(gòu)件。盒子，顧名思義就是方形的盒子構(gòu)件，構(gòu)件由頂板、地板還有四面墻體板組成，是一個(gè)六面體，因外形酷像盒子，而得名“盒子構(gòu)件”，同時(shí)也有叫空間構(gòu)件[2]、艙體構(gòu)件或者方形構(gòu)件的。

“方盒子”是再簡(jiǎn)單不過的形體，很難讓人產(chǎn)生什么聯(lián)想，且多少有些乏味，但經(jīng)過多年的發(fā)展，盒子式建筑，出現(xiàn)了許多新形式的建筑。例如用集裝箱造房子（圖2），既經(jīng)濟(jì)又環(huán)保，只要處理好保溫隔熱等問題，作為度假小屋、家庭空間延伸、臨時(shí)住宅是再合適不過的。而且集裝箱本身的材料美感，也深受許多建筑師、設(shè)計(jì)師和藝術(shù)家的喜愛，它擁有多變的形式和自由的組合。

我們把集裝箱作為一個(gè)獨(dú)立的單元，把其他非集裝箱的部分作為附加構(gòu)件。這樣的區(qū)分有利于我們集中研究集裝箱組合的基本規(guī)律。但附加構(gòu)件也是非常重要的，它們起到了提供人們工作與居住的條件。箱體建筑設(shè)計(jì)能夠通過基本單元和附件的組合，創(chuàng)造出如此豐富的變化。其中單元和結(jié)構(gòu)的關(guān)系，值得我們好好研究。

3.1構(gòu)成

設(shè)計(jì)過程其實(shí)就是盒子功能化的過程，同樣的集裝箱，如果加入走道、客廳、餐廳、臥室等功能元素，即使是同一個(gè)盒子組成形式，由于盒子的位置不同、構(gòu)件不同，也會(huì)有不同的變化。

3.2結(jié)構(gòu)

采用獨(dú)立的結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)點(diǎn)，就是我們?cè)谶M(jìn)行拼接設(shè)計(jì)的時(shí)候，結(jié)構(gòu)體系對(duì)于建筑的影響相對(duì)較小，而且隨著功能復(fù)雜性的增加，建筑外形在不同的階段，也會(huì)呈現(xiàn)不同的形態(tài)。

3.3圍合形式

所有的圍合結(jié)構(gòu)和空間均可以根據(jù)實(shí)際的使用情況進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，通過材料的替換得到不同的空間感受，所有的圍合結(jié)構(gòu)在預(yù)制廠與模塊同期制作，利用同樣的模塊得到不同的形式，滿足聲、光、熱等要求的前提下，可以根據(jù)使用情況進(jìn)行定制設(shè)計(jì)。

而且通過對(duì)盒子式建筑的改造，能夠創(chuàng)新出很多的組合來，在標(biāo)準(zhǔn)尺度的模塊下，用戶可以更加自由地發(fā)揮自己的想象力，通過對(duì)材質(zhì)的更換、創(chuàng)造、變形、產(chǎn)生，打破常規(guī)，使建筑師可以從組合等方面去拓展和挖掘美感，創(chuàng)造一種可以移動(dòng)的建筑物。

4　模塊化建筑的可操作性

模塊化建筑的特點(diǎn)就是，較以往傳統(tǒng)的施工模式，模塊化的建筑會(huì)大大縮短施工周期，對(duì)于應(yīng)急或者是有特殊要求的建筑，模塊化設(shè)計(jì)提供了可能。而且模塊化建筑的設(shè)計(jì)就是在選材和使用時(shí)，能夠最大限度地合理安排能耗與材料，用最小的代價(jià)，得到最大的回報(bào)[3]。由于模塊化建筑的工業(yè)生產(chǎn)程度較高，同大板房相比，總的用量可以節(jié)約10%～15%；同磚砌建筑相比，可以節(jié)約30%～50%；而且現(xiàn)場(chǎng)的施工量更少，幾乎可以減少一半以上，大大降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)還可以減少惡劣氣候?qū)κ┕さ挠绊憽?/p>

標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，工業(yè)化生產(chǎn)，裝配化施工，一體化的裝修和信息化的管理，結(jié)合建筑模塊產(chǎn)業(yè)化的生產(chǎn)方式，環(huán)環(huán)相扣，推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新，提高建筑品質(zhì)。目前我國(guó)建筑業(yè)仍然是一個(gè)勞動(dòng)密集型、粗放式經(jīng)營(yíng)的行業(yè)，還在依靠大量的人力來完成施工，不僅建筑質(zhì)量、進(jìn)度、成本無法得到有效控制，更帶來了資源、能源的大量消耗和環(huán)境污染。隨著我國(guó)人力成本的增長(zhǎng)，人口紅利逐漸消失，建筑業(yè)勞動(dòng)密集型的優(yōu)勢(shì)不再，勞動(dòng)力成本的倒逼、環(huán)境和資源的倒逼，都將迫使建筑企業(yè)走上產(chǎn)業(yè)化發(fā)展道路。

模塊化建筑有自己的特點(diǎn)，但同時(shí)應(yīng)該注意它對(duì)人的心理活動(dòng)的影響，因?yàn)榕R時(shí)性和不穩(wěn)定性，這既是它的優(yōu)點(diǎn)，但有時(shí)會(huì)給人一種不牢靠的印象。我們應(yīng)當(dāng)盡可能消除它對(duì)人心理產(chǎn)生的不良影響，增加舒適和穩(wěn)定性。同時(shí)應(yīng)當(dāng)注意新材料和新技術(shù)的運(yùn)用，以及新工藝，它往往對(duì)建筑模式有著很深遠(yuǎn)的影響，同時(shí)能提升建筑的使用壽命。

5　模塊化建筑的展望

模塊化的建筑是集各種功能于一身的建筑，它很有可能改變我們的生活方式，同時(shí)這也可能成為一個(gè)建筑發(fā)展的新方向。未來只需要一個(gè)抽屜式的框架，它能夠被自由地安放在任意的地方，人們出行可以帶著它，隨時(shí)隨地使用，空間可以根據(jù)使用的需求去變化、延伸、組合，使之適應(yīng)不同的氣候條件和地域情況，以及不同人群的使用需求，以滿足大家對(duì)于生活的需求，改變建筑固定不變的形式。未來的模塊化建筑，會(huì)成為建筑領(lǐng)域一種重要的形式。

[1]劉先覺.現(xiàn)代建筑理論[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2001：3-17.

[2]賈貝司.型和現(xiàn)代主義[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2003：77-79.

[3]馬克·第亞尼.非物質(zhì)社會(huì)—后工業(yè)世界的設(shè)計(jì)、文化與技術(shù)[M].藤守堯，譯.成都：四川人民出版社，1998：56-57.

[4]霍維國(guó).盒子建筑與盒子衛(wèi)生間[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1984：38-42.

責(zé)任編輯：孫蘇

Architectural Modular Design

Modular architecture is the result of construction industrialization development.As a new architectural form,it can improve the work efficiency,reduce cost,abate the influence on climate for less site construction,and significantly shorten the construction period,which cannot be obtained by any other construction method.Modular construction is complex,but at the same time,its specifications should not be excessive,otherwise it's not conducive to effectively organize production.The advantages of modular architecture can be best reflected through large scale construction and standardization.

structure form；standard design；combination technique；energy saving;architecture space

TU-2

A

1671-9107（2015）12-0024-02

10.3969／j.issn.1671-9107.2015.12.024

2015-10-16

黃奕迅（1990-），男，貴州遵義人，本科，助理工程師，主要從事建筑設(shè)計(jì)工作。