基于模數(shù)化在建筑設(shè)計中的實用性研究

薛建偉 張曉東 楊儲瑜

（遼寧工業(yè)大學(xué)土木建筑工程學(xué)院 遼寧省錦州市 121001）

基于模數(shù)化在建筑設(shè)計中的實用性研究

薛建偉 張曉東 楊儲瑜

（遼寧工業(yè)大學(xué)土木建筑工程學(xué)院 遼寧省錦州市 121001）

本文在建筑設(shè)計中模數(shù)化實用性研究過程中，提出以建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與室內(nèi)重點細部空間設(shè)計中的模數(shù)化協(xié)調(diào)為重點，對模數(shù)在建筑設(shè)計中的應(yīng)用進行實用性探究，以專業(yè)模數(shù)化重點解決使用中二次裝修拆改問題，是建筑設(shè)計中經(jīng)濟環(huán)保綠色與業(yè)主實用的完美結(jié)合即“實用性模數(shù)設(shè)計”，為建筑設(shè)計人員在設(shè)計過程中提供參考。

模數(shù)化；實用性；建筑設(shè)計；模數(shù)協(xié)調(diào)

隨著人民生活水平的提高和社會的進步，人們對于建筑的結(jié)構(gòu)和使用要求也會不斷的提升，從而加大了建筑設(shè)計師的設(shè)計難度。在建筑設(shè)計中，模數(shù)化是至關(guān)重要的一個設(shè)計理念，一個好的建筑設(shè)計師能夠靈活的應(yīng)用模數(shù)化設(shè)計，不僅會使我們在建筑結(jié)構(gòu)、美學(xué)、施工等多個方面同時受益，而且使得室內(nèi)空間與建筑的整體結(jié)構(gòu)緊密的結(jié)合起來，達到了建筑學(xué)與美學(xué)的和諧統(tǒng)一。

1 模數(shù)化設(shè)計簡介

模數(shù)是統(tǒng)一構(gòu)件尺度的最小基本單位，人們在生產(chǎn)設(shè)計的過程中通過整數(shù)倍的增加或減少來確定尺寸。在設(shè)計過程中常用的模數(shù)類型有基本模數(shù)、擴大模數(shù)、分模數(shù)、模數(shù)數(shù)列。

在美學(xué)方面，著名建筑師柯布西耶認為數(shù)學(xué)比例產(chǎn)生的秩序是現(xiàn)代建筑精神的本源，通過對建筑、數(shù)學(xué)和人體比例的研究，在20世紀40年代創(chuàng)立了一套模數(shù)制系統(tǒng)，從人體尺度出發(fā)，把模數(shù)與數(shù)學(xué)規(guī)則聯(lián)系起來。這種模數(shù)繼承和發(fā)揚了空間建造中的一種精神：數(shù)字與人文的結(jié)合。雖然柯布西耶模數(shù)觀念由于有些原因?qū)е缕洳⒉煌晟?，但其思想方式是絕對正確和先進的，對現(xiàn)如今的所提倡的人體工程學(xué)具有重要的指導(dǎo)意義。

圖1 - 1 柯布西耶模數(shù)制系統(tǒng)

統(tǒng)一建筑模數(shù)，建筑構(gòu)配件尺寸規(guī)格化，有利于裝配化施工和工業(yè)化生產(chǎn)。工業(yè)化生產(chǎn)相比普通的現(xiàn)場澆筑可以大量縮短施工時間，比如預(yù)制的樓板只需按照模數(shù)生產(chǎn)幾種特定的預(yù)制板；而且工廠生產(chǎn)的樓板質(zhì)量比現(xiàn)澆的更有保障，且節(jié)約材料，也可達到更高的技術(shù)標準。模數(shù)化的建筑在生產(chǎn)過程中，不僅可以減少工程消耗和材料浪費、縮短工期等，更可以使建筑結(jié)構(gòu)上升到美學(xué)高度，達到人的理性與自然的和諧統(tǒng)一。

2 建筑設(shè)計中的模數(shù)化

在建筑設(shè)計初期，設(shè)計師往往利用一定模數(shù)來擬定網(wǎng)格尺寸，一般常以建筑構(gòu)件的中心線、邊線或偏中線位于網(wǎng)格線上，結(jié)構(gòu)設(shè)計中的主要建筑結(jié)構(gòu)如承重墻、柱、梁、門窗洞口等都應(yīng)符合模數(shù)化的要求，嚴格遵守模數(shù)協(xié)調(diào)規(guī)則。充分發(fā)揮模數(shù)間的協(xié)調(diào)關(guān)系，對大量建筑中的尺寸關(guān)系進行模數(shù)協(xié)調(diào)。

圖2 - 1 模數(shù)網(wǎng)格實例

居住建筑中設(shè)計師為了提升其質(zhì)量、居住舒適性、提高其生產(chǎn)效率和延長其使用壽命，住宅逐漸向工業(yè)化和標準化發(fā)展，而模數(shù)制度便是工業(yè)化和標準化的基礎(chǔ)。為了解決模數(shù)制度推廣限制和材料浪費問題，有學(xué)者研究出了一套科學(xué)的工業(yè)化的住宅模數(shù)協(xié)調(diào)系統(tǒng)，即基于SI體系的工業(yè)化住宅模數(shù)協(xié)調(diào)系統(tǒng)。該系統(tǒng)的構(gòu)成包括三個部分：支撐體(或結(jié)構(gòu)體)系統(tǒng)的模數(shù)協(xié)調(diào)、填充體系統(tǒng)的模數(shù)協(xié)調(diào)和模數(shù)網(wǎng)格系統(tǒng)。其主要通過模數(shù)手段解決支撐體系統(tǒng)和填充體系統(tǒng)這兩個小系統(tǒng)內(nèi)部和它們相互之間的協(xié)調(diào)關(guān)系，然后借助模數(shù)網(wǎng)格系統(tǒng)來實現(xiàn)這種關(guān)系。

公共建筑因其功能的多樣性和使用的開放性，從而對柱網(wǎng)尺寸有一定限制和特殊要求。比如在展覽建筑中的圖書館建筑，為滿足閱覽和書架排列的要求，對于模數(shù)要求是很嚴格的，因單個展位為邊長3000mm的正方形，展位間走道也是3000mm寬，所以建筑的柱網(wǎng)都是3000mm的倍數(shù)。

3 實際工程中的模數(shù)協(xié)調(diào)

盡管在建筑設(shè)計中是通過模數(shù)化設(shè)計與使用功能相結(jié)合的，但是結(jié)構(gòu)整體完工后留下的往往是非模數(shù)化的內(nèi)部空間，這樣就會造成室內(nèi)裝修材料很難與建筑結(jié)構(gòu)的整體模數(shù)相協(xié)調(diào)，這樣不僅造成了裝飾材料的浪費，而且使得室內(nèi)設(shè)計與建筑設(shè)計脫節(jié)，同時造成了室內(nèi)設(shè)計只是建筑結(jié)構(gòu)完工后附加上的一層表皮，影響了建筑的裝飾品質(zhì)和整體美觀，下面以某辦公樓為實例分析。

該工程結(jié)構(gòu)類型為框架結(jié)構(gòu)，設(shè)計規(guī)模為地下一層，地上三層，局部四層，總建筑面積為1122.62m2，層高為3.6米，建筑總高度為12.3m，本工程為多層民用建筑，耐火等級為二級，六度抗震設(shè)防，設(shè)計使用年限為50年。標準層平面布置圖見圖3-1。

在該建筑施工圖中辦公室一豎向距離為5600，走廊寬度為1800墻，間距離分別為5600和1600。按照如圖所示的施工圖施工后，進行裝飾裝修設(shè)計，如今市面上通常采用的地面磚有800×600和600×600，這里選用600×600。經(jīng)過裝飾設(shè)計后，地面磚布置為第一間辦公室需要100塊磚，但是其中至少20塊磚是需要切割的，同樣走廊里地面磚也是需要切割的，這樣的設(shè)計不僅造成了裝飾材料的浪費，增加了施工工序，而且裝飾效果不美觀。

在設(shè)計時考慮到這種情況，可以找到一種相互協(xié)調(diào)方法，比如可以將走廊隔墻向下方平移200墻，使得所有的都能夠齊柱內(nèi)邊。這樣在辦公室內(nèi)就剛好使用90塊磚，同時在走廊豎直方向上剛好放下3塊磚。裝飾設(shè)計前后效果對比如圖3-2所示。

圖3 -1 標準層平面布置圖

圖3 -2 裝飾設(shè)計效果前后對比圖

由此可見，如果我們在設(shè)計過程中能夠優(yōu)先考慮裝飾設(shè)計中的材料和規(guī)格，將結(jié)構(gòu)布置進行微調(diào)，這樣不僅可以節(jié)約各個方面的成本還可以達到更加美觀的效果。這樣的例子還有很多，比如在衛(wèi)生間的設(shè)計中，如果能夠考慮到墻面磚的模數(shù)，結(jié)合人體工學(xué)要求，將開關(guān)、洗手臺、燈具、鏡子等的位置布置的剛好符合墻面磚的尺寸，這樣不僅不用切割而且更加美觀。

4 建筑設(shè)計后與二次裝修中拆改的矛盾問題及解決辦法

現(xiàn)如今，由于精裝修房的開發(fā)量較少，建設(shè)周期長，價格高或者裝修質(zhì)量達不到要求，我們一般購置的房屋都需要進行二次裝修。而在二次裝修后造成的浪費、擾民和環(huán)境影響是不可估量的，所以如何避免二次裝修或二次裝修中拆改問題是亟待解決的。

根據(jù)模數(shù)化的實用性研究，將經(jīng)濟環(huán)保綠色理念與業(yè)主實用原則相結(jié)合，即所謂的“實用性模數(shù)設(shè)計”，提出兩種解決方法：第一種，在確定業(yè)主、開發(fā)商、設(shè)計單位后，根據(jù)業(yè)主對裝飾的要求，裝飾設(shè)計和建筑設(shè)計同時進行，兩者共同協(xié)作、共同探討，設(shè)計出符合模數(shù)化的建筑結(jié)構(gòu)。在這一過程中不僅將裝飾模數(shù)和建筑模數(shù)充分的應(yīng)用，而且由于是符合模數(shù)的，后續(xù)的結(jié)構(gòu)、施工、安裝等更加便利高效，這樣同時也避免了二次裝修。第二種是由于開發(fā)商粗裝修后留下的非模數(shù)化空間，使得后期精裝修設(shè)計難以符合模數(shù)化，可以將非承重結(jié)構(gòu)尺寸進行調(diào)整，形成模數(shù)化的空間，或者靈活的應(yīng)用分模數(shù)來進行精裝修的設(shè)計，這樣可以減少材料浪費和施工工序。

5 結(jié)語

模數(shù)化設(shè)計為建筑工業(yè)化和標準化奠定了堅實的基礎(chǔ)，同時為建筑施工提供了很大的便利，各類構(gòu)件的規(guī)格化和模數(shù)化減少了設(shè)計和施工的工作量和構(gòu)件的種類，使得整個建筑的生產(chǎn)過程變得方便和簡化，很大程度上節(jié)約了工程造價。但是，目前建筑設(shè)計人員只是追求了在結(jié)構(gòu)上的模數(shù)化，并沒有充分考慮后續(xù)施工和裝飾的設(shè)計。造成了建筑設(shè)計和裝飾設(shè)計脫節(jié)的現(xiàn)象，這與模數(shù)化設(shè)計的根本宗旨是相違背的。因此設(shè)計人員應(yīng)該具備整體大局觀和模數(shù)化意識，貫徹 “實用性模數(shù)設(shè)計”理念，從建筑的整個生產(chǎn)過程來考慮，不斷完善和應(yīng)用模數(shù)化，是建筑工業(yè)化和標準化的重要途徑。

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TU7

B

1007-6344（2017）01-0076-02

薛建偉（1992-），男，漢族，湖北荊州人，遼寧工業(yè)大學(xué)土木建筑工程學(xué)院2015級建筑與土木工程專業(yè)在讀碩士，研究方向為結(jié)構(gòu)工程設(shè)計與應(yīng)用。

本文系2015年遼寧工業(yè)大學(xué)科技開發(fā)中心項目“新型模數(shù)化抗震住宅技術(shù)開發(fā)與研究”成果之一，項目編號：5021516。