基于可持續(xù)發(fā)展理念的模塊拼接式建筑研究初探

蔣舟源 陳瀚

摘要：隨著我國城市化進程的加快，人們對于建筑方式的改革和發(fā)展速度也有著要求，其中包括建筑建造速度是否可以跟上城市化發(fā)展速度，在建筑建造期間是否綠色環(huán)保可持續(xù)發(fā)展，建筑后期的維護是否方便，對于舊建筑的保留，改造和升級換代是否能做到均衡等等一系列問題。模塊拼接式建筑在提升社會效率，保護環(huán)境，建筑后期維護方便等方面比傳統(tǒng)建筑更為出色。模塊拼接建筑模式可以大大縮短施工時間，降低施工時候的環(huán)境污染，對于老舊建筑只需裝上預(yù)置連接件即可安裝相應(yīng)模塊，換下來的老舊模塊還可以回收利用，符合綠色可持續(xù)發(fā)展理念。

文章通過對基于可持續(xù)發(fā)展理念的模塊拼接式建筑進行思考，選擇國內(nèi)外有特色的設(shè)計案例進行分析，嘗試探索出適合我國國情且能夠推動我國可持續(xù)發(fā)展的模塊拼接建筑的設(shè)計思路，這對促進我國模塊拼接式建筑發(fā)展有著非常積極的意義。

關(guān)鍵詞：模塊化;可持續(xù)發(fā)展理念;拼接式建筑;設(shè)計方法

近些年來，隨著科技水平的進步和人們對環(huán)境保護的重視，裝配式建筑和具有可持續(xù)發(fā)展理念的建筑得到快速發(fā)展，加快建設(shè)新能源節(jié)能型社會是一項重要的國家政策，可持續(xù)發(fā)展理念與節(jié)能建筑的結(jié)合也成了一項重要的任務(wù)。建筑業(yè)屬于能耗較高的行業(yè)，在維護、運作以及建設(shè)等方面必須具備充足的能源。在世界能源消耗當中建筑能耗占比45-50%左右。我國處于住宅建設(shè)的熱絡(luò)期，建設(shè)規(guī)模在國內(nèi)甚至全球均是罕見的。據(jù)估計，到2020年中國還將增加三百億平方米左右的建筑面積，建筑能耗會對國內(nèi)能耗形成長時間的作用，所以發(fā)展節(jié)能建筑具有深遠的意義。因而，基于可持續(xù)發(fā)展理念的模塊拼接式建筑設(shè)計可以實現(xiàn)節(jié)省建造時間，降低建造成本，綠色環(huán)保的目的。

一、模塊拼接式建筑的基本概念及其特點

模塊建筑與拼接建筑相交融，從而變化出了模塊拼接式的建筑。模塊化建筑以模塊單元充當基礎(chǔ)預(yù)制部品，單元按照不一樣的建筑功能在車間生產(chǎn)成型，同時能夠在車間模塊單元當中配備建筑設(shè)施展開裝修，接著運送至項目現(xiàn)場，借助穩(wěn)固的連接構(gòu)成建筑整體。模塊化建筑預(yù)制占比能夠達到至少90%，同時模塊單元具備多樣化的形式，按照建筑設(shè)計以及用途來選取各類組合的單元，所以模塊建筑同建筑工業(yè)化對當代建筑柔性化以及模數(shù)化等需求最為吻合的，并且存在質(zhì)量優(yōu)良、施工高效、經(jīng)濟安全的優(yōu)點。

拼接式建筑是裝配式建筑的一種裝配方法，裝配式建筑體系可以根據(jù)材料和裝配方式分為各個不同的體系，它的大部分構(gòu)件是在工廠內(nèi)完工的，再運送到工地進行現(xiàn)場施工，用相對應(yīng)的大型工程機械進行組裝和連接，以此形成有完整功能的房屋或工裝建筑，在國外也叫工業(yè)化建筑或者產(chǎn)業(yè)化建筑。

模塊化建筑和裝配式建筑的共同點在于都是在制造廠房完成預(yù)制構(gòu)件的制作等大量生產(chǎn)工作，無須在施工現(xiàn)場制作，因此在施工現(xiàn)場只需進行拼接作業(yè)就可以了。們的區(qū)別就在于在工廠的完成度不同，所造成的施工現(xiàn)場的工序不同。模塊拼接式建筑即把兩種建造方式進行一種巧妙的結(jié)合，用裝配式的裝配方法應(yīng)用到模塊化建筑中，探究出一種新型的建筑方法。

模塊拼接式建筑具有以下三個特點：

一是質(zhì)量優(yōu)良。基于模塊化建筑的設(shè)計理念，每個模塊單元都是在車間制造的，在制造時可以參照工業(yè)生產(chǎn)的模式以及經(jīng)驗，借助新型部品來生產(chǎn)設(shè)備，選取標準化控制模式對誤差率展開管控，并且可以減少由于地理以及氣象等外部因素對施工質(zhì)量以及模塊單元造成的影響，同時生產(chǎn)以后能夠?qū)δK單元的品質(zhì)展開全面而細致地檢查，實現(xiàn)模塊單元質(zhì)量的保證。

二是施工效率相當高。借助標準化的制造以及流水線作業(yè)，各個工序能夠在車間當中一同生產(chǎn)，模塊單元以及連接構(gòu)建在運送至現(xiàn)場的規(guī)定位置以后，則能夠精準地安裝至建筑要求位置展開拼接，模塊單元拼接促使建造周期變短，連接構(gòu)建的安裝可方便以后更換模塊單元，使施工更高效。

三是可持續(xù)發(fā)展理念得以實現(xiàn)。綠色節(jié)能可持續(xù)發(fā)展的概念在模塊化建筑和裝配式建筑兩者體現(xiàn)得淋漓盡致。在施工過程中，開發(fā)人員可以開發(fā)和應(yīng)用優(yōu)質(zhì)、節(jié)能、環(huán)保、功能良好的新型建材，并加快對綠色建材的評估，鼓勵裝飾和保溫材料的綜合應(yīng)用，讓更多的高品質(zhì)的節(jié)能窗戶走進更多家庭，根據(jù)國家相關(guān)政策規(guī)定，凡是鋪張浪費的，質(zhì)量和實用性達不到國家標準的建筑材料會被國家強制下架，以此確?？沙掷m(xù)發(fā)展這一政策的實施。

模塊拼接建筑能夠促使建筑周期明顯變短，符合可持續(xù)發(fā)展的設(shè)計理念，未來如何進一步在模塊拼接式建筑領(lǐng)域?qū)⒖沙掷m(xù)發(fā)展設(shè)計理念發(fā)揮到極致，是建筑設(shè)計師們面臨的問題。

中國的建筑業(yè)也對高科技，新材料，信息化以及新能源展開大量探索。二十一世紀初期，我國擁有的第一套綠色可持續(xù)發(fā)展建筑是位于上海建筑科學(xué)研究院的生態(tài)辦公樓。該建筑當中運用大量新型產(chǎn)品以及科技，比如自然通風(fēng)設(shè)施以及保溫節(jié)能系統(tǒng)，太陽能空調(diào)，太陽能光伏發(fā)電技術(shù)，地暖系統(tǒng)，雨水回收系統(tǒng)等。

基于可持續(xù)發(fā)展理念的模塊拼接式建筑是可行的，在設(shè)計和選取材料上，遵循可持續(xù)發(fā)展理念，如在房子的屋頂裝上太陽能發(fā)電板，雨水回收系統(tǒng)等，達到可持續(xù)發(fā)展的目的。

二、模塊拼接式建筑案例分析

案例1：IMBOX

國內(nèi)的國產(chǎn)IMBOX是一站式，全過程，可移動的度假屋，可滿足假日市場的需求。設(shè)計和開發(fā)人員在開發(fā)旅游地產(chǎn)的時期發(fā)現(xiàn)：當前在旅游市場當中存在部分旅游資源多樣化的區(qū)域，因為缺失建設(shè)配套設(shè)施的能力以及優(yōu)質(zhì)的設(shè)計，造成這些景區(qū)無屋可住，影響了當?shù)芈糜螛I(yè)的發(fā)展。基于這種矛盾，IMBOX的設(shè)計開發(fā)團隊提出了IMBOX的構(gòu)想。IMBOX產(chǎn)品的設(shè)計和開發(fā)使原本因為沒有合適硬件條件而不能向大眾開放的旅游景區(qū)得到開發(fā)，促進了當?shù)氐陌l(fā)展。

為了確保產(chǎn)品的運輸方便，IMBOX的設(shè)計開發(fā)團隊通過密集包裝來限制度假屋的大小，為了滿足普通運輸車輛的需求和相關(guān)道路交通的規(guī)模，從而實現(xiàn)高度的產(chǎn)品移動性，以最低的成本獲得地理覆蓋性。當已包裝的盒子送至現(xiàn)場以后，盒子將按照本身的內(nèi)容擴展，從而獲取更為優(yōu)越以及充足的假期休閑空間。此類空間可變的密集包裝運輸?shù)脑O(shè)計模式，不但可以確保盒子的運送不會受到一次性包裝運送或運送的約束，同時能夠快速改變空間來獲取豐富的產(chǎn)品類型，存在更多的市場。設(shè)計小組把產(chǎn)品劃分成大量組件，同時按照客戶要求自行組合不一樣的組件，從而生產(chǎn)出存在本身特色的產(chǎn)品。此類模塊化組件的設(shè)計還確保將來可以更輕松地更換相應(yīng)的附件。

為了讓顧客更為方便地觀賞美景，并且轉(zhuǎn)變以往民眾對臨時居住空間的看法，其內(nèi)部主要同度假酒店的設(shè)計相關(guān)，著重于營造舒適的居住環(huán)境，度假氛圍和天然的觸感。室內(nèi)通常借助大落地窗以及暖色木材來裝飾。大型半戶外露臺以及面向景觀的床，可與大型的度假酒店相媲美。

案例2：非屋集成建筑

“非屋Fly Space”的設(shè)計方為重慶陌上桑。身為高度集成化的居住模塊，非屋由源頭上處置生態(tài)旅游面對大量問題。獨棟別墅小屋各類設(shè)施完備且僅為十八平方米，只要四個工人花費三日即可建成，整個過程不用大型設(shè)備機械的參與，同時無須展開二次裝修則能夠直接入住。

旅游的居住問題是限制生態(tài)休閑旅游的重要阻礙，在國家景點特別是生態(tài)敏感區(qū)域，通常是很難找到酒店客房的，帳篷又不能給游客帶來舒適的體驗。非屋住房的出現(xiàn)較好地補足生態(tài)旅游市場當中精品旅游的缺失。在較小的空間當中有起居室、臥室、浴室等。它不僅具有星級酒店級別的標準套餐，而且還帶來了新穎獨特的生活體驗。它打造全新的精品生活模式，同時轉(zhuǎn)變以往的居住狀態(tài)。與永久性磚混建筑物相比，對于目標地塊而言非屋住房并無地質(zhì)方面的需求，并無植被損害以及土地硬化的問題，而且并無排水等擴建工程，從而最大限度地減少了結(jié)構(gòu)對原始環(huán)境的影響。

非屋使用模塊化設(shè)計方法將主要居住空間分為四個部分。按照所有者的興趣以及場所的特征來設(shè)計建筑，構(gòu)建本身的住所空間。借助模塊化設(shè)計建設(shè)住宅的結(jié)果，則是高品質(zhì)以及豐富的特征與功能，低廉的建設(shè)成本以及較短的建設(shè)周期，它也符合國家對工業(yè)建筑發(fā)展的政策要求。

在建筑形態(tài)方面，非房屋共有三種基本樣式。用戶可以根據(jù)自己的需求將功能要求和建筑模型進行模塊化和組合，并為單獨的小屋建造自己的設(shè)備。非住戶可以按照本身的目的地，借助小型水力以及風(fēng)能發(fā)電機等，向本身的住宅展開電力轉(zhuǎn)化以及儲能，同時確保常規(guī)用電需求。借助污水處置設(shè)施以及先進的排污管道等，生活污水能夠滿足直排標準。在外部以及內(nèi)部裝飾材料上，非屋給予各類外部及內(nèi)部建筑材料供給用戶選取。不管是屋頂部分或是內(nèi)墻或外墻的材料，非屋都可以為用戶提供多種選擇，以充分考慮用戶的個人需求并構(gòu)建不同的非屋。

三、模塊拼接式建筑空間需求和設(shè)計原則

（一）空間需求

在可持續(xù)發(fā)展的理念下，模塊拼接式建筑在整個空間的需求上，分別是建筑整體的平面和室內(nèi)外的空間設(shè)計，就整體平面設(shè)計方面，無論是整個的個體還單獨空間的設(shè)計，都是基于現(xiàn)狀來實現(xiàn)的，模塊化本色的結(jié)構(gòu)和選材并不會對整個布局產(chǎn)生多少影響。

1.基于可持續(xù)發(fā)展的模塊拼接式建筑空間形態(tài)組合設(shè)計

模塊化拼接建筑物通常是以整個模塊的方式存在，而“模塊”卻是整個整體必不可缺的一部分。所以，我們以模塊銜接建筑的時候，多元化的模塊是整個設(shè)計過程必不可缺的一部分。模塊拼接式建筑的設(shè)計不僅僅注重每個模塊化單元的結(jié)構(gòu)，而且更重要的是擴展其組合和空間風(fēng)格與可持續(xù)發(fā)展理念是相符合的。

2.模塊拼接式建筑與可持續(xù)發(fā)展結(jié)合

模塊化拼接建筑物可以通過更改模塊化單元的不同組合來創(chuàng)建各種形式和功能的建筑物。從小型住宅建筑到適用于大跨度的建筑，從由一個或兩個模塊化單元組成的小型單體建筑，到由數(shù)百個模塊化單元組成的復(fù)雜建筑群，模塊拼接建筑也可以按照功能和規(guī)模產(chǎn)生不同的組合。

（二）設(shè)計原則

1.建筑外圍狀況的考察

外在條件包括對于建筑外觀的設(shè)計，對項目選址的確定，對項目地理位置、主導(dǎo)風(fēng)向、水文數(shù)據(jù)等的收集。總結(jié)歸納出合適的設(shè)計方案，包括對區(qū)位的分析，交通分析，地理位置的分析，人文區(qū)位的分析，經(jīng)濟區(qū)位的分析，從而確定整體的設(shè)計方向。收集項目的地理數(shù)據(jù)有助于對太陽能發(fā)電板，風(fēng)力發(fā)電機等環(huán)保設(shè)備的安裝方向的確認。水文數(shù)據(jù)則是可以對是否適合安裝小型水力發(fā)電機起到參考作用和排污系統(tǒng)的位置走向。

2.建筑內(nèi)部的設(shè)計原則

綠色材料的應(yīng)用大部分在室內(nèi)使用。通過設(shè)計窗戶，開的門洞來節(jié)約光照和空調(diào)暖氣的使用，考慮到建筑主體需要搬運，建筑的整體應(yīng)方便運輸，所有建筑的內(nèi)部應(yīng)設(shè)計的方便折疊與展開，家具方面以輕質(zhì)的家具為主，方便后期的搬運工作。

（三）模塊拼接式建筑中構(gòu)件之間的選材與連接方法

現(xiàn)階段中國在建筑方面的裝配率還沒達到原有的預(yù)期，其中問題很多，包括人們對這種建筑的信任度不高;以現(xiàn)有的技術(shù)這種建造方式的受理性能不理想;預(yù)制構(gòu)件的制造商對于精準度達不到國家標準;施工過程工人并沒有按照國家的施工標準去實施.其中影響最大的就是建筑的梁、柱等節(jié)點連接的問題，本節(jié)通過作者自己的構(gòu)想結(jié)合收集到的信息總結(jié)出一套適合在模塊拼接式建筑中適合的構(gòu)件連接方法。

本次討論的建材是木材與鋼，混凝土相比它的質(zhì)強比（質(zhì)量與強度的比例）是最好的，是混凝土的三倍，鋼材的三到四倍。木材作為優(yōu)良施工建材不僅僅可以降低基礎(chǔ)的建造成本，而且在一定程度上增加了抗震性能。木材富有彈性和延展性，也有很強的緩沖震蕩和沖擊力的作用，遇到劇烈的地質(zhì)運動，木結(jié)構(gòu)建筑相比于別的結(jié)構(gòu)的建筑也不會產(chǎn)生巨大的形變，可保證安全性。

在保證木材干燥的情況下同時完成相對于的防潮處理，木材的耐久性也是非常卓越的。木頭是不易傳熱的建材之一。使用木材來作為房子的建材與用紅磚瓦類建材的房屋相比，導(dǎo)熱系數(shù)差距三分之一，由此用木材造房屋可比磚砌類更等達到冬暖夏涼的效果，這對屋內(nèi)降溫與采暖可降低能源消耗有利。

四、結(jié)語

住宅作為人們生活中不可分缺失的一部分越來越受到人們的重視，模塊拼接式建筑設(shè)計提供了一種不一樣的設(shè)計思路，在可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略全面鋪開的當今社會，住房不僅是要做到堅固耐用，在一定程度上節(jié)能環(huán)保、綠色健康、可持續(xù)發(fā)展也成了一些硬性條件。

借助發(fā)掘項目本身的核心文化，促使城市價值增加，變成旅游的新地標，并且向人們給予更多的住房選擇和旅游選擇，在滿足人們多樣化消費需求的同時本文從社會背景、空間需求、人文要素以及空間營造、空間陳設(shè)處理等角度出發(fā)進行研究，探討這種建筑模式可施行的可行性。

當前愈來愈多的居住空間進行趣味性以及主體性的構(gòu)建。今后的居住空間設(shè)計受科技以及地理等諸多因素作用且存在多樣化價值。隨著全社會對可持續(xù)發(fā)展理念認識的加深，建筑設(shè)計師們及社會各方的一同努力，相信基于可持續(xù)發(fā)展理念的模塊拼接式建筑設(shè)計探索之路必將越走越遠。

參考文獻：

[1]李顯峰.裝配式鋼結(jié)構(gòu)模塊建筑設(shè)計與應(yīng)用[J].住宅產(chǎn)業(yè)，2019（10）：48-54.

[2]簡偉通.帶剪力墻的模塊化裝配整體式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計[D].廣州大學(xué)，2019.

[3]周錦昌.模塊化擬框架結(jié)構(gòu)拼接節(jié)點力學(xué)性能研究[D].華南理工大學(xué)，2018.

[4]李瑜.裝配式時代對裝配式建筑的認識和思考[J].磚瓦，2018（04）：73-74.

[5]李泳辰.裝配式背景下的模塊化住宅設(shè)計研究[D].青島理工大學(xué)，2018.