模塊化建筑設(shè)計(jì)探析
——以喬莫肯雅塔國(guó)際機(jī)場(chǎng)臨時(shí)旅客航站樓方案設(shè)計(jì)為例

黃曉冬

(福建省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司 福建福州 350001)

0 引言

機(jī)場(chǎng)航站樓建筑一般為所在城市的標(biāo)志性公共建筑，不僅需要滿足使用功能要求，還需要表達(dá)所在城市的地域文化特色，實(shí)現(xiàn)技術(shù)和藝術(shù)的融合。本項(xiàng)目為投標(biāo)項(xiàng)目，依據(jù)任務(wù)書要求，采取裝配式建筑的設(shè)計(jì)手法，對(duì)此類建筑創(chuàng)作作了一些探索。

1 項(xiàng)目概況

位于肯尼亞內(nèi)羅畢郊區(qū)的喬莫肯雅塔國(guó)際機(jī)場(chǎng)，是一座生態(tài)化的國(guó)際性機(jī)場(chǎng)，距市中心15 min以上車程。本項(xiàng)目位于喬莫肯雅塔國(guó)際機(jī)場(chǎng)東南角。東面為新規(guī)劃航站樓，西面為舊航站樓，南面為消防站及貨運(yùn)站，北面為機(jī)場(chǎng)跑道，如圖1～圖2所示?；氐貕K良好，場(chǎng)地平坦。本項(xiàng)目的用地面積為22 000m2，建筑面積控制為10 000 m2以內(nèi)。

圖1 項(xiàng)目基地現(xiàn)狀

圖2 區(qū)位總平面圖

2 項(xiàng)目功能需求

(1)該項(xiàng)目為臨時(shí)航站樓建筑，設(shè)計(jì)年承載量為250萬(wàn)旅客。高峰時(shí)段的人流量估計(jì)：國(guó)際1600人，國(guó)內(nèi)350 人，過(guò)境750人。按C級(jí)服務(wù)設(shè)計(jì)。

(2)項(xiàng)目作為一個(gè)臨時(shí)性的航站樓建筑，使用年限僅為10年，且設(shè)計(jì)及施工期限5個(gè)月，要求設(shè)計(jì)方案具有較強(qiáng)的可實(shí)施性與經(jīng)濟(jì)性的統(tǒng)一。

(3)項(xiàng)目作為一個(gè)國(guó)家首都機(jī)場(chǎng)內(nèi)的航站樓建筑，雖然是臨時(shí)性的，但業(yè)主的要求較高，需要體現(xiàn)實(shí)用、高效、舒適、地域性，具有一定的標(biāo)志性。

(4)項(xiàng)目建筑面積限定1萬(wàn)m2以內(nèi)。按國(guó)內(nèi)的航站樓設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，至少需要25 000m2～30 000 m2面積，才能滿足高峰時(shí)段的人流量需求。因此，需要按照流線及服務(wù)要求制定方案框架，然后對(duì)平面功能進(jìn)行優(yōu)化組合，達(dá)到小于1萬(wàn)m2面積要求。

3 方案比較

方案1：非線性建筑

具有流線型的外形，富有現(xiàn)代感。但是由于本項(xiàng)目為臨時(shí)建筑，該方案的形體過(guò)于復(fù)雜，設(shè)計(jì)、施工難度較大，造價(jià)較高，不適用于本項(xiàng)目，如圖3所示。

圖3 方案1效果

方案2：裝配式模塊化方案一

采用裝配式模塊化設(shè)計(jì)，施工搬運(yùn)相對(duì)簡(jiǎn)單，且內(nèi)部空間較為豐富，但是該方案單元體形態(tài)不規(guī)則，沒(méi)有統(tǒng)一的模塊尺寸，不利于結(jié)構(gòu)形式選擇及柱網(wǎng)布置，無(wú)法在短期之內(nèi)完成施工，如圖4所示。

圖4 方案2效果

方案3：裝配式模塊化方案二

該方案的單元體形態(tài)規(guī)則統(tǒng)一，結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單，便于生產(chǎn)與拼裝，符合項(xiàng)目臨時(shí)性與可持續(xù)性的特征。且建筑造型與當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境和傳統(tǒng)民居元素相契合，通過(guò)最經(jīng)濟(jì)的手段，完整地表達(dá)裝配式的設(shè)計(jì)理念[1]，如圖5所示。

圖5 方案3效果

4 成果展示

成果鮮明體現(xiàn)裝配式建筑的實(shí)施邏輯，實(shí)現(xiàn)建筑功能與形式的統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)建筑與周邊環(huán)境的融合，探索了理性建筑的多樣化表達(dá)，如圖6～圖8所示。

圖6 建筑總平面圖

圖7 建筑鳥瞰圖

圖8 建筑效果圖

5 設(shè)計(jì)理念

本設(shè)計(jì)理念從機(jī)場(chǎng)航站樓的載體——結(jié)構(gòu)體系出發(fā)。為實(shí)現(xiàn)材料構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)、建筑快速搭建裝配的設(shè)計(jì)宗旨，航站樓整體采用單元模塊化的構(gòu)成形式。創(chuàng)作靈感取自于肯尼亞大草原金合歡樹，采用工字鋼和鋼柱組合而成的Y字形的傘狀結(jié)構(gòu)支架，形式上像是肯尼亞金合歡樹的枝干形態(tài)。大Y和小Y字型的結(jié)構(gòu)支架組合在一起，就連成了一片高大的樹林，和肯尼亞內(nèi)羅畢當(dāng)?shù)氐拇蟛菰痛蠡鹕胶椭C相融[2]。地域化的結(jié)構(gòu)形式，加上地域化的機(jī)場(chǎng)外形設(shè)計(jì)，使得新的機(jī)場(chǎng)航站樓更貼近當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境，具有當(dāng)?shù)厝宋奶厣?，如圖9所示。

圖9 設(shè)計(jì)理念分析

6 實(shí)施策略

本項(xiàng)目從當(dāng)?shù)氐赜蛉宋募吧鷳B(tài)中總結(jié)提煉最小單元模塊，通過(guò)基于模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化的組合與復(fù)制設(shè)計(jì)，形成復(fù)雜使用功能要求與造型融為一體的模塊化建筑。具有便于工廠化制造、便于現(xiàn)場(chǎng)裝配式施工，以滿足規(guī)定面積、造價(jià)、工期的要求。項(xiàng)目可基本無(wú)損化拆除，并靈活組合成其他實(shí)用功能的建筑。

6.1 地域性表達(dá)

肯尼亞擁有得天獨(dú)厚的草原自然風(fēng)光。東非大裂谷、國(guó)家地質(zhì)公園等旅游觀光景點(diǎn)聞名世界。此外，當(dāng)?shù)胤侵尢厣拿窬有问絼e具一格，具有濃烈的地域文化特色。東非大裂谷層巒疊嶂的丘陵地形、肯尼亞傳統(tǒng)民居的人字型及圓錐形坡屋頂、肯尼亞大草原上金合歡樹的外形，均給予我們?cè)O(shè)計(jì)的靈感。通過(guò)確定合理柱網(wǎng)結(jié)合高低錯(cuò)落的傘狀結(jié)構(gòu)支架，并將Y形的結(jié)構(gòu)支撐進(jìn)行延伸，在屋頂?shù)钠鹿忍幵黾恿艘粋€(gè)雙坡屋頂，保證了結(jié)構(gòu)造型的完整性，同時(shí)也給建筑增加了頂部采光窗。此種剖面形式，體現(xiàn)了肯尼亞傳統(tǒng)建筑風(fēng)格，融合了傳統(tǒng)圖案、色彩及肌理，彰顯出地域性和天然的效果，如圖10～圖11所示。

圖10 肯尼亞當(dāng)?shù)仫L(fēng)景

圖11 建筑效果圖

6.2 模塊化設(shè)計(jì)

輕質(zhì)金屬材料擁有可移動(dòng)、可拆卸、可循環(huán)使用三大特點(diǎn)。在模塊化基礎(chǔ)上，我們注重設(shè)計(jì)的彈性，對(duì)模數(shù)進(jìn)行多樣化的控制。建筑各部分構(gòu)件均采用模塊化標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)生產(chǎn)建造方式，希望用最簡(jiǎn)潔的手法塑造豐富的建筑效果[3]。

(1) 建筑采用標(biāo)準(zhǔn)空間單元的復(fù)制組合，形成滿足使用功能與造型要求的建筑空間。

(2)結(jié)構(gòu)部分均為標(biāo)準(zhǔn)尺寸的鋼柱、鋼架、鋼梁，可直接進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)裝配，如圖12所示。

圖12 結(jié)構(gòu)拆分示意圖

(3)建筑屋頂部分采用直立鎖邊金屬屋面系統(tǒng)；外立面采用玻璃幕墻、木格柵等材料。

(4)建筑內(nèi)部的構(gòu)件、家具、設(shè)施，均采用模數(shù)化、標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)邏輯，采用輕質(zhì)隔墻板與玻璃隔斷，方便生產(chǎn)與運(yùn)輸，并且可快速完成裝配、搭建、拆卸；造價(jià)低，靈活性高，如圖13所示。

圖13 建筑內(nèi)部構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化示意圖

(5)單元體的結(jié)構(gòu)形式在未來(lái)可以靈活使用，建筑材料全部采用金屬節(jié)點(diǎn)螺栓連接，因此實(shí)現(xiàn)建筑的快速搭建，如圖14所示。由于連接全部采用金屬節(jié)點(diǎn)，因此航站樓擁有靈活的裝配方式，建成后，依然可根據(jù)后期機(jī)場(chǎng)不同的功能需求進(jìn)行重新組裝，形成不同功能需求的新空間，如住宅、廠房等。

圖14 單元體結(jié)構(gòu)形式示意圖

6.3 營(yíng)造舒適的使用空間

環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、可持續(xù)性，是這個(gè)項(xiàng)目在設(shè)計(jì)方面的三條原則，也是本項(xiàng)目在設(shè)計(jì)過(guò)程中必須強(qiáng)調(diào)的內(nèi)容。天氣條件和溫度，是機(jī)場(chǎng)可持續(xù)性設(shè)計(jì)中需考慮的主要問(wèn)題[4]。

(1)內(nèi)羅畢位于赤道附近低緯度地區(qū)，太陽(yáng)高度角較大，因此，此種形式的天窗恰好避免了太陽(yáng)的直射，讓室內(nèi)大空間的光照分布更加均勻。在夜晚，室內(nèi)的燈光從采光窗映出，形成一條條光帶，從飛機(jī)上看，亦是獨(dú)特的景致，如圖15所示。

圖15 天窗采光示意圖

(2)內(nèi)羅畢位于高海拔地區(qū)，四季如春，氣候宜人，因此，可以降低對(duì)采暖和制冷的需求，天然通風(fēng)，讓乘客感受肯尼亞大草原的新鮮氣息。

(3)航站樓面積較為緊湊，為增大公共空間，在航站樓的南北兩側(cè)做了大尺度的出挑屋檐，形成東西向兩條通廊，增加乘客的等候區(qū)域，也給未來(lái)建筑的功能擴(kuò)展提供了預(yù)留空間，如圖16所示。

圖16 出挑屋檐效果圖

(4)“整體連續(xù)的單元流動(dòng)空間”—在建筑內(nèi)部各區(qū)塊自西到東，形成入口辦票綜合大廳、安檢廳、候機(jī)廳、功能辦公體、貴賓區(qū)五大空間節(jié)奏。航站樓屋頂?shù)恼劬€形式，恰好呼應(yīng)了內(nèi)部功能的衍伸遞進(jìn)關(guān)系，形成疊加的流動(dòng)性空間規(guī)模氣勢(shì)，極大地激發(fā)本建筑公共區(qū)域的尺度感染力。同時(shí)，通過(guò)上述五大空間錯(cuò)落的韻律關(guān)系，形成功能區(qū)域精巧舒適的特點(diǎn)，使不同需求都能享受舒暢自由的觀感體驗(yàn)。

7 結(jié)語(yǔ)

航站樓建筑具有流線復(fù)雜、工藝復(fù)雜、空間舒適性要求高的特點(diǎn)。本項(xiàng)目方案設(shè)計(jì)，在限定的面積及時(shí)間內(nèi)通過(guò)模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，塑造地域性與使用功能相融合的臨時(shí)性建筑，滿足了工業(yè)化生產(chǎn)、裝配式建造的眾多要求，探索了模塊化建筑理性的多樣化表達(dá)。