建筑模塊化設計

黃奕迅

（中機中聯工程有限公司，重慶400039）

建筑模塊化設計

黃奕迅

（中機中聯工程有限公司，重慶400039）

模塊化建筑是建筑工業化不斷發展的結果。它是一種新興的建筑生產形式，既可以提高營造效率，降低成本，同時還因能夠減少現場施工從而減少對環境的影響，顯著地縮短工期，這是其他建筑生產方式無法做到的。模塊化是一種組成構件比較復雜的建筑“總成”，但它的規格型號也不宜過多，否則不利于有效地組織生產。大規模建筑和標準化最能體現模塊化建筑優勢。

結構形式；標準化設計；組合手法；節材節能；建筑空間

0　引言

近年來，隨著全球經濟的發展，各式各樣的建筑形式，如雨后春筍般出現，建筑師得以創造出美好的新世界棲息地。全球經濟一體化的大背景下，中國與其他國家在社會、經濟、文化等各領域之間的合作與交流日益加強，但建筑建造周期長，施工效率低下，造價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造體系，該體系是以一個或多個模塊進行拼接，組合使用，通過工廠化的預制生產，完成后運輸至現場，并且通過一定的方式連接組合使用的建筑模式。工業化的生產模式，相比于傳統建筑的營造方式，具有更加精良的工藝，更高的品質。

模塊化建筑，又稱空間體系的模塊式裝配建筑，它是由模塊構件組成的形式[1]。所有模塊均在工廠預制，所有的構件均保持一致的體態，但內部的空間，可以根據不同的功能需求，來進行組合拼接。通過多年的發展，模塊的形式已經從單一的方形模塊，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提出過具有模塊化概念的設計，柯布西耶提出了“抽斗式住宅”的設想，用堅固的材料做框架，在框架里，插入各式“盒子”，工廠預制，大小相當的模塊構件，就像在柜子上安放可以隨時插入或者抽出的抽斗一樣。提出“抽斗式住宅”建筑模式的動機可能很復雜，但有一點是明確的，就是把建筑承重結構和使用部分區分開來。讓結構與使用部分相脫離，這樣就能很容易改變自身的布置形式，更新使用部分構件。

由黑川紀章牽頭的Nakagin塔（圖1），也是一次非常有名的社會實驗，它包括了140個預制的膠囊獨立塔。每一個膠囊都是一個獨立的小型公寓。這種基本的預制模塊建造的建筑簡單而又聰明，每一個艙體間關系看起來似乎十分隨意，沒什么規律可循，完全不同于一般的現代主義建筑邏輯標準。而且整個建筑外輪廓錯落多變，顯示出一種獨特的藝術風格。一個優雅的抽象設計概念，通過設計師的手，把它變成了一個實實在在的建筑，不斷地生長，不斷地壯大，給當時的建筑行業帶來了強烈的震撼。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。這也開創了一種新的模式“高層插入式住宅”。膠囊獨立塔也成為了模塊建筑的一個里程碑。

Nakagin塔建成時，曾經引起了建筑界的熱烈討論，因為這座大樓打破了以往建筑結構的概念。由于整座大樓都由相同的預制箱體吊裝而成，使得各個部分之間都相對獨立，而且方便拆卸，由于他只提供一個相互結合的架子，只是外觀上看上去仍是一個建筑罷了。通過這種對結構的新探索，便想出人們試圖打破建筑結構的思想，這已不是紙上談兵，而是真真切切實現了的建筑形式。

圖1　中銀倉體大廈

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用最廣泛，同時也是最典型的一種設計形式，方形的盒子以它簡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，迎合了建筑輪廓簡潔的發展趨勢。

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制的盒子狀構件。盒子，顧名思義就是方形的盒子構件，構件由頂板、地板還有四面墻體板組成，是一個六面體，因外形酷像盒子，而得名“盒子構件”，同時也有叫空間構件[2]、艙體構件或者方形構件的。

“方盒子”是再簡單不過的形體，很難讓人產生什么聯想，且多少有些乏味，但經過多年的發展，盒子式建筑，出現了許多新形式的建筑。例如用集裝箱造房子（圖2），既經濟又環保，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、設計師和藝術家的喜愛，它擁有多變的形式和自由的組合。

我們把集裝箱作為一個獨立的單元，把其他非集裝箱的部分作為附加構件。這樣的區分有利于我們集中研究集裝箱組合的基本規律。但附加構件也是非常重要的，它們起到了提供人們工作與居住的條件。箱體建筑設計能夠通過基本單元和附件的組合，創造出如此豐富的變化。其中單元和結構的關系，值得我們好好研究。

3.1構成

設計過程其實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，即使是同一個盒子組成形式，由于盒子的位置不同、構件不同，也會有不同的變化。

3.2結構

采用獨立的結構體系的優點，就是我們在進行拼接設計的時候，結構體系對于建筑的影響相對較小，而且隨著功能復雜性的增加，建筑外形在不同的階段，也會呈現不同的形態。

3.3圍合形式

所有的圍合結構和空間均可以根據實際的使用情況進行重新設計，通過材料的替換得到不同的空間感受，所有的圍合結構在預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，可以根據使用情況進行定制設計。

而且通過對盒子式建筑的改造，能夠創新出很多的組合來，在標準尺度的模塊下，用戶可以更加自由地發揮自己的想象力，通過對材質的更換、創造、變形、產生，打破常規，使建筑師可以從組合等方面去拓展和挖掘美感，創造一種可以移動的建筑物。

4　模塊化建筑的可操作性

模塊化建筑的特點就是，較以往傳統的施工模式，模塊化的建筑會大大縮短施工周期，對于應急或者是有特殊要求的建筑，模塊化設計提供了可能。而且模塊化建筑的設計就是在選材和使用時，能夠最大限度地合理安排能耗與材料，用最小的代價，得到最大的回報[3]。由于模塊化建筑的工業生產程度較高，同大板房相比，總的用量可以節約10%～15%；同磚砌建筑相比，可以節約30%～50%；而且現場的施工量更少，幾乎可以減少一半以上，大大降低了工人的勞動強度，同時還可以減少惡劣氣候對施工的影響。

標準化設計，工業化生產，裝配化施工，一體化的裝修和信息化的管理，結合建筑模塊產業化的生產方式，環環相扣，推進技術創新，提高建筑品質。目前我國建筑業仍然是一個勞動密集型、粗放式經營的行業，還在依靠大量的人力來完成施工，不僅建筑質量、進度、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境污染。隨著我國人力成本的增長，人口紅利逐漸消失，建筑業勞動密集型的優勢不再，勞動力成本的倒逼、環境和資源的倒逼，都將迫使建筑企業走上產業化發展道路。

模塊化建筑有自己的特點，但同時應該注意它對人的心理活動的影響，因為臨時性和不穩定性，這既是它的優點，但有時會給人一種不牢靠的印象。我們應當盡可能消除它對人心理產生的不良影響，增加舒適和穩定性。同時應當注意新材料和新技術的運用，以及新工藝，它往往對建筑模式有著很深遠的影響，同時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，同時這也可能成為一個建筑發展的新方向。未來只需要一個抽屜式的框架，它能夠被自由地安放在任意的地方，人們出行可以帶著它，隨時隨地使用，空間可以根據使用的需求去變化、延伸、組合，使之適應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，會成為建筑領域一種重要的形式。

[1]劉先覺.現代建筑理論[M].北京：中國建筑工業出版社，2001：3-17.

[2]賈貝司.型和現代主義[M].北京：中國建筑工業出版社，2003：77-79.

[3]馬克·第亞尼.非物質社會—后工業世界的設計、文化與技術[M].藤守堯，譯.成都：四川人民出版社，1998：56-57.

[4]霍維國.盒子建筑與盒子衛生間[M].北京：中國建筑工業出版社，1984：38-42.

責任編輯：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，主要從事建筑設計工作。