基于模數化在建筑設計中的實用性研究

薛建偉 張曉東 楊儲瑜

（遼寧工業大學土木建筑工程學院 遼寧省錦州市 121001）

基于模數化在建筑設計中的實用性研究

薛建偉 張曉東 楊儲瑜

（遼寧工業大學土木建筑工程學院 遼寧省錦州市 121001）

本文在建筑設計中模數化實用性研究過程中，提出以建筑結構設計與室內重點細部空間設計中的模數化協調為重點，對模數在建筑設計中的應用進行實用性探究，以專業模數化重點解決使用中二次裝修拆改問題，是建筑設計中經濟環保綠色與業主實用的完美結合即“實用性模數設計”，為建筑設計人員在設計過程中提供參考。

模數化；實用性；建筑設計；模數協調

隨著人民生活水平的提高和社會的進步，人們對于建筑的結構和使用要求也會不斷的提升，從而加大了建筑設計師的設計難度。在建筑設計中，模數化是至關重要的一個設計理念，一個好的建筑設計師能夠靈活的應用模數化設計，不僅會使我們在建筑結構、美學、施工等多個方面同時受益，而且使得室內空間與建筑的整體結構緊密的結合起來，達到了建筑學與美學的和諧統一。

1 模數化設計簡介

模數是統一構件尺度的最小基本單位，人們在生產設計的過程中通過整數倍的增加或減少來確定尺寸。在設計過程中常用的模數類型有基本模數、擴大模數、分模數、模數數列。

在美學方面，著名建筑師柯布西耶認為數學比例產生的秩序是現代建筑精神的本源，通過對建筑、數學和人體比例的研究，在20世紀40年代創立了一套模數制系統，從人體尺度出發，把模數與數學規則聯系起來。這種模數繼承和發揚了空間建造中的一種精神：數字與人文的結合。雖然柯布西耶模數觀念由于有些原因導致其并不完善，但其思想方式是絕對正確和先進的，對現如今的所提倡的人體工程學具有重要的指導意義。

圖1 - 1 柯布西耶模數制系統

統一建筑模數，建筑構配件尺寸規格化，有利于裝配化施工和工業化生產。工業化生產相比普通的現場澆筑可以大量縮短施工時間，比如預制的樓板只需按照模數生產幾種特定的預制板；而且工廠生產的樓板質量比現澆的更有保障，且節約材料，也可達到更高的技術標準。模數化的建筑在生產過程中，不僅可以減少工程消耗和材料浪費、縮短工期等，更可以使建筑結構上升到美學高度，達到人的理性與自然的和諧統一。

2 建筑設計中的模數化

在建筑設計初期，設計師往往利用一定模數來擬定網格尺寸，一般常以建筑構件的中心線、邊線或偏中線位于網格線上，結構設計中的主要建筑結構如承重墻、柱、梁、門窗洞口等都應符合模數化的要求，嚴格遵守模數協調規則。充分發揮模數間的協調關系，對大量建筑中的尺寸關系進行模數協調。

圖2 - 1 模數網格實例

居住建筑中設計師為了提升其質量、居住舒適性、提高其生產效率和延長其使用壽命，住宅逐漸向工業化和標準化發展，而模數制度便是工業化和標準化的基礎。為了解決模數制度推廣限制和材料浪費問題，有學者研究出了一套科學的工業化的住宅模數協調系統，即基于SI體系的工業化住宅模數協調系統。該系統的構成包括三個部分：支撐體(或結構體)系統的模數協調、填充體系統的模數協調和模數網格系統。其主要通過模數手段解決支撐體系統和填充體系統這兩個小系統內部和它們相互之間的協調關系，然后借助模數網格系統來實現這種關系。

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，所以建筑的柱網都是3000mm的倍數。

3 實際工程中的模數協調

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

該工程結構類型為框架結構，設計規模為地下一層，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，六度抗震設防，設計使用年限為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。經過裝飾設計后，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。

在設計時考慮到這種情況，可以找到一種相互協調方法，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邊。這樣在辦公室內就剛好使用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 裝飾設計效果前后對比圖

由此可見，如果我們在設計過程中能夠優先考慮裝飾設計中的材料和規格，將結構布置進行微調，這樣不僅可以節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，比如在衛生間的設計中，如果能夠考慮到墻面磚的模數，結合人體工學要求，將開關、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 建筑設計后與二次裝修中拆改的矛盾問題及解決辦法

現如今，由于精裝修房的開發量較少，建設周期長，價格高或者裝修質量達不到要求，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。

根據模數化的實用性研究，將經濟環保綠色理念與業主實用原則相結合，即所謂的“實用性模數設計”，提出兩種解決方法：第一種，在確定業主、開發商、設計單位后，根據業主對裝飾的要求，裝飾設計和建筑設計同時進行，兩者共同協作、共同探討，設計出符合模數化的建筑結構。在這一過程中不僅將裝飾模數和建筑模數充分的應用，而且由于是符合模數的，后續的結構、施工、安裝等更加便利高效，這樣同時也避免了二次裝修。第二種是由于開發商粗裝修后留下的非模數化空間，使得后期精裝修設計難以符合模數化，可以將非承重結構尺寸進行調整，形成模數化的空間，或者靈活的應用分模數來進行精裝修的設計，這樣可以減少材料浪費和施工工序。

5 結語

模數化設計為建筑工業化和標準化奠定了堅實的基礎，同時為建筑施工提供了很大的便利，各類構件的規格化和模數化減少了設計和施工的工作量和構件的種類，使得整個建筑的生產過程變得方便和簡化，很大程度上節約了工程造價。但是，目前建筑設計人員只是追求了在結構上的模數化，并沒有充分考慮后續施工和裝飾的設計。造成了建筑設計和裝飾設計脫節的現象，這與模數化設計的根本宗旨是相違背的。因此設計人員應該具備整體大局觀和模數化意識，貫徹 “實用性模數設計”理念，從建筑的整個生產過程來考慮，不斷完善和應用模數化，是建筑工業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，遼寧工業大學土木建筑工程學院2015級建筑與土木工程專業在讀碩士，研究方向為結構工程設計與應用。

本文系2015年遼寧工業大學科技開發中心項目“新型模數化抗震住宅技術開發與研究”成果之一，項目編號：5021516。