關(guān)于集裝箱建筑的特征分析與發(fā)展思路

楊 賢 梅

(揚州高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校，江蘇 揚州 225000)

0 引言

建筑業(yè)，這個近30年來被認為是中國經(jīng)濟發(fā)展引擎的支柱產(chǎn)業(yè)，如今卻因為其生產(chǎn)方式和建造模式的裹足不前，成為了導(dǎo)致我國環(huán)境惡化、霧霾嚴重的罪魁禍?zhǔn)字弧?017年3月，住建部官網(wǎng)發(fā)布《建筑節(jié)能與綠色建筑發(fā)展“十三五”規(guī)劃》要求：把節(jié)能及綠色發(fā)展理念延伸至建筑全領(lǐng)域，到2020年，城鎮(zhèn)新建建筑中綠色建材應(yīng)用比例超過40%，城鎮(zhèn)裝配式建筑占新建建筑比例超過15%。在國家大力提倡節(jié)能減排的政策背景下，建筑業(yè)正積極朝著綠色建筑和建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展轉(zhuǎn)型。集裝箱建筑深度契合“創(chuàng)新，協(xié)調(diào)，綠色，開放，共享”發(fā)展理念，隨著相關(guān)政策、標(biāo)準(zhǔn)的不斷完善，將進入重大發(fā)展機遇期。

1 集裝箱建筑概述

集裝箱建筑是指利用廢舊集裝箱或者新集裝箱進行組合、搭接的新興裝配式建筑體系，具有能耗低、污染小，抗震性能好，施工周期短，回收率高等一系列優(yōu)點，大限度實現(xiàn)了節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材的目標(biāo)，被美國商業(yè)周刊評選為“最有可能改變?nèi)祟愇磥砩罘绞降?0項重要發(fā)明”之一。集裝箱建筑由于其低碳性和靈活性被不少建筑師所青睞，在美國、英國、日本、法國等國家，已被廣泛地用于住宅、博物館、辦公樓、展館和其他各類創(chuàng)意建筑。盡管集裝箱建筑技術(shù)起步于歐美，但我國憑借集裝箱工業(yè)堅實基礎(chǔ)及建筑產(chǎn)業(yè)引領(lǐng)地位，在集裝箱建筑技術(shù)研究與推廣應(yīng)用領(lǐng)域已實現(xiàn)彎道超車。中集集團首創(chuàng)“鋼結(jié)構(gòu)集成模塊建筑體系”，在不需要水泥和鋼結(jié)構(gòu)作為主體支撐的情況下，模塊之間通過連接螺栓固定，可實現(xiàn)自我堆疊至20層以上，目前在英國、歐洲、澳洲、美國、日本等國家或地區(qū)推廣應(yīng)用，全球交付集裝箱建筑已超過百萬平方米，共25 000多套房間，合作伙伴包括希爾頓、洲際、萬豪等世界頂級酒店集團，中集集團成為全球集裝箱建筑行業(yè)的標(biāo)桿。

2 集裝箱建筑屬性

2.1 工業(yè)化建筑

集裝箱建筑，在質(zhì)量和安全可控的工廠環(huán)境里，一體化實現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)主體、保溫、水電、消防、隔音、節(jié)能和內(nèi)部精裝修等工程，還可以預(yù)制外掛，90%工程量在工廠預(yù)制完成，現(xiàn)場施工量只有10%。從產(chǎn)品技術(shù)上看，集裝箱建筑是現(xiàn)有工業(yè)化建筑最高表現(xiàn)形式。

2.2 鋼結(jié)構(gòu)建筑

集裝箱本身是為長途貨運而存在的一個標(biāo)準(zhǔn)貨物容器，主要由鋼板與型鋼構(gòu)成的鋼結(jié)構(gòu)，具備良好的強度和剛性；集裝箱建筑由集裝箱模塊自身堆碼、連接而成，整棟建筑的附屬設(shè)施均依附在集裝箱構(gòu)成的框架上。2013年，由中國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會牽頭編制的CECS 334：2013集裝箱模塊化組合房屋技術(shù)規(guī)程經(jīng)中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會發(fā)布實施，集裝箱建筑是一種鋼結(jié)構(gòu)建筑。

2.3 裝配式建筑

裝配式建筑根據(jù)預(yù)制裝配程度不同，可分為桿件單元、板結(jié)構(gòu)單元和模塊單元三類結(jié)構(gòu)。集裝箱建筑是以集裝箱為基本模塊單元，在工廠以工業(yè)化流水線制造模式，完成各模塊的結(jié)構(gòu)制作和內(nèi)裝工程，并能按不同的用途和功能在工程現(xiàn)場快速組合成各種風(fēng)格的完整的房屋建筑。因此，集裝箱建筑是基于模塊單元結(jié)構(gòu)的裝配式建筑，是目前裝配式建筑的高級形式。

2.4 模塊化建筑

模塊化建筑開辟了集裝箱發(fā)展的新空間，將舊集裝箱改造的概念融入模塊化建筑，有效降低成本的同時，最大程度地實現(xiàn)了集裝箱的循環(huán)使用，為節(jié)能減排作出了最佳注解。集裝箱，其作為整體箱柜式結(jié)構(gòu)，既是一個鋼結(jié)構(gòu)單元又是一個空間單元，可以不依賴外部支撐而獨立存在；同時作為國際通用的標(biāo)準(zhǔn)化載貨容器，具備成熟的運輸、吊裝、組配技術(shù)。集裝箱是很理想的建筑模塊單元，集裝箱建筑屬于模塊化建筑的范疇。

2.5 綠色建筑

綠色建筑，指建筑對環(huán)境無害，能充分利用環(huán)境自然資源，并且在不破壞環(huán)境基本生態(tài)平衡條件下建造的一種建筑，又可稱為可持續(xù)發(fā)展建筑、生態(tài)建筑、回歸大自然建筑、節(jié)能環(huán)保建筑等。集裝箱建筑具有環(huán)保、安全、循環(huán)利用等優(yōu)點，完全可以成為綠色建筑發(fā)展的一個嶄新思路。集裝箱建筑是一種綠色建筑。

3 集裝箱建筑特征

3.1 安全

集裝箱建筑安全性能主要體現(xiàn)在兩個方面：

1)建造過程的安全性：現(xiàn)場90%的工程量轉(zhuǎn)移至工廠完成，工廠環(huán)境提供了可靠的質(zhì)量管理和安全保障體系，徹底改變了現(xiàn)代建筑業(yè)大規(guī)?，F(xiàn)場高危作業(yè)形態(tài)。

2)建筑本身的安全性：作為鋼結(jié)構(gòu)建筑的模塊單元，集裝箱堅固耐用，抗壓、抗風(fēng)、抗震、承重能力較好[1]；在不需要水泥和鋼結(jié)構(gòu)作為主體支撐的情況下，現(xiàn)有集裝箱建筑連接技術(shù)可實現(xiàn)模塊單元自我堆碼至20層以上。

3.2 環(huán)保

傳統(tǒng)建筑是在大量的材料浪費中進行施工，建筑垃圾比比皆是，存在能耗高、污染大、回收率低等問題，建筑垃圾、粉塵、噪聲已成為影響城市環(huán)境的重要因素。集裝箱建筑，建設(shè)現(xiàn)場只有10%的工程量，比現(xiàn)代建筑減少了90%以上的粉塵和建筑垃圾。這是一個顛覆性變化，集裝箱建筑具備顯著的環(huán)保優(yōu)勢。

3.3 高效

集裝箱建筑具有其他建筑體系難以比擬的高效特征：

1)由于工程量前移，基礎(chǔ)工程與主體工程可以同步進行。

2)跨界融合，一體化建筑模塊單元實現(xiàn)在工廠環(huán)境下批量化生產(chǎn)，流水化作業(yè)，效率驚人。

3)基于模塊單元結(jié)構(gòu)的裝配式建筑屬性，現(xiàn)場搭建更加快捷，我們可以像搭積木一樣蓋房子?？傊?，建造周期可以縮短50%～70%。

3.4 適應(yīng)性

集裝箱建筑具有很強的適應(yīng)性。大規(guī)模工廠流水線作業(yè)，破解了建筑工人日益短缺的難題；高度工業(yè)化建筑屬性，降低了建筑施工對天氣、氣候情況的依賴；基于模塊單元結(jié)構(gòu)的裝配式建筑屬性，克服了傳統(tǒng)建筑在建筑地點選擇上的局限性；制造業(yè)與建筑業(yè)的跨界融合，讓建筑師的時尚創(chuàng)意更加精彩。

3.5 標(biāo)準(zhǔn)化運輸

集裝箱最大的成功在于其產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化以及由此建立的一整套運輸體系，在全球范圍內(nèi)可實現(xiàn)公路、鐵路、海運的多式聯(lián)運。目前，一體化建筑模塊單元制造主要在中國大陸，而集裝箱建筑應(yīng)用歐洲、北美、澳洲居多，“建筑模塊化，模塊遠洋化”的跨界理念是集裝箱建筑的精髓，也是集裝箱建筑興起的基礎(chǔ)。借助全球標(biāo)準(zhǔn)化運輸?shù)膬?yōu)勢，隨著國家“一帶一路”戰(zhàn)略推進，集裝箱建筑將會贏得更為廣闊的海外市場。

3.6 循環(huán)利用

作為世界上年新建建筑量最大的國家，中國每年僅拆除建筑就產(chǎn)生15億t建筑垃圾，占全國垃圾總量的40%，但其利用率卻不到3%，建筑垃圾對我們賴以生存的環(huán)境構(gòu)成極大的威脅。集裝箱建筑是一個精致的鋼結(jié)構(gòu)建筑，模塊之間以螺栓連接，拆卸方便，高達98%的部分都可以循環(huán)利用的，每循環(huán)利用一個20英尺標(biāo)準(zhǔn)集裝箱模塊單元，可節(jié)約1.7 t鋼材和0.4 m3木材，減排3.5 t二氧化碳，節(jié)電3 400度。同時，集裝箱建筑還可以更換地點，很方便地實現(xiàn)異地搬遷重新安裝使用。

3.7 綠色節(jié)能

中國每年近20億m2的新建面積，消耗了全世界53%的水泥，48%的鐵礦石和47%的煤，那些平均壽命只有25年～30年的傳統(tǒng)建筑，在爆破的巨響中化為烏有，塵土飛揚，霧霾肆虐。相對于傳統(tǒng)建筑，集裝箱建筑可以實現(xiàn)“四節(jié)一環(huán)保”(節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材和環(huán)境保護)，迎合了全球綠色建筑理念的大趨勢。

4 我國集裝箱建筑發(fā)展思路

4.1 構(gòu)建完善的集裝箱建筑規(guī)范規(guī)程

由于缺乏相應(yīng)的建筑規(guī)范規(guī)程支持，集裝箱建筑在中國的應(yīng)用還停留在臨時建筑的階段，給設(shè)計單位、施工單位、建設(shè)單位及驗收單位帶來很大的困惑，難以大范圍推廣。為加快我國集裝箱建筑行業(yè)發(fā)展，集裝箱建筑規(guī)范規(guī)程制定工作必須先行，盡快獲得作為永久性建筑行業(yè)認可的地位。

4.2 深化工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計與房屋建筑設(shè)計的有機融合

集裝箱建筑是制造業(yè)與建筑業(yè)的跨界結(jié)合，主要由集裝箱制造企業(yè)主導(dǎo)發(fā)展并逐步興起的，較拘泥于傳統(tǒng)海運集裝箱設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。在重大發(fā)展機遇期面前，有必要多從建筑業(yè)的思維看集裝箱建筑行業(yè)的發(fā)展，加快工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計與房屋建筑設(shè)計的深度融合，尋求人、建筑、自然和社會協(xié)調(diào)發(fā)展。

4.3 探索新材料、新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)的應(yīng)用

集裝箱建筑是一種工業(yè)化層度較高的建筑形式，有很大的推廣應(yīng)用空間，其結(jié)構(gòu)、防火、絕熱、隔音等課題有待深入研究[2]。為適應(yīng)建筑物大體量、高層化、高端化發(fā)展趨勢，有必要系統(tǒng)研究新型裝飾材料的應(yīng)用，深入探索集裝箱建筑的連接結(jié)構(gòu)和節(jié)點力學(xué)分析技術(shù)，為我國集裝箱建筑行業(yè)發(fā)展提供技術(shù)保障。

4.4 協(xié)同推廣集裝箱建筑應(yīng)用

集裝箱建筑有明顯的比較優(yōu)勢，但政策法規(guī)和民眾接受度是推廣應(yīng)用要突破的難關(guān)，短期內(nèi)國內(nèi)多領(lǐng)域大范圍推廣難度較大。首先，充分利用集裝箱建筑的特征優(yōu)勢，在旅游、展示類公共建筑、災(zāi)備戰(zhàn)備等領(lǐng)域率先推廣，形成有效的社會示范效應(yīng)。其次，國家推動、地方扶持、企業(yè)跟進，多方協(xié)同，為集裝箱建筑多領(lǐng)域大范圍推廣應(yīng)用創(chuàng)造條件。

5 結(jié)語

集裝箱建筑兼具工業(yè)化建筑、鋼結(jié)構(gòu)建筑、裝配式建筑、模塊化建筑及綠色建筑等眾多新興建筑體系的屬性，是跨界融合、轉(zhuǎn)型升級的典范。同時，具有其他建筑體系難以比擬的特征優(yōu)勢，深度契合國家“創(chuàng)新，協(xié)調(diào)，綠色，開放，共享”發(fā)展理念，可以成為建筑行業(yè)的一個重要發(fā)展方向。未來我國集裝箱建筑行業(yè)發(fā)展，還需要多方面著力，抓住重大發(fā)展機遇期。

[1] 姜滌清.房屋集裝箱的特點及分類[J].集裝箱化，2013(4)：19-21，261.

[2] 陸 燁，劉 青，陳宇龍，等.集裝箱房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計方法研究[J].工業(yè)建筑，2014(2)：97，130-136.