箱式模塊化建筑設計策略
——以雄安市民服務中心企業臨時辦公區、江西省景德鎮錦榮學校為例

梁豐 潘天佑 任祖華

中國建筑設計研究院有限公司

1 全裝配化、集成化建造體系模塊化箱體現場搭接

1 箱式模塊化建筑基本特點

隨著時代的進步，綠色、生態、可持續發展已經成為國際社會的普遍共識。傳統的建筑營造方式多采用混凝土、砌塊等建筑材料，在施工現場完成建筑建造，其形式較為粗放，在原料開采、材料加工、施工建造等多個環節會對周邊環境造成污染。當建筑到達使用壽命時，其建筑材料無法進行二次利用，而進行拆除則會產生大量建筑垃圾，造成資源浪費和環境破壞。

因此，建筑產業轉型升級勢在必行，探索新的建筑營造模式成為新時期城市向綠色生態方向轉型的關鍵問題。在此背景下，具有節能、節材、環保、可重復利用等特點的“裝配式建筑”，已經成為我國未來城市建設的重點發展方向。由預制構件在工地裝配而成的建筑，稱為裝配式建筑它的主要特征是標準化設計、工廠化生產、裝配化施工、一體化裝修、信息化管理、智能化應用，可以節約資源、節省時間、減少污染、綠色建造。

箱式模塊化建筑，是由一個個獨立的模塊單元組合而成的一種建筑形式，模塊單元由工廠預制，并通過交通工具運輸到工地現場進行組裝。每個模塊單元都是一個獨立的結構體，主要采用鋼結構框架構成空間單元。在每個單元內，預先安裝機電設備和樓面、墻面、吊頂等部分，有些甚至會完成外墻部分的安裝，這些工序都在工廠內完成。模塊單元的形式大多為長方體集裝箱式，也被大家稱為“集裝箱建筑”。箱式模塊化建筑體系具有工業化生產、全裝配式構造、集成化體系、模塊化系統、機械化施工等優勢，因此施工速度非常快。工廠預制加工可以保證建筑高質量施工，模塊化箱體在完成其臨時性的使命之后，可以移至他處循環利用。這些特點使箱式模塊化建筑體系成為了裝配式建筑發展的新方向，作為推動綠色建筑發展的重要角色，建筑師也應與時俱進，積極投身裝配式建筑領域的研究與實踐。中國建筑設計研究院本土設計研究中心在雄安市民服務中心企業臨時辦公區、江西景德鎮錦榮學校等一系列設計實踐中，就箱式模塊化建筑體系進行了積極的探索。

2 雄安市民服務中心企業臨時辦公區項目設計策略

雄安市民服務中心企業臨時辦公區項目開始于2017年，作為雄安的第一個建設工程，本項目是雄安新區向全國乃至世界的展示窗口，其示范先導的意義重大。因此，建設速度快、施工品質高、設計理念新是項目的三大特殊要求。

由于項目的特殊性與時間的緊迫性，我們面臨的主要問題有：1）如何做到建設速度與建筑品質的兼顧；2）如何避免冬季施工對建筑質量的不利影響；3）如何解決臨時建筑未來的拆除問題；4）項目的創新點和示范點在哪里。

基于項目的特殊性，我們選擇了全裝配式、集成化的箱式模塊體系。建筑由若干個單元化空間模塊組成。每個模塊單元集結構、設備、內裝、外裝于一體，裝修工序全部轉移至工廠環境下完成，然后經過陸運或海運運輸到現場進行簡單拼接搭建、細節完善。因此，集成模塊外部尺寸應滿足水路運輸和公路運輸要求，最后確定的箱體模塊尺寸為12m×4m×3.6m。

2 雄安市民服務中心企業臨時辦公區鳥瞰

3 雄安市民服務中心園區規劃方案總平面圖

4 雄安市民服務中心企業臨時辦公區項目單元尺寸選取

5 雄安市民服務中心企業臨時辦公區項目模塊單元拆分圖

6 雄安市民服務中心企業臨時辦公區項目模塊單元功能適應性研究

7 雄安市民服務中心企業臨時辦公區項目十字單元組合示意圖

8 雄安市民服務中心企業臨時辦公區項目中部共享服務體系

9 雄安市民服務中心企業臨時辦公區項目混合型的功能

業主：河北雄安市民服務中心有限公司

建設地點：河北省雄安新區

建筑設計：中國建筑設計研究院有限公司

項目負責人：崔愷、任祖華

設計團隊：梁豐、莊彤、朱宏利、王俊、陳謀朦、盛啟寰、鄧超、朱巍（建筑）；劉長松、丁路通、任樂明、孔維偉、白倩楠、王海波、武曉敏、張蘭英、蔡玉龍（結構）；劉志軍、李仁杰、張越（給排水）；張英杰、張思健（暖通）；裴韋杰、杜建勛（電氣）；路建旗、李爽、王煒（總圖）；彭典勇、韓文文、饒勱（室內）

技術標準：住房和城鄉建設部科技與產業化發展中心、中國殘疾人聯合會、中國建筑設計研究院有限公司國住人居工程顧問有限公司、中集模塊化建筑投資公司、中國中建設計集團有限公司

室內設計：中國建筑設計研究院有限公司、超級番茄設計顧問有限公司

景觀設計：戴水道景觀設計咨詢(北京)有限公司、天津華匯景觀設計團隊

燈光設計：北京清華同衡規劃設計研究院有限公司

BIM 設計：中國建筑設計研究院有限公司BIM 設計研究中心

綠色建筑：中國建筑科學研究院天津分院

總建筑面積：36 023m2

設計時間：2017

建成時間：2018

攝影：張廣源、傅曉銘、李季

企業臨時辦公區位于市民服務中心園區北側，相較于園區南側規劃展覽館、會議中心等具有莊重氣質的功能區域，辦公區的建筑更加輕松與活躍。建筑功能包含住宿、獨立辦公、開敞辦公、會議等，我們結合使用要求，對模塊的尺寸進行了適應性研究。

設計布局中，將單元化模塊組合成若干1 000m2左右的十字單元，中部為服務核，四周是功能空間。多組十字布局組合后，在遠端可以自然形成豐富的街道和院落空間。此外，十字單元建筑布局向四周開放，有良好的采光和自然通風，可最大化地與環境共融，且單元布局靈活，可生長性強，可以根據需要增加或減少建筑體量。

由于項目為新區起步項目，基地周邊公共服務設施不完善，我們在十字型建筑體系中植入數個分散的功能體，包括商業、健身、職工食堂等。將這些功能體的屋頂連接起來，形成連續的二層共享平臺。首層廊下空間與二層平臺形成連續開放的步行體系，與各十字型建筑相接，辦公人員可以輕松到達中部共享區域進行活動。二層共享平臺中設計多個大小不一的院落，種植綠樹，院落中設計部分下凹式雨水花園，給使用者提供自然、生態的環境。

設計最后形成了六棟辦公樓、一棟位于西南角的酒店、一個中部平臺下的商業和職工食堂。結構方面，四周的建筑單體均采用箱式模塊化結構體系，中部平臺采用鋼結構。建筑周邊分散布置運動場地，便于辦公人員使用。十字形規劃布局使建筑周邊均為綠化景觀，建筑最大化與環境相融，為企業辦公人員創造良好的辦公環境，最終形成開放、自由、綠色的企業臨時辦公區規劃形態。

3 江西景德鎮錦榮學校設計策略

3.1 項目背景

2019年，我們團隊利用在雄安項目中積累的箱式模塊化建筑的經驗，積極參與了江西景德鎮錦榮學校的設計工作。景德鎮錦榮學校位于江西景德鎮，任務要求設計一個臨時性的過渡學校，以滿足快速招生的需求。校園總建筑面積1萬m2，是涵蓋從小學到高中全年齡段的寄宿制學校。

本項目的設計面臨以下幾個問題：1）快速建造，景德鎮錦榮學校需在一年內建造完成并投入使用；2）未來搬遷，待最終校址確定，現學校建筑需搬遷至新址，如何快速便捷地拆除并再次安裝；3）場地緊張，實際可用面積不足，如何解決各類建筑功能、運動場地與實際用地之間緊張的矛盾關系；4）多雨天氣，當地多雨的氣候條件下，如何創造多適應性的校園活動空間。

基于以上問題，我們采取了立體化、輕介入、模塊化的設計策略，來解決功能需求多與用地狹小之間的矛盾，實現快速建造、拆卸及高品質、多適應性的建筑目標。

3.2 設計策略

3.2.1 立體化

10 江西景德鎮錦榮學校場地主導下的方案生成過程

11 江西景德鎮錦榮學校基地現場俯拍圖

12 江西景德鎮錦榮學校建筑與場地關系

13 江西景德鎮錦榮學校建筑架空層場地設計

根據場地的高差關系，我們將建筑豎向上分為標準層及架空層兩個層次。可標準化、能夠在工廠完全預制的教室、宿舍部分再設置2～4層標準層，使其成為高效率的教學和生活空間。活動場地（體育跑道、乒乓球場地等）及食堂、多功能廳、展覽接待等校園公共空間布置在首層（架空層），形成豐富的公共開放空間。建筑采用南北向布局，形成東西方向上的視線通廊，為師生提供開闊的觀看山體和自然環境的良好視覺環境。

3.2.2 輕介入

結合原始場地高差關系，保留首層視線通透，創造豐富的首層活動空間。輕介入的核心策略是保留原始地形由北向南近4m的高差，將場地整理成臺地系統，在不同的高度上布置場地和功能，避免因土方開挖、回填延長工期。不同的高差和建筑功能之間，通過臺階、草坡、草臺的方式進行銜接，多塊下凹綠地形成濕地系統，以恢復場地生機。原始場地為池塘，有很好的生態基底，但因近些年周邊建設的干擾，池塘早已被填平。架空層以主庭院為核心形成魚骨形公共共享與活動空間，圍繞主庭院，布置多功能廳、餐廳、超市等校園公共功能，結合南北向主路徑，布置學生活動室、200m跑道、乒乓球臺及部分器械活動場地，形成以學生活動與日常使用為主軸的校園立體空間系統，同時解決了用地緊張的問題。場地北側近端的高臺部分，布置籃球、排球、網球場地。為避免場地大開挖，架空層采用獨立樁基礎，結構采用標準化樹狀鋼構件，空間盡量開敞。集裝箱為4m寬的模塊，為了獲得更大開敞空間，選擇8m寬的樹形結構支撐上部標準化教室和宿舍。

14 江西景德鎮錦榮學校百米跑道與首層架空層

15 江西景德鎮錦榮學校教室模塊單元功能拆解圖

16 江西景德鎮錦榮學校宿舍模塊單元功能拆解圖

17 江西景德鎮錦榮學校跑道與建筑主庭院

18 江西景德鎮錦榮學校宿舍模塊

19 江西景德鎮錦榮學校教室模塊

20 江西景德鎮錦榮學校室外活動空間

業主：景德鎮陶溪川教育展有限公司

建設地點：江西省景德鎮市

建筑、室內、景觀、燈光設計：中國建筑設計研究院有限公司

項目負責人：崔愷、任祖華、莊彤

設計團隊：潘天佑、趙春婷、朱宏利、梁文華、張海燕、黃永輝（建筑）；張蘭英、韋振飛、曲可鑫、劉長松、賀艷杰、王金譜（結構）；李仁杰、劉志軍、張越（給排水）；高麗穎、鄢宇博（暖通）；張小泉、杜建勛、康境文（電氣）；高治、李燕（總圖）；彭典勇、鄒彥慧、曹陽、張洋洋（室內）

總建筑面積：10 500m2

設計時間：2019

建成時間：2020

攝影：潘天佑

3.2.3 模塊化

為了加快建設進度、控制建造質量，滿足二次拆卸運輸安裝、可循環使用的要求，項目設計采用模塊化的建造模式，高度標準化與集成化。項目的裝配率達到了95%，工廠完成大部分的室內外裝修工作，現場僅完成模塊化之間的連接以及部分活動家具擺放。建筑采用鋼結構系統和栓接的組裝方式，減少現場焊接、澆筑工作。本項目的模塊化設計主要為如下幾個方面：

（1）模塊化的教室、宿舍：標準層功能主要有普通教室、實驗室、閱覽室、辦公室及學生宿舍，這些功能均由長12m、高3.6m、寬4m的標準集裝箱組成（現行道路情況下的最大集裝箱運輸尺寸）。模塊單元之間采用自鎖節點的連接方式，便于靈活組合、快速安裝和拆卸。

（2）高度集成化單元箱體：教室、宿舍高度集成化，在工廠內完成所有設備和家具的安裝，現場僅對豎向和水平管線進行連接和安裝。為了便于日常使用，將衛生間、淋浴間、洗手盆進行了三分離的布置。除了床鋪外，宿舍每人均配備了書架、立式儲物柜、床下儲物等空間。教室由兩個單元箱拼裝而成，除學生座椅外，其余設備及家具均在工廠制造安裝完成。材料的選擇也體現了工期要求，在保證防火、保溫、氣密性的基礎上，建筑的外圍護系統采用了保溫飾面一體化舾裝板，這種常用于游艇的材料可以直接作為飾面材料，不需要二次裝修處理。為了突出箱式建筑的工業感，部分外墻采用小波筋波紋鋼板作為飾面層。在室內色彩上，宿舍采用淺木色和暖白色的搭配，呈現溫馨氛圍；教室以白色為基底，采用亮黃色、淺藍色、橙紅色的書柜作為活躍色彩。

21～23 江西景德鎮錦榮學校架空層室外跑道空間

（3）模塊化樓梯、首層樹狀柱子：除箱體外，建筑樓梯、架空層樹狀結構、室外活動風雨棚等建筑構件均采用了標準化的設計，便于現場安裝。

（4）模塊化安裝：依賴于模塊間自鎖節點的研發，模塊安裝和拆卸的效率大大提升。

3.2.4 綠色節能，氣候適應

首層架空提高了自然通風能力，能夠很好地解決當地潮濕氣候環境帶來的影響。建筑采用外廊系統，有利于日常的采光通風，主庭院覆蓋輕質陽光板，形成多適應性校園活動空間。可循環利用的模塊、結構及構件系統，也是節能降耗的重要組成部分。

3.3 投入使用

景德鎮錦榮學校已經于2020年9月投入使用，作為當地乃至江西省的第一個全裝配式學校，具體使用情況還有待實際運行檢驗。但看到草地上嬉戲的學生和跑道上歡樂奔跑的人們，還是能夠感受到建筑空間帶給使用者的愉悅體驗。

24 江西景德鎮錦榮學校室外活動風雨棚

25 江西景德鎮錦榮學校建筑之間綠化庭院

26 江西景德鎮錦榮學校建筑外廊綠化

4 結語

“箱式模塊化建筑”在雄安市民服務中心企業臨時辦公區項目和景德鎮錦榮學校項目中的應用，為裝配式建筑設計提供了新的思路。我們在兩個項目中，結合功能需求和場地條件，通過箱式模塊化建筑設計的方法解決了建筑實際使用中的問題。另外，不同的設計策略，賦予了建筑形體以獨特的造型。希望我們的實踐經驗，能為未來裝配式建筑設計提供一定的借鑒。

圖片來源

圖1 來源于中集模塊化建筑投資公司；圖2 由李季拍攝；圖3 來源于天津華匯建筑設計院；圖4～10，12，13，15，16 來源于中國建筑設計研究院有限公司本土設計研究中心；圖11，14，17～26由潘天佑拍攝。