模塊化建筑設計探析
——以喬莫肯雅塔國際機場臨時旅客航站樓方案設計為例

黃曉冬

(福建省建筑設計研究院有限公司 福建福州 350001)

0 引言

機場航站樓建筑一般為所在城市的標志性公共建筑，不僅需要滿足使用功能要求，還需要表達所在城市的地域文化特色，實現技術和藝術的融合。本項目為投標項目，依據任務書要求，采取裝配式建筑的設計手法，對此類建筑創作作了一些探索。

1 項目概況

位于肯尼亞內羅畢郊區的喬莫肯雅塔國際機場，是一座生態化的國際性機場，距市中心15 min以上車程。本項目位于喬莫肯雅塔國際機場東南角。東面為新規劃航站樓，西面為舊航站樓，南面為消防站及貨運站，北面為機場跑道，如圖1～圖2所示。基地地塊良好，場地平坦。本項目的用地面積為22 000m2，建筑面積控制為10 000 m2以內。

圖1 項目基地現狀

圖2 區位總平面圖

2 項目功能需求

(1)該項目為臨時航站樓建筑，設計年承載量為250萬旅客。高峰時段的人流量估計：國際1600人，國內350 人，過境750人。按C級服務設計。

(2)項目作為一個臨時性的航站樓建筑，使用年限僅為10年，且設計及施工期限5個月，要求設計方案具有較強的可實施性與經濟性的統一。

(3)項目作為一個國家首都機場內的航站樓建筑，雖然是臨時性的，但業主的要求較高，需要體現實用、高效、舒適、地域性，具有一定的標志性。

(4)項目建筑面積限定1萬m2以內。按國內的航站樓設計標準，至少需要25 000m2～30 000 m2面積，才能滿足高峰時段的人流量需求。因此，需要按照流線及服務要求制定方案框架，然后對平面功能進行優化組合，達到小于1萬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，富有現代感。但是由于本項目為臨時建筑，該方案的形體過于復雜，設計、施工難度較大，造價較高，不適用于本項目，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計，施工搬運相對簡單，且內部空間較為豐富，但是該方案單元體形態不規則，沒有統一的模塊尺寸，不利于結構形式選擇及柱網布置，無法在短期之內完成施工，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規則統一，結構形式簡單，便于生產與拼裝，符合項目臨時性與可持續性的特征。且建筑造型與當地自然環境和傳統民居元素相契合，通過最經濟的手段，完整地表達裝配式的設計理念[1]，如圖5所示。

圖5 方案3效果

4 成果展示

成果鮮明體現裝配式建筑的實施邏輯，實現建筑功能與形式的統一，實現建筑與周邊環境的融合，探索了理性建筑的多樣化表達，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 設計理念

本設計理念從機場航站樓的載體——結構體系出發。為實現材料構件標準化生產、建筑快速搭建裝配的設計宗旨，航站樓整體采用單元模塊化的構成形式。創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字形的傘狀結構支架，形式上像是肯尼亞金合歡樹的枝干形態。大Y和小Y字型的結構支架組合在一起，就連成了一片高大的樹林，和肯尼亞內羅畢當地的大草原和大火山和諧相融[2]。地域化的結構形式，加上地域化的機場外形設計，使得新的機場航站樓更貼近當地生態環境，具有當地人文特色，如圖9所示。

圖9 設計理念分析

6 實施策略

本項目從當地地域人文及生態中總結提煉最小單元模塊，通過基于模塊化、標準化的組合與復制設計，形成復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、便于現場裝配式施工，以滿足規定面積、造價、工期的要求。項目可基本無損化拆除，并靈活組合成其他實用功能的建筑。

6.1 地域性表達

肯尼亞擁有得天獨厚的草原自然風光。東非大裂谷、國家地質公園等旅游觀光景點聞名世界。此外，當地非洲特色的民居形式別具一格，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，均給予我們設計的靈感。通過確定合理柱網結合高低錯落的傘狀結構支架，并將Y形的結構支撐進行延伸，在屋頂的坡谷處增加了一個雙坡屋頂，保證了結構造型的完整性，同時也給建筑增加了頂部采光窗。此種剖面形式，體現了肯尼亞傳統建筑風格，融合了傳統圖案、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 肯尼亞當地風景

圖11 建筑效果圖

6.2 模塊化設計

輕質金屬材料擁有可移動、可拆卸、可循環使用三大特點。在模塊化基礎上，我們注重設計的彈性，對模數進行多樣化的控制。建筑各部分構件均采用模塊化標準化設計生產建造方式，希望用最簡潔的手法塑造豐富的建筑效果[3]。

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

(2)結構部分均為標準尺寸的鋼柱、鋼架、鋼梁，可直接進行現場裝配，如圖12所示。

圖12 結構拆分示意圖

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

(4)建筑內部的構件、家具、設施，均采用模數化、標準化的設計邏輯，采用輕質隔墻板與玻璃隔斷，方便生產與運輸，并且可快速完成裝配、搭建、拆卸；造價低，靈活性高，如圖13所示。

圖13 建筑內部構件標準化示意圖

(5)單元體的結構形式在未來可以靈活使用，建筑材料全部采用金屬節點螺栓連接，因此實現建筑的快速搭建，如圖14所示。由于連接全部采用金屬節點，因此航站樓擁有靈活的裝配方式，建成后，依然可根據后期機場不同的功能需求進行重新組裝，形成不同功能需求的新空間，如住宅、廠房等。

圖14 單元體結構形式示意圖

6.3 營造舒適的使用空間

環保、經濟、可持續性，是這個項目在設計方面的三條原則，也是本項目在設計過程中必須強調的內容。天氣條件和溫度，是機場可持續性設計中需考慮的主要問題[4]。

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

圖15 天窗采光示意圖

(2)內羅畢位于高海拔地區，四季如春，氣候宜人，因此，可以降低對采暖和制冷的需求，天然通風，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，增加乘客的等候區域，也給未來建筑的功能擴展提供了預留空間，如圖16所示。

圖16 出挑屋檐效果圖

(4)“整體連續的單元流動空間”—在建筑內部各區塊自西到東，形成入口辦票綜合大廳、安檢廳、候機廳、功能辦公體、貴賓區五大空間節奏。航站樓屋頂的折線形式，恰好呼應了內部功能的衍伸遞進關系，形成疊加的流動性空間規模氣勢，極大地激發本建筑公共區域的尺度感染力。同時，通過上述五大空間錯落的韻律關系，形成功能區域精巧舒適的特點，使不同需求都能享受舒暢自由的觀感體驗。

7 結語

航站樓建筑具有流線復雜、工藝復雜、空間舒適性要求高的特點。本項目方案設計，在限定的面積及時間內通過模塊化、標準化設計，塑造地域性與使用功能相融合的臨時性建筑，滿足了工業化生產、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。