建筑模块化设计

黄奕迅

（中机中联工程有限公司，重庆400039）

建筑模块化设计

黄奕迅

（中机中联工程有限公司，重庆400039）

模块化建筑是建筑工业化不断发展的结果。它是一种新兴的建筑生产形式，既可以提高营造效率，降低成本，同时还因能够减少现场施工从而减少对环境的影响，显著地缩短工期，这是其他建筑生产方式无法做到的。模块化是一种组成构件比较复杂的建筑“总成”，但它的规格型号也不宜过多，否则不利于有效地组织生产。大规模建筑和标准化最能体现模块化建筑优势。

结构形式；标准化设计；组合手法；节材节能；建筑空间

0　引言

近年来，随着全球经济的发展，各式各样的建筑形式，如雨后春笋般出现，建筑师得以创造出美好的新世界栖息地。全球经济一体化的大背景下，中国与其他国家在社会、经济、文化等各领域之间的合作与交流日益加强，但建筑建造周期长，施工效率低下，造价高等一系列老问题依旧存在。

1　模块化建筑的兴起

模块化建筑是一种新兴的建筑构造体系，该体系是以一个或多个模块进行拼接，组合使用，通过工厂化的预制生产，完成后运输至现场，并且通过一定的方式连接组合使用的建筑模式。工业化的生产模式，相比于传统建筑的营造方式，具有更加精良的工艺，更高的品质。

模块化建筑，又称空间体系的模块式装配建筑，它是由模块构件组成的形式[1]。所有模块均在工厂预制，所有的构件均保持一致的体态，但内部的空间，可以根据不同的功能需求，来进行组合拼接。通过多年的发展，模块的形式已经从单一的方形模块，延伸出了很多异性的组合方式，例如六边形、蜂窝状的形式，通过一定形式的组合，也能满足功能与外形的和谐搭配。

2　模块化建筑的形式

世界上多位著名建筑师都曾经提出过具有模块化概念的设计，柯布西耶提出了“抽斗式住宅”的设想，用坚固的材料做框架，在框架里，插入各式“盒子”，工厂预制，大小相当的模块构件，就像在柜子上安放可以随时插入或者抽出的抽斗一样。提出“抽斗式住宅”建筑模式的动机可能很复杂，但有一点是明确的，就是把建筑承重结构和使用部分区分开来。让结构与使用部分相脱离，这样就能很容易改变自身的布置形式，更新使用部分构件。

由黑川纪章牵头的Nakagin塔（图1），也是一次非常有名的社会实验，它包括了140个预制的胶囊独立塔。每一个胶囊都是一个独立的小型公寓。这种基本的预制模块建造的建筑简单而又聪明，每一个舱体间关系看起来似乎十分随意，没什么规律可循，完全不同于一般的现代主义建筑逻辑标准。而且整个建筑外轮廓错落多变，显示出一种独特的艺术风格。一个优雅的抽象设计概念，通过设计师的手，把它变成了一个实实在在的建筑，不断地生长，不断地壮大，给当时的建筑行业带来了强烈的震撼。Nakagin塔在形式上与“抽斗式住宅”不同，它不是把模块构件插入框架的格子中，而是插在装有电梯、管线的承重筒体上。这也开创了一种新的模式“高层插入式住宅”。胶囊独立塔也成为了模块建筑的一个里程碑。

Nakagin塔建成时，曾经引起了建筑界的热烈讨论，因为这座大楼打破了以往建筑结构的概念。由于整座大楼都由相同的预制箱体吊装而成，使得各个部分之间都相对独立，而且方便拆卸，由于他只提供一个相互结合的架子，只是外观上看上去仍是一个建筑罢了。通过这种对结构的新探索，便想出人们试图打破建筑结构的思想，这已不是纸上谈兵，而是真真切切实现了的建筑形式。

图1　中银仓体大厦

3　模块化建筑的主要成员——盒子式建筑

图2　集装箱建筑案例

盒子式建筑是模块化建筑体系中应用最广泛，同时也是最典型的一种设计形式，方形的盒子以它简洁的外观和合理的使用功能，满足了模块化建筑的所有条件，迎合了建筑轮廓简洁的发展趋势。

盒子式建筑是用钢筋混凝土、铝材、木料、玻璃钢及塑料等材料预制的盒子状构件。盒子，顾名思义就是方形的盒子构件，构件由顶板、地板还有四面墙体板组成，是一个六面体，因外形酷像盒子，而得名“盒子构件”，同时也有叫空间构件[2]、舱体构件或者方形构件的。

“方盒子”是再简单不过的形体，很难让人产生什么联想，且多少有些乏味，但经过多年的发展，盒子式建筑，出现了许多新形式的建筑。例如用集装箱造房子（图2），既经济又环保，只要处理好保温隔热等问题，作为度假小屋、家庭空间延伸、临时住宅是再合适不过的。而且集装箱本身的材料美感，也深受许多建筑师、设计师和艺术家的喜爱，它拥有多变的形式和自由的组合。

我们把集装箱作为一个独立的单元，把其他非集装箱的部分作为附加构件。这样的区分有利于我们集中研究集装箱组合的基本规律。但附加构件也是非常重要的，它们起到了提供人们工作与居住的条件。箱体建筑设计能够通过基本单元和附件的组合，创造出如此丰富的变化。其中单元和结构的关系，值得我们好好研究。

3.1构成

设计过程其实就是盒子功能化的过程，同样的集装箱，如果加入走道、客厅、餐厅、卧室等功能元素，即使是同一个盒子组成形式，由于盒子的位置不同、构件不同，也会有不同的变化。

3.2结构

采用独立的结构体系的优点，就是我们在进行拼接设计的时候，结构体系对于建筑的影响相对较小，而且随着功能复杂性的增加，建筑外形在不同的阶段，也会呈现不同的形态。

3.3围合形式

所有的围合结构和空间均可以根据实际的使用情况进行重新设计，通过材料的替换得到不同的空间感受，所有的围合结构在预制厂与模块同期制作，利用同样的模块得到不同的形式，满足声、光、热等要求的前提下，可以根据使用情况进行定制设计。

而且通过对盒子式建筑的改造，能够创新出很多的组合来，在标准尺度的模块下，用户可以更加自由地发挥自己的想象力，通过对材质的更换、创造、变形、产生，打破常规，使建筑师可以从组合等方面去拓展和挖掘美感，创造一种可以移动的建筑物。

4　模块化建筑的可操作性

模块化建筑的特点就是，较以往传统的施工模式，模块化的建筑会大大缩短施工周期，对于应急或者是有特殊要求的建筑，模块化设计提供了可能。而且模块化建筑的设计就是在选材和使用时，能够最大限度地合理安排能耗与材料，用最小的代价，得到最大的回报[3]。由于模块化建筑的工业生产程度较高，同大板房相比，总的用量可以节约10%～15%；同砖砌建筑相比，可以节约30%～50%；而且现场的施工量更少，几乎可以减少一半以上，大大降低了工人的劳动强度，同时还可以减少恶劣气候对施工的影响。

标准化设计，工业化生产，装配化施工，一体化的装修和信息化的管理，结合建筑模块产业化的生产方式，环环相扣，推进技术创新，提高建筑品质。目前我国建筑业仍然是一个劳动密集型、粗放式经营的行业，还在依靠大量的人力来完成施工，不仅建筑质量、进度、成本无法得到有效控制，更带来了资源、能源的大量消耗和环境污染。随着我国人力成本的增长，人口红利逐渐消失，建筑业劳动密集型的优势不再，劳动力成本的倒逼、环境和资源的倒逼，都将迫使建筑企业走上产业化发展道路。

模块化建筑有自己的特点，但同时应该注意它对人的心理活动的影响，因为临时性和不稳定性，这既是它的优点，但有时会给人一种不牢靠的印象。我们应当尽可能消除它对人心理产生的不良影响，增加舒适和稳定性。同时应当注意新材料和新技术的运用，以及新工艺，它往往对建筑模式有着很深远的影响，同时能提升建筑的使用寿命。

5　模块化建筑的展望

模块化的建筑是集各种功能于一身的建筑，它很有可能改变我们的生活方式，同时这也可能成为一个建筑发展的新方向。未来只需要一个抽屉式的框架，它能够被自由地安放在任意的地方，人们出行可以带着它，随时随地使用，空间可以根据使用的需求去变化、延伸、组合，使之适应不同的气候条件和地域情况，以及不同人群的使用需求，以满足大家对于生活的需求，改变建筑固定不变的形式。未来的模块化建筑，会成为建筑领域一种重要的形式。

[1]刘先觉.现代建筑理论[M].北京：中国建筑工业出版社，2001：3-17.

[2]贾贝司.型和现代主义[M].北京：中国建筑工业出版社，2003：77-79.

[3]马克·第亚尼.非物质社会—后工业世界的设计、文化与技术[M].藤守尧，译.成都：四川人民出版社，1998：56-57.

[4]霍维国.盒子建筑与盒子卫生间[M].北京：中国建筑工业出版社，1984：38-42.

责任编辑：孙苏

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

黄奕迅（1990-），男，贵州遵义人，本科，助理工程师，主要从事建筑设计工作。