基于模数化在建筑设计中的实用性研究

薛建伟 张晓东 杨储瑜

（辽宁工业大学土木建筑工程学院 辽宁省锦州市 121001）

基于模数化在建筑设计中的实用性研究

薛建伟 张晓东 杨储瑜

（辽宁工业大学土木建筑工程学院 辽宁省锦州市 121001）

本文在建筑设计中模数化实用性研究过程中，提出以建筑结构设计与室内重点细部空间设计中的模数化协调为重点，对模数在建筑设计中的应用进行实用性探究，以专业模数化重点解决使用中二次装修拆改问题，是建筑设计中经济环保绿色与业主实用的完美结合即“实用性模数设计”，为建筑设计人员在设计过程中提供参考。

模数化；实用性；建筑设计；模数协调

随着人民生活水平的提高和社会的进步，人们对于建筑的结构和使用要求也会不断的提升，从而加大了建筑设计师的设计难度。在建筑设计中，模数化是至关重要的一个设计理念，一个好的建筑设计师能够灵活的应用模数化设计，不仅会使我们在建筑结构、美学、施工等多个方面同时受益，而且使得室内空间与建筑的整体结构紧密的结合起来，达到了建筑学与美学的和谐统一。

1 模数化设计简介

模数是统一构件尺度的最小基本单位，人们在生产设计的过程中通过整数倍的增加或减少来确定尺寸。在设计过程中常用的模数类型有基本模数、扩大模数、分模数、模数数列。

在美学方面，著名建筑师柯布西耶认为数学比例产生的秩序是现代建筑精神的本源，通过对建筑、数学和人体比例的研究，在20世纪40年代创立了一套模数制系统，从人体尺度出发，把模数与数学规则联系起来。这种模数继承和发扬了空间建造中的一种精神：数字与人文的结合。虽然柯布西耶模数观念由于有些原因导致其并不完善，但其思想方式是绝对正确和先进的，对现如今的所提倡的人体工程学具有重要的指导意义。

图1 - 1 柯布西耶模数制系统

统一建筑模数，建筑构配件尺寸规格化，有利于装配化施工和工业化生产。工业化生产相比普通的现场浇筑可以大量缩短施工时间，比如预制的楼板只需按照模数生产几种特定的预制板；而且工厂生产的楼板质量比现浇的更有保障，且节约材料，也可达到更高的技术标准。模数化的建筑在生产过程中，不仅可以减少工程消耗和材料浪费、缩短工期等，更可以使建筑结构上升到美学高度，达到人的理性与自然的和谐统一。

2 建筑设计中的模数化

在建筑设计初期，设计师往往利用一定模数来拟定网格尺寸，一般常以建筑构件的中心线、边线或偏中线位于网格线上，结构设计中的主要建筑结构如承重墙、柱、梁、门窗洞口等都应符合模数化的要求，严格遵守模数协调规则。充分发挥模数间的协调关系，对大量建筑中的尺寸关系进行模数协调。

图2 - 1 模数网格实例

居住建筑中设计师为了提升其质量、居住舒适性、提高其生产效率和延长其使用寿命，住宅逐渐向工业化和标准化发展，而模数制度便是工业化和标准化的基础。为了解决模数制度推广限制和材料浪费问题，有学者研究出了一套科学的工业化的住宅模数协调系统，即基于SI体系的工业化住宅模数协调系统。该系统的构成包括三个部分：支撑体(或结构体)系统的模数协调、填充体系统的模数协调和模数网格系统。其主要通过模数手段解决支撑体系统和填充体系统这两个小系统内部和它们相互之间的协调关系，然后借助模数网格系统来实现这种关系。

公共建筑因其功能的多样性和使用的开放性，从而对柱网尺寸有一定限制和特殊要求。比如在展览建筑中的图书馆建筑，为满足阅览和书架排列的要求，对于模数要求是很严格的，因单个展位为边长3000mm的正方形，展位间走道也是3000mm宽，所以建筑的柱网都是3000mm的倍数。

3 实际工程中的模数协调

尽管在建筑设计中是通过模数化设计与使用功能相结合的，但是结构整体完工后留下的往往是非模数化的内部空间，这样就会造成室内装修材料很难与建筑结构的整体模数相协调，这样不仅造成了装饰材料的浪费，而且使得室内设计与建筑设计脱节，同时造成了室内设计只是建筑结构完工后附加上的一层表皮，影响了建筑的装饰品质和整体美观，下面以某办公楼为实例分析。

该工程结构类型为框架结构，设计规模为地下一层，地上三层，局部四层，总建筑面积为1122.62m2，层高为3.6米，建筑总高度为12.3m，本工程为多层民用建筑，耐火等级为二级，六度抗震设防，设计使用年限为50年。标准层平面布置图见图3-1。

在该建筑施工图中办公室一竖向距离为5600，走廊宽度为1800墻，间距离分别为5600和1600。按照如图所示的施工图施工后，进行装饰装修设计，如今市面上通常采用的地面砖有800×600和600×600，这里选用600×600。经过装饰设计后，地面砖布置为第一间办公室需要100块砖，但是其中至少20块砖是需要切割的，同样走廊里地面砖也是需要切割的，这样的设计不仅造成了装饰材料的浪费，增加了施工工序，而且装饰效果不美观。

在设计时考虑到这种情况，可以找到一种相互协调方法，比如可以将走廊隔墙向下方平移200墻，使得所有的都能够齐柱内边。这样在办公室内就刚好使用90块砖，同时在走廊竖直方向上刚好放下3块砖。装饰设计前后效果对比如图3-2所示。

图3 -1 标准层平面布置图

图3 -2 装饰设计效果前后对比图

由此可见，如果我们在设计过程中能够优先考虑装饰设计中的材料和规格，将结构布置进行微调，这样不仅可以节约各个方面的成本还可以达到更加美观的效果。这样的例子还有很多，比如在卫生间的设计中，如果能够考虑到墙面砖的模数，结合人体工学要求，将开关、洗手台、灯具、镜子等的位置布置的刚好符合墙面砖的尺寸，这样不仅不用切割而且更加美观。

4 建筑设计后与二次装修中拆改的矛盾问题及解决办法

现如今，由于精装修房的开发量较少，建设周期长，价格高或者装修质量达不到要求，我们一般购置的房屋都需要进行二次装修。而在二次装修后造成的浪费、扰民和环境影响是不可估量的，所以如何避免二次装修或二次装修中拆改问题是亟待解决的。

根据模数化的实用性研究，将经济环保绿色理念与业主实用原则相结合，即所谓的“实用性模数设计”，提出两种解决方法：第一种，在确定业主、开发商、设计单位后，根据业主对装饰的要求，装饰设计和建筑设计同时进行，两者共同协作、共同探讨，设计出符合模数化的建筑结构。在这一过程中不仅将装饰模数和建筑模数充分的应用，而且由于是符合模数的，后续的结构、施工、安装等更加便利高效，这样同时也避免了二次装修。第二种是由于开发商粗装修后留下的非模数化空间，使得后期精装修设计难以符合模数化，可以将非承重结构尺寸进行调整，形成模数化的空间，或者灵活的应用分模数来进行精装修的设计，这样可以减少材料浪费和施工工序。

5 结语

模数化设计为建筑工业化和标准化奠定了坚实的基础，同时为建筑施工提供了很大的便利，各类构件的规格化和模数化减少了设计和施工的工作量和构件的种类，使得整个建筑的生产过程变得方便和简化，很大程度上节约了工程造价。但是，目前建筑设计人员只是追求了在结构上的模数化，并没有充分考虑后续施工和装饰的设计。造成了建筑设计和装饰设计脱节的现象，这与模数化设计的根本宗旨是相违背的。因此设计人员应该具备整体大局观和模数化意识，贯彻 “实用性模数设计”理念，从建筑的整个生产过程来考虑，不断完善和应用模数化，是建筑工业化和标准化的重要途径。

[1]开彦. 模数协调原则及模数网格的应用[J]. 住宅产业, 2010(9)∶38-40.

[2]周藤. 建筑模数化设计的探索与工程实践[J]. 建筑创作, 2006(11)∶118-121.

[3]周晓红. 模数协调与工业化住宅的整体化设计[J]. 住宅产业, 2011(6)∶51-53.

[4]刘长春, 张宏, 淳庆. 基于SI体系的工业化住宅模数协调应用研究[J]. 建筑科学, 2011, 27(7)∶59-61.

[5]赵红斌, 程正宇. 建筑模数制的再认识[J]. 四川建筑科学研究, 2011, 37(2)∶209-213.

TU7

B

1007-6344（2017）01-0076-02

薛建伟（1992-），男，汉族，湖北荆州人，辽宁工业大学土木建筑工程学院2015级建筑与土木工程专业在读硕士，研究方向为结构工程设计与应用。

本文系2015年辽宁工业大学科技开发中心项目“新型模数化抗震住宅技术开发与研究”成果之一，项目编号：5021516。