模块化策略在建筑设计中的应用

于斯逸

摘 要：自最初诞生以来，模块化策略便给建筑的设计与制造等问题带来了一定影响作用。在当今社会的迅猛发展阶段，土地、环境以及能源等因素，已给建筑领域的发展，带来了一定阻碍。科技的进步，所给人类带来的，并不只是空前的消费动力，也伴随有无可估量的环境恶化以及资源消耗。未来，任何领域中理念、体制、技术、标准都会逐步发生变化，建筑设计领域也不例外，未来，建筑优化设计的核心发展方向在于提升建筑设计的水准，实现工业化与绿色建筑的有效对接。本文就怎样为建筑硬件资源的持续活力提供有力保障，在时空的双重维度上，提出了模块化策略的可持续性效应，进而就建筑可持续性设计中，模块化策略的应用方法进行探究、讨论。

关键词：模块化；设计策略

在当前的建筑生产活动中，亟需在资源较为有限的基础上，力争实现长足发展目标，因建筑生产活动，需要投入大量物力以及人力，如出现问题，会引发建筑闲置现象，进而造成资源浪费。另外，在原有建筑无法与新时期的使用需求保持同步之时，也会引发闲置现象。作为一种成熟的设计以及生产方式，模块化策略已普及应用于制造业领域中，不少建筑师也就怎样应用模块化策略，以引导建筑生产活动，并使之与当代工业体系保持同步进行了探究讨论。模块化设计阶段，通过拆分与组合的方式，以实现多样化功能、需求整合的思想，将可持续理念体现了出来，建筑设计中，模块化设计的应用，能够为“存量建筑”问题的解决，提供有效方法。

1 與模块化有关的定义简介

1.1 模块

模块的概念可追溯至20世纪初的德国，该概念于20世纪中叶被普遍接纳、认可，并发展为与之相关的一系列理论。到目前为止，与模块相关的、为众人所广泛接纳的概念是：“模块是一种通用、典型的独立单元，它具有一定的接口结构以及功能，可组合为一个系统。

1.2 模块化

对于“模块化”的核心，Baldwin以及Clark作为哈佛大学教授，将之归纳为 “将较小的，能够独立进行功能设计的系统，组合建立为一个复杂流程或产品”的过程。从中不难得知，“模块化”是指应用系统论的观点，将复杂问题分解为多个子系统后，再分别进行操作的系统理论。“模块化”包含了两大过程，即模块集中化与分解化。

1.3 建筑模块化

应用模块化的策略来进行建筑设计与生产的方法，即为建筑模块化。具体而言，它是指将建筑这一集成了多个专业的复杂整体，分解为具有一定功能性、标准性的模块，将模块作为单元，进行设计、生产，并借助于模块单元的组合与拼接，以实现建筑的整体生产流程。

2 建筑模块化的四项可持续性原则

（1）借助于模块这一中间层次的设置，将整体流程简化，从而有效缩短建筑周期以及工程设计，即为模块化策略的核心所在，由此，也能更好地利用社会资源，彰显了资源保护的基本准则。

（2）模块应兼备通用性、互换性以及独立性三大体系特点。建筑模块是建立整体系统的单一部件，它有着多样化的可能性，可实时更新，并在拆分后，进行重新组装、替换，可独立编辑。模块化建筑有助于提升建筑耗材的利用率，将反复利用资源的基本准则体现了出来。

（3）作为一种标准化形式，一旦模块化建筑得以普及应用，不但会改善建筑的整体生命周期，并且还能将建筑生产对环境所造成的不良影响作用最小化，将保护自然的基本原则体现了出来。

（4）就生产方式而论，建筑设计中，模块化策略的应用能够在建筑生产流程中，引入预制生产，进而改善建筑物的品质，延长建筑物的使用寿命以及整体生命周期，进而在单位时间内，降低建筑的平均损耗，它具有长足发展意义，并将质量原则体现了出来。

3 建筑模块化应用方法的可持续性原则体现

总体而言，建筑模块的组合与分解，体现了建筑模块化的实质意义，可将其应用方式，划分为两个不同阶段：其一，依照市场需求、设计目标来明确模块划分的基本准则；其二，依照一定的组织方法，将划分好的模块组合为一整体。而建筑行业的固有特点决定着其在模块化的具体应用方法上，会独具特色，接下来，本文就不同阶段，其应用方法对于可持续性原则的表现与体现进行探讨：

3.1 建筑模块的划分

3.1.1 将使用功能作为基础

对于建筑而言，功能是其基本属性，功能规律在模块化建筑中的应用，是模块划分的首要考虑原则。以东京中银舱体大厦为例，日本建筑师黑川纪章依照功能，将设备、家具模块化，经组合后，建立了一个居住模块，其规格为2.3m×3.8m×2.1m，再借助于此类居住模块的穿插组合，构建了整栋建筑。

基于使用功能，划分模块化的长远意义在于：模块能够与其使用功能对应起来，并能独立完成该功能所需建筑设备的安装，实现其所需使用空间的组装。在其他建筑需要增添或补充某种功能模块或需更换功能需求之时，对于作为特定功能模块的临时组合的整体建筑而言，仅需定向更换特定模块，或进行增删便可。如此一来，不但有效提升了建筑耗材的使用率，并且也简化了施工流程，规避了繁多的现场操作。

3.1.2 以设计目标为核心

不限于将功能使用作为划分模块的基本原则，建筑模块化还应将设计目标落实到位。在构建设计阶段，应当将如文化、传统、思想等源于建筑本体以外的内容、设施、结构、造型、材料以及功能等纳入全盘考虑范畴之内。因此，对于模块化策略的实际应用而言，应在优先考虑设计着眼点的前提下，兼顾功能以及建筑设计本体思想的表达。

3.2 建筑模块的组合

3.2.1 空间关系

在一定意义上，建筑建造亦是空间营造的过程，模块化建筑也概莫能外。由于建筑建成之后，其空间效果是由模块间的组合而决定的，为此，在模块组合的过程中，应当优先将不同模块间的空间关系纳入考虑范畴之内。

抽象说来，不同的模块间具有三种关系，即相离、相切以及相交。建筑需求、功能需求、景观朝向等因素，均会给模块空间关系的组织带来一定影响。我们可以通过模块化建筑的空间关系是否与可持续性原则相符，来判断该设计方案是否优秀，譬如，科学的排布规律，有助于提升能源的利用率，改善建筑的功能，良好的体量关系，有助于降低能源消耗。

3.2.2 交接设计

依照 “模块化”理论，模块具有四大属性，其中，应将 “接口”作为重点考虑对象。不同建筑模块的交接，涵盖了多样化的建筑的物质性因素，应将构造以及结构等因素，纳入考虑范畴之内。

对于原始的模块化住宅而言，电、水、结构、暖等，均需采用科学的方式，连接起来。本文采用系统性的方式，对O-House案例中不同模块间的连接方式进行了探究与讨论，对原有的连接方式，进行了归纳分析，另外，还改良了传统的连接方式，实现了电、水、结构、暖的预制生产。

4.建筑设计的模块化影响策略分析

4.1 模块化设计的优点

模块化设计理念，作为绿色设计方式的一种，已成为国内建筑设计中一种较为成熟的设计方法，它具有三大优势：1.缩短产品的研发周期，可提前制成；2.提升产品的精准度，实现产品的系列化创新，能够更好地适应市场变化；3.降低环境的负作用；4.有序进行回收拆卸与处理，进行反复利用。

4.2 建筑功能对模块化的影响与整合

在建筑设计中，功能扮演着重要角色，它占有主导性地位。在新的发展时期，建筑便是基于功能而得以渐渐时兴并发展起来的。“美觀、牢靠、实用”作为建筑的三大核心因素，其中，最为关键的因素便是 “实用”，该因素亦是建筑的一种固有属性。就本质意义而论，人们的生活活动具有社会性，且是动态的，这也意味着功能亦是动态的，具有社会性。作为建筑与生活间所达成的一种默契，功能体现了人与建筑间的和谐关系。城市模块化的动机虽然各不相同，但由始至终，均需将功能摆在首要位置。

4.3 建筑结构对模块化的影响与整合

建筑结构是建筑模块化的一种影响因素，在建筑师看来，建筑功能与建筑结构间的关系，并不只是对于物质空间的需求，其范围极其广泛。在外部结构上，建筑具备标明通道、划分空间以及空间隔断等功能。建筑的内部结构功能与外部结构功能存在相似之处，能够在空间上，借助于结构的紧密排列而限定建筑功能。

4.4 环境对建筑设计模块化的影响与整合

建筑往往是以具体的形态而存在的，而非以独立的个体，存在于周边的空间环境当中。建筑功能与其周边的附属设施、景观以及道路等密不可分。在布置建筑设计的功能之时，应将如水电管线的布置等因素纳入考虑范畴之内，预留一定空间，以免对室内功能造成不良影响。

5模块化建筑的应用前景展望

迄今为止，随着模块化策略的不断发展，它已在集装箱、住宅建筑等领域，发展为建筑设计架构的核心思路；在建筑设计中，模块化策略是一种解决其多样性、标准化问题的核心方法，该策略也常作为完整设计框架下的部分内容，用以解决复杂性建筑中的问题。参照其他领域中模块化策略的发展历程，可对其应用前景，做出如下分类：

5.1 集成式模块化设计

借助于层级化的模块策略，采用大型模块来实现小型模块的集成，进而实现功能的多元化与综合化目标。如今，集成式模块的设计方法已被普及应用于大部分模块化建筑中，如前文中所提到的O-House太阳能住宅等，此类模块化建筑在设计阶段，优先依照功能需求，划分为不同模块，随后对分好的模块进行整体设计，简化了建筑的建设以及建筑流程，提升了生产效率，并控制了成本。

5.2 系列式模块化设计

在标准化设计的框架下，探索产品多元化的设计方案，即为系列式模块化设计。它主要针对特定类型的产品，经标准化处理之后，对产品的形式、规格、功能以及参数等进行调试，获取产品扩展的可能性，并采用标准化的方式，获取个性化、多样化的部件产品。

5.3 典型模块化设计

将完整的产品，提炼为经典模块，借助于模块内部以及不同模块间的差异的简化，以消除冗余功能，进而让模块具备更好的模块以及互相交换模式，其优点主要体现于模块的替换上：首先，用户可依照自身需求，选取产品的扩展功能；其次，用户只需选择所需更换的模块以实现产品更新，而无需舍弃整个产品。

6 结语

经历多年的粗放型发展，建筑行业渐渐走向资源节约型、建筑生产资源高效利用型、可持续性发展路线。在建筑设计领域中，模块化设计策略的应用，不但能节省建筑资源，并且能维持建筑空间的活力。但为了让模块化建筑更好地实现长足发展目标，我们应注意使模块化建筑更好地与实际功能需求、社会文化形态保持同步。

参考文献

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（作者单位：杭州师范大学）