装配式学生宿舍模块化设计研究

2018-12-27朱官章

山西建筑 2018年35期

朱官章侯博蒋毅

(陆军勤务学院，重庆 401331)

0 引言

随着近二十年来我国教育事业的不断扩大，新建宿舍不仅建设需求量巨大，而且随着人民生活水平的不断提高，学校师生对住宿条件的期望越来越高。学生宿舍具有建筑平面相对简单、规则，宿舍单元重复性、独立性较高，模块化特征明显，而且建筑高度通常不高，建设规模较大，所以建筑模块化设计理念非常适合学生宿舍大规模建设，有利于提高建设的速度与质量，降低建设成本。

1 建筑模块化的概念

建筑模块化是以建筑为研究主体，对整个建筑进行详细分析，按照不同功能将其空间、构件等元素进行适当分类、统一归并组合，形成功能相对单一的模块，最终在进行设计时将这些模块进行排列组合，像搭积木一样组合成为一个建筑整体。以学生宿舍为例，首先，宿舍楼由单元模块组成；其次，将宿舍单元模块进行分解，得到单元的若干层；再者，将各层按照功能进行二次分解，获得单一功能模块。再通过合适的接口以及布局方法将这些功能模块进行平面组合成一个平面模块，平面单元进而立体组合成一个建筑整体。

模块化建筑主要有预制装配式建筑、集装箱建筑等几种建筑形式，预制装配式建筑因被国家大力推广，必将成为建筑行业产业化的主流，装配式结构体系有木结构、钢结构、混凝土结构类型，其中混凝土结构相对其他两种结构而言，拥有耐久性好、刚度高、技术成熟等不可比拟的优势，在装配式建筑中占主导地位。因此，本文将预制装配式混凝土结构作为主要研究对象。

2 模块化设计的特点及优势

2.1 组合方式灵活多变

选择不同的功能模块，就组成了不同的新系统；选用相同的功能模块，排列方式不一样，也会形成不同的新系统。设计者可以根据不同项目和甲方的个性化要求，设计出多种不同风格的方案供甲方选择。

2.2 极大的节省时间

通过使用已经设计好的建筑模块，根据不同场地要求，进行合理组合，最后再根据具体情况做出适当的调整。节省了重新设计某些元素的时间，极大的缩短了设计周期。

2.3 节能环保

模块化设计始终以建筑基本模块为基点，从设计到施工完成以至于后期升级改造都围绕基本模块展开。模块化设计可以让建筑板构件重复循环使用，真正做到节能减排；在扩建与改建时，只需要把原本的模块从工厂生产运输出来，按照一定方式重新拼装即可；它同时也具有很好的易维护性和可回收性。

3 学生宿舍模块化设计

3.1 标准模块设计

功能模块作为模块化建筑的基本单元，其设计的标准性、合理性直接关系到整个建筑的质量。作为建筑模块化设计的基础环节，标准模块设计担任“分解”的角色。

3.1.1模块划分

模块划分是模块化设计的基础流程。建筑功能决定其空间和结构，所以功能属性在模块化设计中是第一位的。由于使用功能、空间特性、结构要求的不同，其空间尺度、特殊结构处理、柱距层高等的要求也不同，进而对各个模块的设计和制造要求也不同。将具有相同特性的空间进行整合，让其成为一个相对统一、独立，具有特定属性的模块，施工时，亦可以根据相同模块的统一结构和模数进行分步分区施工，简化施工流程，提高建设效率，降低成本。

在模块划分之前要对建筑功能进行定性分析，并将任务书要求或用户需求的功能相似或结构相似的空间进行分类整合，例如根据《宿舍建筑设计规范》(以下简称《规范》)和对大学生需求的调研，学生宿舍可分为居室模块、辅助模块、卫生模块和交通模块四大部分。

3.1.2模块协调设计

上文对模块进行了划分，而在工厂化生产中，直接生产出来的是板件和构件，并非整个功能模块，所以要把各个功能模块拆分成板件和构件模块，并根据板构件模块的原属功能模块的属性，结合人体工程学和环境心理学原理进行标准化、精细化设计，一是统一其尺度模数，二是根据不同使用功能统一进行结构处理，这样既使其符合使用者的需求，又有利于工厂的标准化生产和一体化装修，以提高生产效率，节约资源，还有助于建筑平面合理排布，使其布局紧凑。设计其统一模数尺度时，一要充分考虑建材市场装饰材料的模数，便于后续一体化装修，二要考虑板构件运输要求，亦可将大型板构件模块拆分成小型模块[1]，在施工现场组装成大型模块以便于吊装，这样既便于板构件模块的运输，又便于工厂一体化生产和质量检测。

在板构件设计时还要充分考虑接口设计，小型板构件相互组合构成大型板构件甚至整个模块，所以他们之间的组合强度直接关系到整个模块甚至整个建筑的刚度。而且模块化建筑大多可以进行模块回收再利用，所以组合时强度大，拆解时宜分解是接口设计的关键。

将各个功能模块进行标准化设计，这种设计往往不止一种，而是设计师考虑了诸多情况后设计的多种模块模型，并将其存入模型库中。在甲方拟定方案时，可按照甲方自己的需求，在模型库中像挑选工业产品一样挑选所需模块。

3.2 模块组合

在建筑模块化设计环节中的“组合”可分为模块平面组合和平面模块立体组合。这两者是一个化零为整的过程[2]。

3.2.1模块平面组合

模块平面组合是将各个功能模块按照功能流线组合成一个建筑平面的过程。这一设计环节最重要的是要对使用者的需求进行充分调研，明确各个模块之间的功能关系，对功能流线做好统筹规划。

将甲方挑选好的各个功能模块按照预先设计好的流线组织起来，模块在模数上可在允许范围内进行协调更改，再用交通模块进行串联。功能模块之间可以抽取相接触的墙来形成更广阔的空间，亦可通过错位、旋转等方式形成形式多样的立面效果。如果一些模块之间衔接不妥，可通过利用诸如玄关、走道、储藏空间等适应性空间作为尺寸相对灵活的成分，作为各个功能模块之间的粘合剂[3]。虽然各个基础模块之间相互独立，但是可以通过“接口”构件连接成一个牢固整体，共同构成建筑平面模块。

在高校宿舍建筑中，平面模块主要分为首层和标准层两类，按照《规范》要求，辅助模块和门厅等多布置在首层，而居室模块多布置在标准层，卫生模块则通用性高，每层都有布置。在宿舍平面模块设计中，模块化设计主要体现在对多个宿舍的整体空间布局及其与水平交通模块的关系设计上，在保证居室模块舒适度原则下，使重复的宿舍模块空间布局不呆板单调，宿舍之间既不相互干扰又适宜活动交流；在保证疏散的前提下，借助灵活的空间变化，形体、材质和颜色的适当变化，楼道应避免简单的设计。

3.2.2模块立体组合

模块立体组合是将设计好的首层、标准层等平面模块组合成一个建筑整体的过程。这个过程就像“搭积木”一样。建筑是建立在一定用地上的，没有建筑能漂浮在空中。所以在建筑整体设计上，首先是要考虑用地限制，在用地红线以内进行规划设计，见图1。

坚固、适用、美观是建筑设计的通用原则，模块化建筑的设计也要遵循这一原则。建筑整体设计首先要体现坚固的原则，这和功能模块间的、平面模块间的接口设计是分不开的。

其次建筑立面也要体现美观原则，既要符合人们的审美需要，也要符合所在学校或城市的文化背景和规划要求。宿舍和校园内的其他建筑一样，应当具有自己的特点。其应该在满足功能的前提下，创造良好的立面形象，成为学校建筑的代表。装配式建筑的外墙是在工厂中用模具现浇，经历养护后成型，宿舍的立面设计可以结合这一特点，充分利用混凝土的和易性和模具的可塑性，制造出形式多样的建筑外墙。立面还可以通过涂料或者清水混凝土、彩色混凝土等建筑材料的选择来融入校园建筑的风格，或者结合遮阳构件、预制阳台等非承重结构的灵活组合来塑造宿舍楼自身的特点。