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模塊化建筑的設計特點及其可操作性

2013年7月16日

摘要模塊化建筑是具有鮮明時代特點的建筑思想與建筑技術的結合。在當代高技術條件下思考空間問題,模塊化建筑節約資源,在材料和物理性能方面多樣化,體現了現代設計的簡潔性和功能性,在較大程度上能解決目前存在的空間與可持續發展問題。選擇這個方向做研究,具有一定的現實意義。本文期望通過對模塊化建筑空間設計的研究,完善對當代我國模塊空間的認識,總結出當代建筑空間設計的動態性新概念,以助于對建筑創作現狀的反思及對建筑創作的展望。

關鍵詞:模塊化建筑;建筑設計;建筑空間

一、模塊化建筑設計的先進性

模塊化建筑是一種組裝化技術,它用事先預制好的模塊構件組裝成各種房屋,施工簡便、組裝靈活。模塊構件在工廠中預制,便于組織工業化生產、提高工效、減少材料消耗、受季節影響小。模塊建筑具有施工速度快、抗震性能好、使用面積大、建筑自重輕、施工簡便、組裝靈活、用工用料省等特點,還具有房屋可搬遷的功能,因此在城市建設中應用并將推廣。

工業化的生產使模塊化建筑相比傳統的房屋建筑具有更精良的工藝:高品質控制、切割精準、節省材料、有效利用木材,并且那些廢棄物會被利用作為工廠的燃料等等。不僅如此,相比傳統的房屋建設,原材料的大批量采購、挑選勞動力低廉的地區建廠,這些手段降低了成本,提高了品質,人們當然會選擇它。

在模塊化住宅起步發展的初期,房屋樣式設計可選擇的范圍很有限,大部分的設計由工廠自行完成。工廠只是根據客戶的要求做些小的改動,實際上來說先前由工業化誕生的模塊化住宅產品的總體風格和樣式都是單一而落伍的。

在最近幾年的發展過程中,越來越多的業主了解了這種新型住宅建筑模式,越來越多的新穎設計方案涌現出來,個性化的設計和選擇也日漸流行。今天,模塊化建筑的設計可以符合人們對任何一個時代的想象與追求,任何的風格,比如“殖民地”建筑風格(注:美國的一種傳統建筑風格)、科德角式小屋(注:一層或一層半高且結構緊湊的房屋,有一中央帶煙囪的三角形屋頂),甚至大小,很多普通人的設計還成為了符合大眾喜歡的樣式而被廣泛的借鑒和使用。

模塊化住宅越來越受歡迎,人們對它的建筑風格上的要求也越來越復雜,建筑設計師們正在不斷改進自己的設計風格以迎合業主的個性化需求。比如:工廠可以制造的各種模塊的尺寸,房屋的走向,各個模塊的銜接細節。此外,建筑目的地的地理位置也是需要考慮的,如果要經過狹窄或者崎嶇不平的道路,必須設計使用小型模塊以便于運輸,這都是要在設計初期需要考慮到的。

二、模塊化建筑在設計和施工上的優勢

模塊化建筑的特點是施工工期較傳統工期短得多,一般縮短二分之一到三分之一左右。因此,這種房子適宜于房荒嚴重和等待解決住宅困難的地方。同時在美國的盒子構件工廠一般都放在靠近河岸的城鎮上,以降低運輸成本。也正由于模塊化建筑的重量較重,要采用大噸位的吊車吊裝,所以在施工上也受到一定的限制。模塊化建筑具有一系列突出的優點,其中最大的優點就是速度快。同大板房相比,模塊化房屋的施工周期可以縮短50~70%,加速資金周轉,盡快地發揮投資效益,滿足用戶的需要。

其次,由于模塊化建筑的工業化生產程度高,因而用工特別省。同大板房屋相比,總用工量約可減少10~15%;同磚砌建筑相比,可減少30~50%。施工現場的用工量減少尤多,一般可比大板房屋減少一半以上。最后,材料和設備的損耗降低,工人勞動條件大大改善,免受日曬雨淋之苦,施工過程可不受或少受氣候影響,利于組織常年均衡施工。

三、模塊化建筑設計應遵循的原則

適用、堅固、經濟、美觀是建筑設計的一般原則,模塊化建筑也應遵循這個原則。畢竟模塊化建筑在功能和結構方面,要滿足人們的使用要求。同時,要有大膽創新的思想。建筑本身在人們的意識里已經固化成了非移動的物體,而人們要使用的是建筑的內部空間,如何在模塊化建筑中體現這個空間,這就要求建筑師要有豐富的其他領域知識與建筑知識相互融合,打破常規,找到恰當的結合點。重要的是形式的設計要體現美觀的原則。建筑師可以從組合等方面去拓展和挖掘美感,建筑師應像專業承包商能創造美的車輛一樣創造優美的可移動的建筑物。當然還可以從模塊化建筑所應用的城市的文化背景來考慮。

模塊化建筑作為有特色、有內容、引人注目而又精確有效的空間環境,應注意在設計時盡可能消除它對人們心理產生的臨時性和移動性影響,增加其舒適性和穩定性。使人在使用時,對建筑的傳統概念不至于產生大的甚至是錯位的變化。在注重設計的同時,也應當注意新材料和技術的產生。模塊化建筑在新材料和新技術的出現后,有了較大的飛躍。所以,新材料的產生可能對這種類型的建筑設計產生很大的影響。對于模塊化建筑,采用新技術新材料可使提高它的使用壽命。

四、模塊化建筑與其他類型建筑的比較

1、模塊化建筑與裝配式大板建筑比較

模塊構件具有空間結構單元的特點,受力性能好,設計上比較經濟,由于模塊構件頂板與墻板整澆為一體,不存在樓板擱置長度問題,墻壁可做得較薄,內墻雖由兩壁拼成,但只是一道空心墻,用料仍比較省。在構件制作上,一個模塊構件即為一個房間,規格型號少;同樣一個房間,裝配式大板則需有內墻板,外墻板,大樓板若干塊構件拼成,制作規格型號多。在施工安裝上,模塊為立體構件,松鉤即可站穩,連接一般只需角部焊接;而大板構件多、吊次多,就位后需用支撐臨時固定,再進行現澆接頭連接、工序多。模塊構件體積大、重量大、需大噸位拖車,吊車進行拉運和吊裝;大板構件體積小、重量輕、較小的拖車,吊車便可運輸吊裝。

2、模塊化建筑與框架建筑相比

框架結構在梁、柱、樓板上用去相當數量的鋼筋混凝土,它的成品只是一個結構骨架,還需進行墻體砌筑,內外墻面抹灰等大量建筑裝修工作;模塊結構鋼筋混凝土的用量與其相當,但使“建筑”與“結構”合二為一,盒壁不僅是圍護結構,還協同角柱和梁共同工作,經濟合理。

3、模塊化建筑與磚混建筑的比較優勢

模塊化構件的施工特點:采用模塊構件建造房屋時,有2/3以上的施工過程可在工廠內完成,只留模塊組裝、少量裝修、接通管線等工作在現場操作,因而約80%的工作可不受氣候影響,適宜大規模工業化生產??傆霉ち可?,勞動條件有所改善。施工工期較其他施工方法縮短約1/2。主要材料耗用量和現澆大模板建筑相仿或稍低。但是,模塊構件預制工廠投資較大。

模塊化構件的承重類型:按其靜載特性分為承重構件和非承重構件。金屬或木制的模塊構件多用在一、二層房屋或有承重骨架的鑲嵌式建筑。塑料的盒子構件則僅用于房屋的一部分,如廚房、浴室、廁所等,或用于懸掛建筑。鋼筋混凝土的模塊構件使用較廣,通用于多、高層盒子構件房屋。美國有從旅游車和活動房屋發展而來的折疊式模塊構件房屋,可不受公路運輸對寬度的限制,作為工地辦公用房、宿舍或活動修理車間。

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