裝配式學(xué)生宿舍模塊化設(shè)計(jì)研究
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摘要:在系統(tǒng)介紹建筑模塊化設(shè)計(jì)概念的基礎(chǔ)上，以學(xué)生宿舍公寓為研究對象，運(yùn)用模塊化設(shè)計(jì)方法，從宿舍的單元模塊空間、建筑平面組合和平面模塊立體組合三方面，對學(xué)生宿舍進(jìn)行功能模塊劃分和模數(shù)設(shè)計(jì)，并將各個模塊合理組合成一個完整的建筑，以提出一種學(xué)生宿舍模塊化設(shè)計(jì)方案。
關(guān)鍵詞:宿舍設(shè)計(jì)，模塊化，標(biāo)準(zhǔn)化
0引言
隨著近二十年來我國教育事業(yè)的不斷擴(kuò)大，新建宿舍不僅建設(shè)需求量巨大，而且隨著人民生活水平的不斷提高，學(xué)校師生對住宿條件的期望越來越高。學(xué)生宿舍具有建筑平面相對簡單、規(guī)則，宿舍單元重復(fù)性、獨(dú)立性較高，模塊化特征明顯，而且建筑高度通常不高，建設(shè)規(guī)模較大，所以建筑模塊化設(shè)計(jì)理念非常適合學(xué)生宿舍大規(guī)模建設(shè)，有利于提高建設(shè)的速度與質(zhì)量，降低建設(shè)成本。
1建筑模塊化的概念
建筑模塊化是以建筑為研究主體，對整個建筑進(jìn)行詳細(xì)分析，按照不同功能將其空間、構(gòu)件等元素進(jìn)行適當(dāng)分類、統(tǒng)一歸并組合，形成功能相對單一的模塊，最終在進(jìn)行設(shè)計(jì)時將這些模塊進(jìn)行排列組合，像搭積木一樣組合成為一個建筑整體。以學(xué)生宿舍為例，首先，宿舍樓由單元模塊組成;其次，將宿舍單元模塊進(jìn)行分解，得到單元的若干層;再者，將各層按照功能進(jìn)行二次分解，獲得單一功能模塊。再通過合適的接口以及布局方法將這些功能模塊進(jìn)行平面組合成一個平面模塊，平面單元進(jìn)而立體組合成一個建筑整體。模塊化建筑主要有預(yù)制裝配式建筑、集裝箱建筑等幾種建筑形式，預(yù)制裝配式建筑因被國家大力推廣，必將成為建筑行業(yè)產(chǎn)業(yè)化的主流，裝配式結(jié)構(gòu)體系有木結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)類型，其中混凝土結(jié)構(gòu)相對其他兩種結(jié)構(gòu)而言，擁有耐久性好、剛度高、技術(shù)成熟等不可比擬的優(yōu)勢，在裝配式建筑中占主導(dǎo)地位。因此，本文將預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)作為主要研究對象。
2模塊化設(shè)計(jì)的特點(diǎn)及優(yōu)勢
2．1組合方式靈活多變
選擇不同的功能模塊，就組成了不同的新系統(tǒng);選用相同的功能模塊，排列方式不一樣，也會形成不同的新系統(tǒng)。設(shè)計(jì)者可以根據(jù)不同項(xiàng)目和甲方的個性化要求，設(shè)計(jì)出多種不同風(fēng)格的方案供甲方選擇。
2．2極大的節(jié)省時間
通過使用已經(jīng)設(shè)計(jì)好的建筑模塊，根據(jù)不同場地要求，進(jìn)行合理組合，最后再根據(jù)具體情況做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。節(jié)省了重新設(shè)計(jì)某些元素的時間，極大的縮短了設(shè)計(jì)周期。
2．3節(jié)能環(huán)保
模塊化設(shè)計(jì)始終以建筑基本模塊為基點(diǎn)，從設(shè)計(jì)到施工完成以至于后期升級改造都圍繞基本模塊展開。模塊化設(shè)計(jì)可以讓建筑板構(gòu)件重復(fù)循環(huán)使用，真正做到節(jié)能減排;在擴(kuò)建與改建時，只需要把原本的模塊從工廠生產(chǎn)運(yùn)輸出來，按照一定方式重新拼裝即可;它同時也具有很好的易維護(hù)性和可回收性。
3．1標(biāo)準(zhǔn)模塊設(shè)計(jì)
功能模塊作為模塊化建筑的基本單元，其設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)性、合理性直接關(guān)系到整個建筑的質(zhì)量。作為建筑模塊化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，標(biāo)準(zhǔn)模塊設(shè)計(jì)擔(dān)任“分解”的角色。
3．1．1模塊劃分
模塊劃分是模塊化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)流程。建筑功能決定其空間和結(jié)構(gòu)，所以功能屬性在模塊化設(shè)計(jì)中是第一位的。由于使用功能、空間特性、結(jié)構(gòu)要求的不同，其空間尺度、特殊結(jié)構(gòu)處理、柱距層高等的要求也不同，進(jìn)而對各個模塊的設(shè)計(jì)和制造要求也不同。將具有相同特性的空間進(jìn)行整合，讓其成為一個相對統(tǒng)一、獨(dú)立，具有特定屬性的模塊，施工時，亦可以根據(jù)相同模塊的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)和模數(shù)進(jìn)行分步分區(qū)施工，簡化施工流程，提高建設(shè)效率，降低成本在模塊劃分之前要對建筑功能進(jìn)行定性分析，并將任務(wù)書要求或用戶需求的功能相似或結(jié)構(gòu)相似的空間進(jìn)行分類整合，例如根據(jù)《宿舍建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》(以下簡稱《規(guī)范》)和對大學(xué)生需求的調(diào)研，學(xué)生宿舍可分為居室模塊、輔助模塊、衛(wèi)生模塊和交通模塊四大部分。
3．1．2模塊協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)
上文對模塊進(jìn)行了劃分，而在工廠化生產(chǎn)中，直接生產(chǎn)出來的是板件和構(gòu)件，并非整個功能模塊，所以要把各個功能模塊拆分成板件和構(gòu)件模塊，并根據(jù)板構(gòu)件模塊的原屬功能模塊的屬性，結(jié)合人體工程學(xué)和環(huán)境心理學(xué)原理進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、精細(xì)化設(shè)計(jì)，一是統(tǒng)一其尺度模數(shù)，二是根據(jù)不同使用功能統(tǒng)一進(jìn)行結(jié)構(gòu)處理，這樣既使其符合使用者的需求，又有利于工廠的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)和一體化裝修，以提高生產(chǎn)效率，節(jié)約資源，還有助于建筑平面合理排布，使其布局緊湊。設(shè)計(jì)其統(tǒng)一模數(shù)尺度時，一要充分考慮建材市場裝飾材料的模數(shù)，便于后續(xù)一體化裝修，二要考慮板構(gòu)件運(yùn)輸要求，亦可將大型板構(gòu)件模塊拆分成小型模塊［1］，在施工現(xiàn)場組裝成大型模塊以便于吊裝，這樣既便于板構(gòu)件模塊的運(yùn)輸，又便于工廠一體化生產(chǎn)和質(zhì)量檢測。在板構(gòu)件設(shè)計(jì)時還要充分考慮接口設(shè)計(jì)，小型板構(gòu)件相互組合構(gòu)成大型板構(gòu)件甚至整個模塊，所以他們之間的組合強(qiáng)度直接關(guān)系到整個模塊甚至整個建筑的剛度。而且模塊化建筑大多可以進(jìn)行模塊回收再利用，所以組合時強(qiáng)度大，拆解時宜分解是接口設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。將各個功能模塊進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)往往不止一種，而是設(shè)計(jì)師考慮了諸多情況后設(shè)計(jì)的多種模塊模型，并將其存入模型庫中。在甲方擬定方案時，可按照甲方自己的需求，在模型庫中像挑選工業(yè)產(chǎn)品一樣挑選所需模塊。
3．2模塊組合
在建筑模塊化設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中的“組合”可分為模塊平面組合和平面模塊立體組合。這兩者是一個化零為整的過程［2］。
3．2．1模塊平面組合
模塊平面組合是將各個功能模塊按照功能流線組合成一個建筑平面的過程。這一設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)最重要的是要對使用者的需求進(jìn)行充分調(diào)研，明確各個模塊之間的功能關(guān)系，對功能流線做好統(tǒng)籌規(guī)劃。將甲方挑選好的各個功能模塊按照預(yù)先設(shè)計(jì)好的流線組織起來，模塊在模數(shù)上可在允許范圍內(nèi)進(jìn)行協(xié)調(diào)更改，再用交通模塊進(jìn)行串聯(lián)。功能模塊之間可以抽取相接觸的墻來形成更廣闊的空間，亦可通過錯位、旋轉(zhuǎn)等方式形成形式多樣的立面效果。如果一些模塊之間銜接不妥，可通過利用諸如玄關(guān)、走道、儲藏空間等適應(yīng)性空間作為尺寸相對靈活的成分，作為各個功能模塊之間的粘合劑［3］。雖然各個基礎(chǔ)模塊之間相互獨(dú)立，但是可以通過“接口”構(gòu)件連接成一個牢固整體，共同構(gòu)成建筑平面模塊。在高校宿舍建筑中，平面模塊主要分為首層和標(biāo)準(zhǔn)層兩類，按照《規(guī)范》要求，輔助模塊和門廳等多布置在首層，而居室模塊多布置在標(biāo)準(zhǔn)層，衛(wèi)生模塊則通用性高，每層都有布置。在宿舍平面模塊設(shè)計(jì)中，模塊化設(shè)計(jì)主要體現(xiàn)在對多個宿舍的整體空間布局及其與水平交通模塊的關(guān)系設(shè)計(jì)上，在保證居室模塊舒適度原則下，使重復(fù)的宿舍模塊空間布局不呆板單調(diào)，宿舍之間既不相互干擾又適宜活動交流;在保證疏散的前提下，借助靈活的空間變化，形體、材質(zhì)和顏色的適當(dāng)變化，樓道應(yīng)避免簡單的設(shè)計(jì)。
3．2．2模塊立體組合
模塊立體組合是將設(shè)計(jì)好的首層、標(biāo)準(zhǔn)層等平面模塊組合成一個建筑整體的過程。這個過程就像“搭積木”一樣。建筑是建立在一定用地上的，沒有建筑能漂浮在空中。所以在建筑整體設(shè)計(jì)上，首先是要考慮用地限制，在用地紅線以內(nèi)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)。堅(jiān)固、適用、美觀是建筑設(shè)計(jì)的通用原則，模塊化建筑的設(shè)計(jì)也要遵循這一原則。建筑整體設(shè)計(jì)首先要體現(xiàn)堅(jiān)固的原則，這和功能模塊間的、平面模塊間的接口設(shè)計(jì)是分不開的。其次建筑立面也要體現(xiàn)美觀原則，既要符合人們的審美需要，也要符合所在學(xué)?；虺鞘械奈幕尘昂鸵?guī)劃要求。宿舍和校園內(nèi)的其他建筑一樣，應(yīng)當(dāng)具有自己的特點(diǎn)。其應(yīng)該在滿足功能的前提下，創(chuàng)造良好的立面形象，成為學(xué)校建筑的代表。裝配式建筑的外墻是在工廠中用模具現(xiàn)澆，經(jīng)歷養(yǎng)護(hù)后成型，宿舍的立面設(shè)計(jì)可以結(jié)合這一特點(diǎn)，充分利用混凝土的和易性和模具的可塑性，制造出形式多樣的建筑外墻。立面還可以通過涂料或者清水混凝土、彩色混凝土等建筑材料的選擇來融入校園建筑的風(fēng)格，或者結(jié)合遮陽構(gòu)件、預(yù)制陽臺等非承重結(jié)構(gòu)的靈活組合來塑造宿舍樓自身的特點(diǎn)。
4結(jié)語
宿舍模塊化是標(biāo)準(zhǔn)化建造、一體化裝修的基礎(chǔ)，模塊化設(shè)計(jì)方法在宿舍設(shè)計(jì)中具有很強(qiáng)的可操作性和先進(jìn)性，不僅能節(jié)省工期，加速資金周轉(zhuǎn)，而且能降低成本，減少勞動力投入。本文通過討論模塊化設(shè)計(jì)方法在裝配式宿舍設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，提出一種宿舍的模塊化設(shè)計(jì)方案，為宿舍模塊化設(shè)計(jì)做出探索。
參考文獻(xiàn):
［1］辛善超．基于模塊化體系的建筑“設(shè)計(jì)—建造”研究［J］．西部人居環(huán)境學(xué)刊，2016，31(6):23．
［2］張廣平，馬聰．裝配式住宅模塊化設(shè)計(jì)關(guān)鍵問題探究［J］．吉林建筑大學(xué)學(xué)報(bào)，2016(33):59．
［3］萬曉寧．住宅平面標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)中的模塊化與適應(yīng)性演變［J］．住宅與房地產(chǎn)，2016(15)
作者：朱官章 侯博 蔣毅 單位：陸軍勤務(wù)學(xué)院