装配式建筑设计：模数和模块化应用

2023-08-23 理论教育版权反馈

【摘要】：整个罗马的砌体结构经过几千年的发展,体系非常完整,比如用方石控制建筑外形,实现模数协调,方石用完后,往往建筑内部会出现一些非模数化区域,即模数控制不了的情况,再用乱石砌筑,就形成现在所说的模数中断区,最后完成建筑物整体立面很完整的形式,这就是石与砖的模数关系,所以,模数是装配式建筑中很值得研究的课题。模数在装配式建筑中是非常重要的。

模数是工业化生产的基础,能达到优化尺寸系列化和通用化的目标,还有一个关键点是协调建筑要素之间的相互关系。许多人对于模数的理解就是从砖混建筑3M开始的,按照3的倍数满足要求的三模,从开间、进深、层高去控制。随着对装配式建筑的研究,发现模数不仅限于开间进深,也深入构件,包括内装部品。内装部品与主体建筑的关系,是一个系列的模数协调关系。以罗马建筑为例,罗马的建筑材料很简单,用天然的混凝土把砖、石砌筑起来,形成砌体结构。整个罗马的砌体结构经过几千年的发展,体系非常完整,比如用方石控制建筑外形,实现模数协调,方石用完后,往往建筑内部会出现一些非模数化区域,即模数控制不了的情况,再用乱石砌筑,就形成现在所说的模数中断区,最后完成建筑物整体立面很完整的形式,这就是石与砖的模数关系,所以,模数是装配式建筑中很值得研究的课题。无独有偶,当年的罗马由作坊切磨石材,现场装配,其实也是工厂化的一种模式,只是现在机械化的程度更高。

模数在装配式建筑中是非常重要的。关于模数的优化,可用两个案例进行说明:一个是建筑和结构两专业通过共同优化现浇节点,仅用3种模具就对全部节点进行了多样化的处理,实现了现浇节点的标准化。再一个是在工厂预埋电盒,一开始经常出现与钢筋的碰撞(图2.14),现场调整十分不便,既耽误时间也容易出错。后来采用钢筋模数化、线盒点位模数化,两个模数做好错位,就完全避免了两者的碰撞。当时仅仅是为了解决某个具体的工程问题,现在是对整体的一个全面系统化的考虑。

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图2.14　通过模数协调避免交叉碰撞

模块在整个系统中是一个重要的方面,建筑师对模块的理解往往是功能模块,但是不要局限在研究功能模块,而要研究功能模块的尺寸。比如一个20 m2的空间,如果是2 m×10 m就是一个走廊,如果是4 m×5 m就是一个房间。所以建筑师研究功能模块,更多的是研究它所形成的空间。这个空间就是满足多种使用功能需求的几何尺寸空间,它和人的使用有很大关系。这个空间的高效性,就是“可持续住宅”的一个核心。如果没有高效性,比如3 m×10 m的空间也不能有太多的变化。图2.15所示为预制模块化房屋安装。

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图2.15　预制模块化房屋安装

无论出于何种目标,研究空间是开放式建筑、建筑工业化的核心内容。通过空间多样化,实现组合多样化,然后实现立面多样化。以北京标准化模块的多样化组合为例,在对40 m2公租房进行研究时,提出5.4　m×5.4　m的空间概念。5.4　m会出现更多可能性,5.4　m就是两个2.7　m,对普通住宅来说就可以保证有两个朝向开窗的房间,在公租房中空间设计远优于4.8　m开间的空间,能实现明居室,不再是仅有一个外窗、起居室都是黑暗的房间。由于采用了高效空间的设计,40 m2的一居室实现了一室一厅,50 m2就可以实现两室一厅,60 m2就可以实现三室一厅。可以据此提出“实惠设计”,就是从建筑学的初心,去研究建筑的尺寸空间,来达到设计目的,实现空间优化。这种高效的标准化模块空间,可以组合成单元式住宅,也可以组合成外廊式住宅。

在实践中,中国建筑设计标准院做的保障性住房国家建筑标准图集有所体现。对模数组合、模块组合、单元组合、部品组合、构件组合,各种不同的组合来实现立面多样化和空间多样化。图2.16所示是一个构件划分的过程,图中白色部分都是标准化的,外立面可以实现多样化处理。一个好的建筑空间,便因此可以适应多种需求。所以,在设计中要重点研究模数和空间尺寸的关系,努力实现标准化设计,多样化呈现这一目标。我们研究模数和模块要通过系统集成的方法,使所有的部品、构件形成装配式建筑,真正实现“像造汽车一样造房子”。

装配式建筑设计：模数和模块化应用

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