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集裝箱建筑的模塊化設計與低碳模式(1)

2013年3月27日

摘要: 在分析集裝箱建筑的特性以及對當前國外利用集裝箱在建筑設計中的功能上、形式上、模式上及環(huán)保性的發(fā)展趨勢進(jìn)行了深入探討,強調了集裝箱建筑對我國建筑行業(yè)在低碳模式道路上的發(fā)展提供一些有益的啟示與參考。

關(guān)鍵詞 集裝箱建筑;建筑設計;低碳模式

引 言

隨著(zhù)當今社會(huì )科技發(fā)展水平的不斷進(jìn)步與發(fā)展,人口的過(guò)剩增長(cháng),城市可用土地的不斷減少,城市中人們生活與工作的節奏加快和各種人員流動(dòng)性大的特征,以及自然災害的侵襲等因素,沖擊著(zhù)人類(lèi)的生存方式,使得人類(lèi)一直在思考與尋找出新的居住與辦公空間模式。新的空間模式應針對適應不同建筑氣候帶來(lái)采取相應的技術(shù)和本地的材料設備,組織標準化、規?;?、工業(yè)化的生產(chǎn)和供應。只有這樣,才能有效地提高質(zhì)量、改善品質(zhì)、降低成本、節約資源、減輕污染,并以其普適性加快推廣和應用。而集裝箱房屋是一種新型的發(fā)展模式。目前全球流轉的集裝箱逾2400萬(wàn)TEU,每年從運輸業(yè)淘汰的集裝箱逾100萬(wàn)TEU,為集裝箱房屋的建造提供了充足的原材料。集裝箱建筑雖然采用了現代工業(yè)化的產(chǎn)品作為基本的的建筑單元,但是它的產(chǎn)生和發(fā)展卻具有很強的民間性和自發(fā)性,這是它可能成為一個(gè)建筑學(xué)關(guān)注焦點(diǎn)或研究課題的主要原因。集裝箱建筑與傳統建筑模式相比建造快捷方便,靈活性大,選擇模式多,無(wú)論個(gè)人還是家庭乃至學(xué)?;虺擎偠寄軡M(mǎn)足其需要,同時(shí)在保護生態(tài)環(huán)境上真正的實(shí)現了資源節約與環(huán)境友好。

1 集裝箱建筑的特性

1.1 標準性

按國際標準化組織(International Organization for Standardization,ISO)第104技術(shù)委員會(huì )的規定,集裝箱應具備:(1)能長(cháng)期的反復使用,具有足夠的強度。(2)途中轉運不用移動(dòng)箱內貨物,就可以直接換裝。(3)可以進(jìn)行快速裝卸,并可從一種運輸工具直接方便地換裝到另一種運輸工具。(4)便于貨物的裝滿(mǎn)和卸空。(5)具有1立方米(即35.32立方英尺)或以上的容積。滿(mǎn)足上述5個(gè)條件的大型裝貨容器才能稱(chēng)為集裝箱。集裝箱通常由地基梁、頂端框架梁、端墻、角部框架柱、頂側框架梁、屋面、側墻、角部吊裝節點(diǎn)等構件組合而成(圖1)。在一定程度上保證了集裝箱建筑在未來(lái)建筑發(fā)展的工業(yè)化和標準化。

集裝箱的構建組成圖

圖1 集裝箱的構建組成圖

1.2 安全性

集裝箱具有堅固、耐用、安牟性高的特點(diǎn)。通常40英尺集裝箱的頂部、底部和前后側面的承重能力達1-7噸,左右側面的抗壓能力為0.5t/m2,4個(gè)角柱的承重能力達到86.4t,橫向剛性15.2t,縱向剛性7.6t,其抗壓和抗風(fēng)拒力很強。通常情況下集裝箱建筑的結構不易被破壞,能夠有效保證居住的安全性。集裝箱自身有較好的水密性.因此集裝箱建筑在面對雨季來(lái)臨時(shí)具有很強的防水性。同時(shí)適當的采用一些防火和保溫材料能夠進(jìn)一步有效提高集裝箱建筑的安全性和舒適性。

1.3 環(huán)保性

首先,集裝箱建筑所有的模塊化單元都是根據國際標準化生產(chǎn)而成,其組裝和安裝便捷。能夠有效縮短現場(chǎng)施工與提高施工效率,減少對周邊的環(huán)境污染,屬于預制式建筑;其次,與傳統建筑材料混凝土相比集裝箱建筑的材料主要以鋼材、木板為主。在集裝箱建筑報廢后其材料能有效的再利用和回收,減少了碳足跡,屬于綠色環(huán)保型產(chǎn)業(yè),有利于循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展。

1.4 經(jīng)濟性

集裝箱在全球范圍內應用廣泛。作為一種目前最普遍的運輸單元,相關(guān)的運輸和裝卸配套設施比較完善。集裝箱建筑靈活性強,移動(dòng)便捷。能夠很好的適應現代運輸業(yè)的發(fā)展要求.是臨時(shí)居住的最佳選擇。集裝箱建筑搬遷時(shí)無(wú)需大規模的拆卸,無(wú)論是運輸、安裝還是拆卸都十分方便。集裝箱的這些性質(zhì)決定了集裝箱建筑在人力、物力上顯著(zhù)的經(jīng)濟型。集裝箱本身的封閉結構,決定了集裝箱建筑對周邊環(huán)境與配套設施的要求不高,平整的基地,即可達到施工要求。有效的節約了土地資源,由此構建出了完美的生活空間。集裝箱建筑的這些性質(zhì)可以在很多領(lǐng)域廣泛適用,便捷且經(jīng)濟。

2 集裝箱在建筑設計中的實(shí)踐

集裝箱是存儲貨物的容器,它本不具有供人居住和使用的條件。但是,如果我們對其略加改造,如在墻面上開(kāi)門(mén)以供人出入,開(kāi)窗以接納光線(xiàn)和空氣,再在內部做一些基本的處理,集裝箱也可以成為一個(gè)單一的使用空間。通常在建筑概念設計或初步設計階段,基本確定了建筑的整體性能以及造型,也基本上決定了集裝箱所需的類(lèi)型和布置方式。集裝箱其本身是一個(gè)空間單元,但其也是一個(gè)結構單元,這是它作為建筑設計手段的一個(gè)最基本的特點(diǎn)。集裝箱建筑通常是由集裝箱單元以及附加結構形成的空間和結構的混合體(圖2),其作為結構單元本身就是工業(yè)化和標準化的產(chǎn)物。這種工業(yè)化、標準化,從而影響到集裝箱建筑的“人性化”設計。因而建筑師在考慮集裝箱建筑功能和規模時(shí),也要考慮集裝箱建筑的細節構造,從而有效的保證集裝箱建筑的人性化。

集裝箱組合與附加結構的類(lèi)型

圖2 集裝箱組合與附加結構的類(lèi)型

2.1 酒店

實(shí)例工程如Travelodge集裝箱酒店,英國經(jīng)濟型連鎖酒店巨頭Travelodge集團2005年6月在倫敦西區的歐克斯橋附近建造全球第一家可回收式酒店—集裝箱酒店(圖3)。該酒店建筑設計特點(diǎn)主要以“排列式”的設計方法建設施工,客房?jì)炔咳坎捎妙A制構件集成,建筑材料全部使用可以回收再利用的低碳材料。一旦酒店將來(lái)需要拆除,用于搭建客房的集裝箱經(jīng)拆卸后都可當作優(yōu)質(zhì)鋼材加以循環(huán)利用,符合環(huán)保理念。該酒店的每間客房全部都是由高強度集裝箱打造,尺寸比普通標準集裝箱略大,系倫敦 Verbus Systems公司設計的專(zhuān)利產(chǎn)品。建筑工人在施工時(shí),只需將一個(gè)個(gè)預制模塊化的集裝箱由低到高如“堆積木”擺放,再用螺釘彼此拴住。最后,再對酒店的外立面稍加裝飾。

集裝箱酒店

圖3 集裝箱酒店

2.2 體育館

實(shí)例工程如丹雷文體育館。這座位于倫敦西南部蘭貝斯區的丹雷文南學(xué)校新體育館--丹雷文體育館(Dunraven Sports Hall)被創(chuàng )新、可持續、低碳以及更加醒目等詞來(lái)形容。此項目是由區政府發(fā)起的“為未來(lái)建設學(xué)?!钡挠媱?,由于其創(chuàng )新的設計方式和可持續發(fā)展的理念,被2009年建筑產(chǎn)業(yè)建設獎評選為“最佳小型建設項目”。建筑師SCABAL和他的團隊只花費了3個(gè)月的時(shí)間便把這座8208立方米的體育館建成了,而安裝與焊接這些集裝箱時(shí)間只有3天。建筑內部分為四個(gè)大的功能區(圖4):體育運動(dòng)大廳,觀(guān)賽看臺,更衣區以及在二樓的辦公區域。建筑師充分的挖掘出集裝箱自身結構的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行改造,讓建筑本身的結構成本降低。同時(shí),除在整個(gè)建筑中使用集裝箱本身以外的建筑附屬材料大大降低,與傳統建筑相比,在建造過(guò)程中有效的控制了建筑的碳足跡。

丹雷文體育館

圖4 丹雷文體育館

2.3 社區服務(wù)中心

實(shí)例工程如曼塞爾街社區服務(wù)中心。曼賽爾街社區服務(wù)中心(Mansell Street Community Centre)是由倫敦地鐵公司委托項目,曼賽爾街社區中心是在城市密集區狹窄而非常不規則的基地上設計施工完成的項目(圖5)。項目過(guò)程中使用的集裝箱預制容器為8個(gè),所創(chuàng )造出的3個(gè)功能區總面積共250平方米左右,其用途主要以社區服務(wù)以及托兒所為主。建造過(guò)程中通過(guò)使用起重機起吊集裝箱預制構件僅花費了一天的時(shí)間,其中兩個(gè)預制集裝箱內部包含著(zhù)各自的獨立功能空間單位可以完全被拆卸,以便在完成該地區的工作以后,如果需要轉移它,是個(gè)非常簡(jiǎn)單快捷工序。目前,曼賽爾街社區服務(wù)中心并不僅僅是一個(gè)建筑靈活性的成功典范,對于當地居民來(lái)說(shuō),也是一種具有趣味的共享社會(huì )資源。

曼賽爾街社區服務(wù)中心

圖5 曼賽爾街社區服務(wù)中心

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集裝箱建筑的模塊化設計與低碳模式(完)

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