集裝箱建筑的模塊化設(shè)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(dāng)前國外利用集裝箱在建筑設(shè)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(qiáng)調(diào)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(shè)計；低碳模式

引 言

隨著當(dāng)今社會科技發(fā)展水平的不斷進(jìn)步與發(fā)展，人口的過剩增長，城市可用土地的不斷減少，城市中人們生活與工作的節(jié)奏加快和各種人員流動性大的特征，以及自然災(zāi)害的侵襲等因素，沖擊著人類的生存方式，使得人類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(yīng)針對適應(yīng)不同建筑氣候帶來采取相應(yīng)的技術(shù)和本地的材料設(shè)備，組織標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)?；⒐I(yè)化的生產(chǎn)和供應(yīng)。只有這樣，才能有效地提高質(zhì)量、改善品質(zhì)、降低成本、節(jié)約資源、減輕污染，并以其普適性加快推廣和應(yīng)用。而集裝箱房屋是一種新型的發(fā)展模式。目前全球流轉(zhuǎn)的集裝箱逾2400萬TEU，每年從運(yùn)輸業(yè)淘汰的集裝箱逾100萬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(xiàn)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(qiáng)的民間性和自發(fā)性，這是它可能成為一個建筑學(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(tǒng)建筑模式相比建造快捷方便，靈活性大，選擇模式多，無論個人還是家庭乃至學(xué)校或城鎮(zhèn)都能滿足其需要，同時在保護(hù)生態(tài)環(huán)境上真正的實現(xiàn)了資源節(jié)約與環(huán)境友好。

1 集裝箱建筑的特性

1.1 標(biāo)準(zhǔn)性

按國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（International Organization for Standardization，ISO）第104技術(shù)委員會的規(guī)定，集裝箱應(yīng)具備：（1）能長期的反復(fù)使用，具有足夠的強(qiáng)度。（2）途中轉(zhuǎn)運(yùn)不用移動箱內(nèi)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(yùn)輸工具直接方便地?fù)Q裝到另一種運(yùn)輸工具。（4）便于貨物的裝滿和卸空。（5）具有１立方米（即35.32立方英尺）或以上的容積。滿足上述５個條件的大型裝貨容器才能稱為集裝箱。集裝箱通常由地基梁、頂端框架梁、端墻、角部框架柱、頂側(cè)框架梁、屋面、側(cè)墻、角部吊裝節(jié)點(diǎn)等構(gòu)件組合而成（圖1）。在一定程度上保證了集裝箱建筑在未來建筑發(fā)展的工業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化。

圖1 集裝箱的構(gòu)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(cè)面的承重能力達(dá)1-7噸，左右側(cè)面的抗壓能力為0.5t/m2，4個角柱的承重能力達(dá)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(qiáng)。通常情況下集裝箱建筑的結(jié)構(gòu)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臨時具有很強(qiáng)的防水性。同時適當(dāng)?shù)牟捎靡恍┓阑鸷捅夭牧夏軌蜻M(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(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)而成，其組裝和安裝便捷。能夠有效縮短現(xiàn)場施工與提高施工效率，減少對周邊的環(huán)境污染，屬于預(yù)制式建筑；其次，與傳統(tǒng)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(jì)的發(fā)展。

1.4 經(jīng)濟(jì)性

集裝箱在全球范圍內(nèi)應(yīng)用廣泛。作為一種目前最普遍的運(yùn)輸單元，相關(guān)的運(yùn)輸和裝卸配套設(shè)施比較完善。集裝箱建筑靈活性強(qiáng)，移動便捷。能夠很好的適應(yīng)現(xiàn)代運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展要求．是臨時居住的最佳選擇。集裝箱建筑搬遷時無需大規(guī)模的拆卸，無論是運(yùn)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、物力上顯著的經(jīng)濟(jì)型。集裝箱本身的封閉結(jié)構(gòu)，決定了集裝箱建筑對周邊環(huán)境與配套設(shè)施的要求不高，平整的基地，即可達(dá)到施工要求。有效的節(jié)約了土地資源，由此構(gòu)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(jì)。

2 集裝箱在建筑設(shè)計中的實踐

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，如在墻面上開門以供人出入，開窗以接納光線和空氣，再在內(nèi)部做一些基本的處理，集裝箱也可以成為一個單一的使用空間。通常在建筑概念設(shè)計或初步設(shè)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型和布置方式。集裝箱其本身是一個空間單元，但其也是一個結(jié)構(gòu)單元，這是它作為建筑設(shè)計手段的一個最基本的特點(diǎn)。集裝箱建筑通常是由集裝箱單元以及附加結(jié)構(gòu)形成的空間和結(jié)構(gòu)的混合體（圖2），其作為結(jié)構(gòu)單元本身就是工業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)物。這種工業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化，從而影響到集裝箱建筑的“人性化”設(shè)計。因而建筑師在考慮集裝箱建筑功能和規(guī)模時，也要考慮集裝箱建筑的細(xì)節(jié)構(gòu)造，從而有效的保證集裝箱建筑的人性化。

圖2 集裝箱組合與附加結(jié)構(gòu)的類型

2.1 酒店

實例工程如Travelodge集裝箱酒店，英國經(jīng)濟(jì)型連鎖酒店巨頭Travelodge集團(tuán)2005年6月在倫敦西區(qū)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(shè)計特點(diǎn)主要以“排列式”的設(shè)計方法建設(shè)施工，客房內(nèi)部全部采用預(yù)制構(gòu)件集成，建筑材料全部使用可以回收再利用的低碳材料。一旦酒店將來需要拆除，用于搭建客房的集裝箱經(jīng)拆卸后都可當(dāng)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(qiáng)度集裝箱打造，尺寸比普通標(biāo)準(zhǔn)集裝箱略大，系倫敦 Verbus Systems公司設(shè)計的專利產(chǎn)品。建筑工人在施工時，只需將一個個預(yù)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。

圖3 集裝箱酒店

2.2 體育館

實例工程如丹雷文體育館。這座位于倫敦西南部蘭貝斯區(qū)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(xù)、低碳以及更加醒目等詞來形容。此項目是由區(qū)政府發(fā)起的“為未來建設(shè)學(xué)校”的計劃，由于其創(chuàng)新的設(shè)計方式和可持續(xù)發(fā)展的理念，被2009年建筑產(chǎn)業(yè)建設(shè)獎評選為“最佳小型建設(shè)項目”。建筑師SCABAL和他的團(tuán)隊只花費(fèi)了3個月的時間便把這座8208立方米的體育館建成了，而安裝與焊接這些集裝箱時間只有3天。建筑內(nèi)部分為四個大的功能區(qū)（圖4）：體育運(yùn)動大廳，觀賽看臺，更衣區(qū)以及在二樓的辦公區(qū)域。建筑師充分的挖掘出集裝箱自身結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行改造，讓建筑本身的結(jié)構(gòu)成本降低。同時，除在整個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(tǒng)建筑相比，在建造過程中有效的控制了建筑的碳足跡。

圖4 丹雷文體育館

2.3 社區(qū)服務(wù)中心

實例工程如曼塞爾街社區(qū)服務(wù)中心。曼賽爾街社區(qū)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(qū)中心是在城市密集區(qū)狹窄而非常不規(guī)則的基地上設(shè)計施工完成的項目（圖5）。項目過程中使用的集裝箱預(yù)制容器為8個，所創(chuàng)造出的3個功能區(qū)總面積共250平方米左右，其用途主要以社區(qū)服務(wù)以及托兒所為主。建造過程中通過使用起重機(jī)起吊集裝箱預(yù)制構(gòu)件僅花費(fèi)了一天的時間，其中兩個預(yù)制集裝箱內(nèi)部包含著各自的獨(dú)立功能空間單位可以完全被拆卸，以便在完成該地區(qū)的工作以后，如果需要轉(zhuǎn)移它，是個非常簡單快捷工序。目前，曼賽爾街社區(qū)服務(wù)中心并不僅僅是一個建筑靈活性的成功典范，對于當(dāng)?shù)鼐用駚碚f，也是一種具有趣味的共享社會資源。

圖5 曼賽爾街社區(qū)服務(wù)中心

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集裝箱建筑的模塊化設(shè)計與低碳模式(完)

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