城市建筑２０１ ７ ５ ｌ ＵＲＢＡＮＩＳＭ ＡＮＤ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ Ｍａｙ ２０ １ ７ 以空间模块为单元的装配式建筑研究 ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＯＮ ＰＲＥＦＡＢＲｌＣＡＴＥＤ ＡＲＣＨ ｌＴＥＣＴＵ ＲＥ ＷＩＴＨ ＳＰＡＣＥ Ｍ Ｏ Ｄ Ｕ ＬＥＳ ＡＳ Ｕ Ｎ ＩＴＳ 钟冠球Ｉ Ｚｈｏｎｇ Ｇｕａｎｑｉｕ 摘要关键词本文从过去、现在和将来三个时间段分析了以空间模块为单元的装配式方法的案例和可能性．并讨论其在中国的可行性 装配式模块化空间模块单元 Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｃａｓｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｏｓｓｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｐｒｅｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｍｅｔｈｏｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｓｐａｃｅ ｍｏｄｕｌｅｓ ａｓ ｕｎｉｔｓ，ａｎｄ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｉｔｓ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ ｉｎ Ｃｈｉｎａ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｐａｓｔ．ｐｒｅｓｅｎｔ ａｎｄ ｆｕｔｕ ｒｅ ｐｅｒｉｏｄｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ ｐ ｒｅｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｍｏｄｕｌａｒ，ｓｐａｃｅ ｍｏｄｕｌｅｓ，ｕｎｉｔｓ ２０１２～２０１３年．笔者作为领队老师之一率领华南理工大学队参加了 “２０１３中国国际太阳能十Ｉ页全能竞赛 这个竞赛最早是在美国开始进行 设立了一个专门生产单元模块的工厂 连运输设备都是专＿］定制设计的 预制模块单元运到现场后通过吊机吊装堆到指定位置 建筑师最初的设想是做社会住宅（当时世博会会址离市区比较运 远）．然而在当时预制技术不成熟的状 兄下．预制单元化的要求反而会使 建筑成本增加．现在建成的仅是最初设计方案数量的１／５在Ｈａｂｉｔａｔ６７建 成很多年后 萨夫迪认为当时先锋性的实验有很多遗憾．用很重的混凝土 结构实现的装配式建筑的尝试，没有带来预期的降低造价的效果Ｈａｂｉ— 的 要求每个参赛队设计并建造出一座真实的近零能耗房屋 在美国华盛 顿国家大草坪上进行实时竞赛 ２０１３年的国际竞赛中．由于只有１３天的现场建造时间．参照国外竞赛 经验 几乎所有队伍都选择了以空间模块为单元的装配式方法 华南理工 大学队的太阳能房屋…由三个预制箱体组成．每个箱体是室内外一体化制 造的 在广州的工厂ＳＵ￣＇Ｆ．之后运到山西的竞赛场地进行快速拼装．吊车 把箱体吊挂到位后，处理好拼接部分和补漏补缺就装配完成了．实际上太 阳能房屋的主体装配时间就只需要３天（图１）。 ｔａｔ６７的盒子既不轻也不紧凑 另外，为了实现悬空堆积的想法．实际上盒 子种类非常多样．只是”看起来的标准化 中银舱体也是很多人研究过的案例 建筑Ｊ币黑川纪章任中间两个核心 筒周边堆叠了ｉ００多个空间单元模块．也许在１９７２年 在建造这个建筑的 时候黑川纪章似乎已经吸取了Ｈａｂｉｔａｔ６７１￣＜］经验，此时．每个模块单元的尺 度是一样的．室内像舱体那样 根据人体尺度将洁具 设备和家具空Ｉ 司进 行一体化设计．提供一个紧ｊ奏又高效的居住空间 按照黑川纪誊的新陈代 谢理念 中银舱体可以继续增加单元数量．而且还似乎很故意地表现出错 落的可能 并在核心陶上部留有余地（图３） 这两个案例均是用了预制空间模块单元的方式．实现了像“堆积木 那样盖房子的建筑概念．由单一或者较少的模块单元类型 组合成丰富的 这种以空间模块为单元的装配式方法开始便进入笔者视野．但这样的 方法很可能是由于在竞赛极短的建造时间要求下产生的，在市场｛８ａ９生产 消费环境中，不～定需要如此快速的建造手段 那么这种装配式方法在过 去 现在和将来是怎样的呢 在以往的案例中．Ｈａｂｉｔａｔ ６７和中银舱体最为著名 Ｈａｂｉｔａｔ ６７是建筑』币萨夫迪（ＭＯＳｈｅ Ｓａｆｄｉｅ）年轻时的先锋性实验建 筑．该建筑位于加拿大蒙特利尔的圣劳伦斯河畔，是１９６７年蒙特利尔世界 博览会（简称世博会）的“展品 之一 它是由约３６０个混；疑土箱型模块 单元 堆积”而成约有１２层高．由标；佳箱形单元通过不同的组合方式 外立面形象，两个案例均是住宅项目．呈现出非常强烈的单元性 每一个 空间模块单元就是一个户型或者是几个空间模块单元组合成大户型 也不 约而同地采用了混 疑土的盒子装配式技术 实际上 自第一次世界大战之后．现代主义建筑师们就一直在思考比 过去砖承重的房子更加高效、标准化的生产方式．应用到大量的社会住宅 中。德国建筑师恩斯特梅（Ｅｒｎｓｔ Ｍａｙ ｊ在法兰克福做了德国的第一个工 组成１５种不同户型．从５Ｏ ｍ ￣Ｕ１６０ ｍ 的户型都有．盒子Ｉ＇ｑｌ￣＇９叠加创造出面 向圣劳伦斯河的露天花园或者阳台（图２）、 Ｈａｂｉｔａｔ ６７ｆｌＳ模数单元尺寸为ｌ１＿７ ｍ ｘ ５．３ ｍ×３．２ ｍ．由于是混凝土材 料的．其重达９０ ｔ．预制件之间运用高强度的应力钢材紧固件．通过预应 力形成一个积木式的连续结构穿插于盒子之间的廊道和电梯筒也是住宅 整体结构的一部分 在当时来说整个建造过程非常复杂．当时在场地附近 业化预制的建筑房屋，房子是标准化的 建筑的外壳只需要２～３天就可以 ＭＩ 主题专栏 璺１ ２０１３中国国际太阳能竞赛中华南理工大学队模块化建筑夜量 （图片来源：华南理工大学太阳能竞赛队） 图片来源图２ Ｈａｂｉｔａｔ ６７９１＂观 ＷＷＷ ｈａｂｉｔａｔ６７ ｃｏｒｎ） （圉』 雪４柯布西耶马赛公寓模块插入概薏 （图片来源马赛公寓） 图５ ＭＩＭＡ Ｌｉｇｈｔ￣ｔ＇） 图片来膊Ｍ］ＭＡ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｓ ６ ＭＩＭＡ Ｌｉｇｈｔ室 图片来源ＭＩＭＡ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｓ｝ 咙建造但由于加工工艺的问题 预制的房子不包括门窗等五金系统． 内都预制好．甚至包括家具设备 而成即为最终建筑 些都需要后安装 空间单元模块的建筑概念虽然到了Ｈ ａ ｂ ｉｔａｔ ６７才是一 真实预制和装配式的实践．但之前勒柯布西耶（Ｌｅ Ｃｏ ｒｂｕｓｉｅｒ）在马赛 寓的概念中（图４）．以及赫兹伯格（Ｈｅｒｍａｎｎ Ｈｅｒｔｚｂｅｒｇｅｒ）在比希尔 办公大楼（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｂｅｈｅｅｒ Ｏｆｆｉｃｅ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ）的设计中．都带有强烈的 块单元的概念 ” 虽然两者的实施方法与预制模块单元无关 但这些带 强烈结构主义色彩的理念影响着下一代建筑师 自帕克斯顿（Ｊｏｓｅｐｈ Ｐａｘｔｏｎ）的水晶宫采用钢结构预制构件开始＋钢 陶技术任建筑行业的应用得到飞速发展与Ｈａｂｉｔａｔ ６７和中银舱体的混 上述三种装配式方法中．第一种的现场作业时间最长第三种的现场 作业时间最短 第一种的装配出错率最高．第三种的最少 第一种的材料 成本最低．第三种的比较高 第二种的都位于两者之Ｉ司 而如今在人力 成本快速增加 吊车成本大大下降的情况下．第三种以空间模块为单元的 装配式万法则越来越大有可为 越来越多的建筑案例中应用了以空间模块为单元的装配式方法 ＭＩＭＡ Ｌｉｇｈｔ（轻型Ｍ［ＭＡ模块）是由ＭＩＭＡ建筑师事务所设计的 一 个个与集装箱尺寸相近的模块化建筑 理性的室内外一体化设计一土模块单元相比 钢结构模块更轻巧．并且能够实现快速安装 特别是 制造业的进步，创造了轻钢结构体系．比传统重钢更加轻薄的结构形 木结构技术也在以往的技术基础上得到新的提升．已不纯粹是全木构 ．采用了 些主动式的绿色技术．预制的建筑内包含热水供应、空调、地暖、睡眠 及卫浴设施 ＭＩＭＡ建筑师事务所是以产品的思维打造一座房子，因此房 子的名字也是以事务所的名字开头的，Ｌｉｑ ｈｔ表示的是这座房子的姿态． 建筑下部有一部分用了一圈镜面 若将建筑放置在草地上．下部的镜面则 反射出草地 使建筑有种飘浮在空中的感觉 这正是将产品命名为”轻” （Ｌｉｇｈｔ）的原因（图５ 图６） 加泰罗尼亚理工大学学生公寓（Ｓｔｕｄｅｎｔ Ｈｏｕｓｉｎｇ ｌｎ ｕｎｉｖｅ ｒｓｉｔａｔ Ｐｏ— ｌｉｔｅｃｎｉｃａ ｄｅ Ｃａｔａｌｕｎｙａ）是由ＨＡｒｑｕｉｔｅｃｔｅｓ＋ｄａｔａＡＥ公司设计．由两列平行 而是使用钢构件进行连接 还有胶合木技术 在今天．以空间模块为 元的装配式做法有更多的可行性和可能性 空间模块是以房间模块（ｒｏｏｍ ｍｏｄｕｌ ｓｙｓｔｅｍ）为基本建筑单元 房 漠块的结构系统与内部装修的各种构件是同时预制的．根据使用功能的 求．必要的装饰装修，管线设备和内 的家具都需进行精；佳的定制．包 ］窗系统，都是在生产车间里做好的房间模块可以相互连接形成更大 单元以及整体的建筑物．根据装配率的不同．装配式建筑的装配方法可 为以下三种：第一种是以标准化构件为单元的装配式方法 不同类型的 件包括结构构件、连接构件、设备构件等在工厂预制．到现场后根据图 从构件开始进行｝并装．这种建造方法跟传统建造木屋的方法类似 先做 耍结构构件．再做围护构件 最后完成拼接部分．第二种是以整墙为单 装配式方法．墙体（包括结构、外围护、内饰面）在工厂预制．运到 场后再拼接起来．内墙和外墙的做法可以有不同．第三种即为以空间模 的街区组成．内部中庭作为活动空间，建筑由模块化预制单元构成．每个 单元都是标准化生产的．包括室内和室外，模块相接的部分做半埔大多 模 数的组件都由干式作业法制作并安装 在概念上模块可以延伸和增加块中的组件进行了编号组装产品可以替换。模块单元的结构是预制混；疑 土的 从图纸上可以看到，肋式混；疑土结构的设计最大限度地减少了混；疑 土的质量 模块单元从工厂预制运至现场吊装，装配速度很快 主要幞块 化单元装配后 还增加了外立面的单元性特征（图７～图９） 布鲁克林迪恩街４６１号公寓（Ｂｒｏｏｋｌｙｎ Ａｐａｒｔｍｅｎｔｓ ４６１ Ｄｅａｎ）是一个 为单元的装配式方法 以一个房间模块为单元并在工厂预制 外墙和室 城市建筑２０１７ ５ Ｉ ＵＲＢＡＮＩＳＭ ＡＮＤ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴ（ｉＲＥ Ｍａｙ 一 呼—々岛 ～～一一０ ≥囊露 一 毫 嚣 加泰罗尼亚理工大学学生公寓吊装过程 （图片来源ＨＡｒａｕｌｔｅｃｔｅ针ｄａｔａＡＥ） 图８加泰罗尼亚理工大学学生公寓外立面 （图片来源ＨＡｒｑｕｉｔｅｃｔｅｓ＋ｄａｔａＡＥ） 图９加泰罗尼亚理工大学公寓模块化单元室内 （图片来潭ＨＡｒａｕｌｔｅｃｔｅｓ＋ｄａｔａＡＥ） …＝÷＿ 酾 Ｊ鬻 厂一 ’・ Ｊ，，－． ＿国１Ｏ卡梅尔之地建造设想 （图片来源ｎＡＲＣＨＩＴＥＣＴＳ） 图１１ ４６１ Ｄｅａｎ模块吊装过程 （图片来源ＳＨｏＰ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｓ） ，图１２ ４６１ Ｄｅａｎ嫫块化单元室内照片 （图片来源ＳＨｏＰ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｓ） 非常好的尝试它由ＳＨｏＰ Ａ ｒｃｈｉｔｅｃｔｓ建筑师事务所设计被誉为世界上最 法刚刚进入业界的视野规范高的模块化建筑——建筑高度为３２层在这个高层馍块化建筑建成之前 一 在中国的本土实践中．需要满足中国自身的一些 模块单元的尺 模块化建筑的模块单元整体由板车运到现场再吊装ｎＡＲＣＨＩＴＥＣＴＳ建筑事务所在纽约基浦斯湾（Ｋｉｐｓ Ｂａｙ）已经建起一拣９层 高 由５５个模块单元组成的模块化公寓——卡梅尔之地（Ｃａ ｒｍｅＩ Ｐｌａｃｅ） （图１０），这个项目的单元面积较小但室内空Ｉ司是在工厂预制的空间 度受到了板车尺寸以及高速公路收费站通行宽度的 因此读块单元的 规格要符合中国本土的运输标准 在笔者做的一个小型海岛模块化居住建筑Ｉ页目中，尝试运用以空甸 模块为单元的装配式方法进行设计这是一个有居住功能的单层模块化 适应海岛、沙滩、戈壁 难等 建筑被划分成４ 效果很好．得到了很多人的青昧．租金一路上涨尝到了喇头 高层模块化建筑的实验 建筑 可以拥有临时实验室、工作室等功能非建设用地４６１ Ｄｅａｎ位于纽约布鲁克林区．这是一个更繁华的地段．受到场地 该建筑整合了太阳能板等主动式绿色技术的．需要尽可能缩短现场作业施工期．以减少对布鲁克林的污染于 个模块单元，３个模块单元并在一起组成主要功能房间 第４个是茶室和 服务用房．脱开一个模块的距离．形成围合空间模块化建筑设计的项目 是方案同样选择了空间摸块的装配式方法．ｓＨｏＰ设计了３２种箱型的基 单元模型在布鲁克 现 本镁块 户型由１～３个模块组成．一共９００多个犊块类型在国内还比较少．结构 水 暖、电等各专业还相对陌生 与他们通 常遇到的项目不一样，因此需要详细解释模块划分方式和注意事项该Ｉ页 林造船厂的一个仓库中预制．从室内到室外全部装配好再运送到现场场由钢结构搭起主要的承重体系用吊机吊起盒子到相应的地方 然后嵌 目用ＢＩＭ软件将建筑、结构、给排水 暖通 强电 智能化、太阳能发电 等整合起来值得一提的是模块化建筑的安装；欠序非常重要，模块单元 到锕结构中项目的高完成度得到了认可 但成本却是比预想要高 高层 模块化建筑应用还非常少，导致很多构件都 ｆｆ５要定制．这大大提高了成本 （图１１图１２） 吊装到指定位置后，经过构件连接．需预留后装装饰面板在最后封上 室内部分也是如此 交接的地方包括柱子和天花板需要预留后装带（图 １５～图１６） Ｄｉｏａｅｎｅ居住单元（Ｄｉｏｇｅｎｅ Ｈｏｕ ｓｅ）可能是伦佐・皮亚诺（Ｒｅｎｚｏ Ｐｉａｎｏ）设计的最小的房子，面积只有７ ｍ 房子左右．但麻雀虽小五脏俱 全．小房子有太阳能磺块．能源自给自足．有可以回收再利用的中水系 统，还有自然通风系统等一系列硬件设施．给人提供了休息、工作、生 目前 中国的装配式建筑发展还在起步阶段 还在追求效率到追求品质的时候还没有 模块化建筑单方建筑成本本身比普通的建筑要高．因 为模块重叠部分比一股建筑所用材料多．虽然在隔音隔热等性能万面可以 活的空间．内部提供了很多灵活性极强的活动家具外立面由铝镁板作为 起到很大作用．但国内的建筑行业普遍是一次性投资的思维 基本无观ｚ 后的维护、使用成本和效应 同时．运输也受到．超限的板车和货物 运输需要交通部门来审批，但实际上如果不是大型企业代理运输 基本不 会通过审批因此 模块化建筑的设计也需要综合考虑这些难点 面层，有一个横向长窗和一体斜天窗 皮亚诺有意控制整个房子的重量 希望房子能够运送方便．房子的造价约１７ ０００英镑．虽然单方计算造价不 菲 但总价是非常低的（图１３．图１４） 在中国．国家近年来大力淮动装配式建筑的发展，目前较大量的应用 是在装配式工业建筑和装配式高层住宅中．以空Ｉ、司模块为单元的装配式方 无论如伺．预制装配式建筑一定是未来的趋势．当人们开始追求品质 的时候．低效和低品质就会逐渐被抛弃．越来越多的建筑工艺会在工厂里 ４１ ＦＥＡＴ（ｉＲＥ ＴＨＥＭＥ ｊ主题专栏 图片来源图１３ Ｄｉｏｇｅｎｅ Ｈｏｕｓｅｇｌ－２￣＿ 伦佐皮亚诺建筑事务所） 图１４ Ｄｉｏｇｅｎｅ Ｈｏｕｓｅ设备示意 图片来源伦佐皮亚诺建筑事务所） 图１５小型海岛模块化居住建筑项目正立西 图片来源：广州市竖梁社建筑设计有限公司） 图１６小型海岛模块化居住建筑Ｉ贡目模块划分 （图片来源广州市竖梁社建筑设计有限公司） 国１７ Ｄｅ Ｍａｒｋｉｅｓ移动房屋轴测图 图片来源ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｂＩｅａｅｓｉｇｎ ｃｏｍ） 麓 多的可能性 图１８ Ｄｅ Ｍａｒｋｉｅｓ移动房屋展开之 图片来源ｔｒａｎｓｆｏｒｍ拍Ｉｅｄｅｓ１ｇｎ ｔｏｍ） 完成．再运输到施工现场，工地不一定非得是脏乱差的地方 也同样可以 技术的建造方法越来越普遍，像ｃＮＣ数控雕刻、３Ｄ打印等技术手段已经被 像工厂那样被有效地管理。 在不久的将来．以空、司模块为单元的装配式建筑会有更多的可能性 现代主义初期所做的大量社会性住宅中，大量重复性单元复制形成街区． 广泛应用。这些都会让建筑业的预制程度越来越高．在工厂里做的事情会 变多．现场做的事情变少 随着人力成本不断提高、机器换人已成事实． 以空间模块为单元的装配式方法能够结合数字技术 在不久的将来会有更 ｛王早期快速高效地生产出住宅面积 但是在后来遭到一定的质疑．重复而 单调的住宅单元使街区缺少场所的活力 工业化预制建筑，特别是模块化 建筑，也很容易变成高度重复单调的产物 建筑师要解决的是如伺处理预 制件和模块标准化之间．以及使用的多样 Ｉ生和空间的丰富性的需求之旬的 矛盾 在前面提到的案例中．建筑师都巧妙地利用了模块化建筑的特色 而且空间和外立面又是丰富多样的 模块化建筑的高预制程度的特点使其有一些很好的应用场景．可以总 参考文献 ［１］肖毅强．曹祖略钟冠球零能耗示范建筑生态凹宅【Ｍ］广州．华 结为三点：第一 单元性重复率较高 如前面提到的４６１ Ｄｅａ ｎ和加泰罗 尼亚大学学生公寓 均具有单元性特征 １个或者２个单元模块组成一个户 南理工大学出版社．２０１６ 【２］ＲＯＳＥＮＴＨＡＬ Ｓ Ｄ．Ｍｏｄｕｌａ ｒ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ［Ｍ］．Ｍｕｎｉｃｈ：Ｂｉ ｒｋｈａｕｓｅｒ Ｐｕｂ— ｌ ｉｓｈｅｒ．２００８ 型 能够在工厂进行快速精；佳地工业化生产．然后以空间模块为单元运输 到Ｉ页目现场 拼合组装成整体建筑 第二，临时性、移动性、适合一些临 时或者新增加的设施．或者是可移动性建筑 如Ｄｅ Ｍａ ｒｋｉｅｓ设计的可展开 移动性房屋（图１７．图１８） 第三．受到的现场施工条件 如城市中 心区的项目．模块化建筑的装配式方法的极少的装配时间，能够减少施工 噪音和灰尘污染的影响．或者在自然资源保护地对现场的损坏 能够减少湿作业和施工 计算机辅助设计的飞速发展 ＢＩＭ等建筑信息模型工具能够让建筑的 表达更加精准．减少人为出错率，直接连接设计到建造，另外．应用数字 ４２
