模块化建筑的可持续设计与发展

模块化建筑的可持续设计与发展

张玮莹 

深圳市中集建筑设计院有限公司  广东省深圳市    518000

摘要：建筑模块化，是指运用模块化的策略来进行建筑设计和生产的方法。具体来说，就是将建筑这一复合了多专业的复杂整体拆分为具有一定标准性和功能性的模块，以模块为单元进行设计和生产，进而通过模块单元的组合和拼接最终完成建筑整体生产的过程。本文主要从模块化建筑的可持续设计与发展进行论述。

关键词：模块化建筑；设计方法

前言：模块化建筑是具有鲜明时代特点的建筑思想与建筑技术的结合。在当代高技术条件下思考空间问题，模块化建筑节约资源，在材料和物理性能方面多样化，体现了现代设计的简洁性和功能性，在较大程度上能解决目前存在的空闻与可持续发展问题。

1. 模块化设计方法概述

“模块化设计”是在进行系统功能分析的基础上,将系统的总功能分解为若干层次较低的、可互换的、独立基础单元模块,根据用户的具体设计要求,通过对功能模块的选择与综合,快速设计出具有不同系列、不同性能、不同用途的各种新系统。模块化设计方法的特点:

1.1模块化设计的对象是特定对象系统的构成,而非研究解决某一个孤立产品的具体问题。

1.2模块化的主要方法是系统的分解和组合,即怎样产生模块、怎样将其组合成产品系统、怎样分解、这都是其核心问题。

1.3模块化是一个动态过程,而非一个孤立的静止事物,在生命周期结束前将一直处于修改、更新状态,并不断应用于各个系统中。在建筑设计中,模块化的设计强调对各类功能空间进行类型划分,将相同功能的空间组织在一个单元内,通过单元模块化集成的组合方式实现建筑从单元到整体的转变。使建筑如同批量生产的汽车,强调空间使用的标准化、资源配置的集约化以及各类管线和设备的集中布置。

2.模块化建筑设计的先进性

2.1可定制模块式住宅产业的发展最早源于业主期望在节省时间、物力和财力的条件下拥有一套自己满意住房的想法

传统方式建造的住宅至少需要一年或者更长的时间才能完成,而一套按客户要求订制的模块化住宅的生产周期为一到两周,在地基上安装需要一到两天,从设计到最终完成只需要短短几个月的时间。这种房子除盖起快外,拆起来也相当方便，拆除以后还可搬到其他地方重建,这是“积木房子”特有的优越性。另外,当遇到受到不可抗拒外力作用时,迫切需要在短时间内有大量的住宅来满足人们的需求。比如海啸、战争、火山地震等,这些突发事件发生后,政府能够在短时间筹措资金,组织工厂快速建造模块化的住宅,能够短时间安置难民，维持社会稳定。

2.2满足消费者的个性化需求和选择

随着消费者生活水平的提高,人们对住宅的品质要求也越来越高。建筑的智能化越来越受到人们的关注,模块化有助于多功能化建筑的实施,作为单元模块建筑,其工艺化程度较传统建筑有很大提高,并能进行功能化组合。模块化住宅的设计可以符合人们对任何一个时代的想象与追求，使人们不再认为自己就像住在一个个相同的盒子里,即可以把自己的住所设计为大胆华丽的巴洛克建筑风格或“殖民地”建筑风格,也可以将之塑造成山边特色休闲度假城风格,或者是像“高技派”那样的后现代主义风格。消费者可以不再只局限于房地产开发商提供的样板,而将自己的住宅赋予感性的因素。具有可持续发展的特性,它已经从理念转变为较成熟的设计方法。模块化建筑具备在绿色设计方面包含七个特性：低成本性、可兼容性、可重用性、易升级性、易维护性、可回收性和易处理性。

3.模块化建筑设计过程中的设计原则

一般建筑过程中应遵循适用、经济、美观及坚固的设计原则，模块化建筑的设计在这些原则上同时应具备相应的创新思想，思考如何在模块化建筑过程中体现空间设计，这就要求设计师打破常规，结合建筑知识及地域知识，找到相应的结合点，教师设计师应从组合的角度对美感进行挖掘及拓展。模块化建筑作为内容丰富、鲜明特色及精确有效地空间环境在设计过程中应最大程度上消除其对人们心理上产生的移动性及临时性的影响，增加模块化建筑的舒适性及稳定性，让用户在使用过程中不会产生错位的变化。在设计模块建筑空间的过程中，除了注意相应的设计原则，还应结合技术及新材料，尽量使用新技术及新材料提高模块化建筑的使用寿命。

4.建筑单体设计阶段

总图设计阶段的具体情况和特点，其针对的重点是现场管理，主要是为单体工程的施工提供安全可靠的环境，提高施工效率。但在建筑单体设计阶段，相关人员应使模块化设计方法更加规范，设计内容更加细致，并将设计重点具体落实到建筑单体工程项目，最终确保模块化建筑结构的设计质量和水平。在单体工程项目设计中，相关人员要遵循的设计规范与总体的设计要求相差不大。而单体工程的功能特点更加明显，要突出单体工程的功能设计，满足单体工程功能多样化的要求。采用这种设计方法还应满足“一体化、标准化、通用化”等要求。在“一体化”设计方法中，应充分考虑建筑物的整体使用要求和使用者的不同需求，使预制构件本身具有更大的灵活性，一旦使用者的需求发生变化，只要对预制构件的装配形式进行调整，就可以达到其他功能建筑的目的。调整过程对建筑物整体使用寿命无任何影响。另外，将结构设计与工艺设计有机地结合在一起，使结构布局更加合理，构件制造更加灵活方便。通过“标准化”“模块化”的设计方法，将建筑结构的模块化表现为一种由多个预制构件组成的功能空间，使之符合规范要求。模块化建筑中各个空间单元所属的功能模块也不同，因此模块化建筑也可视为独立的功能模块，模块化建筑标准化所需的预制构件也有统一的标准，以便能够完全量产。这些量产的统一标准的构件在应用中不存在任何差别，从而达到了模块化建筑结构的通用化设计目标，使模块化建筑得到更广泛的应用。这种模块化、标准化、通用化的建筑空间在实际中很常见，例如办公大楼和医院的标准单元间。对模块化建筑立面设计而言，标准化，模块化设计同样适用。模块化建筑在色彩、材质和平面构造上都能保持统一的标准，从而达到建筑整体的统一。在色彩方面，这些模块化建筑内外墙涂料是相同的，相关材质如瓷砖、石材、混凝土等型号、色彩及质地等也有统一的标准。在平面造型方面，为了满足空间立面的需要，相关人员通常采用拼接的方式，这些拼装材料的颜色、材质等可各不相同，但整体风格基本一致。在对体块进行组合设计时，相关设计师应运用体块创造出具有一定风格的造型。

5.模块化建筑技术适用性分析

目前我国住宅建设呈现出“四低两高”的特点:工业化水平低,成套技术集成度低,劳动力生产率低,住宅综合质量低；资源消耗高,住宅生产造成的污染程度高。而采用模块化技术建造的建筑,在运输到建筑工地之前就已经经过了生产过程的检验和技术检测,工厂化的生产使其相比传统的房屋建筑具有更精良的工艺：高品质控制、切割精准、节省材料,有效利用木材,并且那些废弃物会被利用作为工厂的燃料等等,在生产中更具有环保性。与传统的住宅建造方式相比,这种装配式住宅建设,生产不受外界干扰，采用流水线、工业化生产方式,大大缩短了建设周期，加快了资金回收。而且,工厂化生产还可减建筑垃圾,增加住宅节能。模块化建筑技术可以在现场采用集成化装配,取代“湿作业”。住宅产业一体化、集约化、工业化导致了“三省二高”,即省时、省力、省消耗,高品质、高质量,这将形成巨大的产业链和物资生态循环链,既有利于生态和社会的可持续发展,还能够减少客户对使用能源上的投入。

6.结束语：

综上所述，在模块化建筑空间设计的过程中，应就模块化建筑空间设计的先进性、充分发挥模块化建筑在设计及施工上的优势、遵循模块化建筑设计过程中的设计原则、使用模块化建筑构件简化设计程序等方式优化模块化建筑空间设计的发展，使设计结构更加规范，功能更加全面，形式更加多样。

参考文献：

[1]马锋.浅谈模块化建筑结构设计[J].建筑工程技术与设计,2018（27）:605.

[2]顾文浩.浅谈装配式混凝土建筑结构设计技术要点[J].建筑工程技术与设计,2018（31）:161.

[3]何玉枝.BIM技术在模块化建筑设计中的应用实践分析[J].绿色环保建材,2018（09）:83+86.

[4]卢海燕.模块化建筑结构设计中BIM技术的应用[J].居舍,2018（25）:79.