裝配式學生宿舍模塊化設計研究

朱官章 侯 博 蔣 毅

(陸軍勤務學院，重慶 401331)

0 引言

隨著近二十年來我國教育事業的不斷擴大，新建宿舍不僅建設需求量巨大，而且隨著人民生活水平的不斷提高，學校師生對住宿條件的期望越來越高。學生宿舍具有建筑平面相對簡單、規則，宿舍單元重復性、獨立性較高，模塊化特征明顯，而且建筑高度通常不高，建設規模較大，所以建筑模塊化設計理念非常適合學生宿舍大規模建設，有利于提高建設的速度與質量，降低建設成本。

1 建筑模塊化的概念

建筑模塊化是以建筑為研究主體，對整個建筑進行詳細分析，按照不同功能將其空間、構件等元素進行適當分類、統一歸并組合，形成功能相對單一的模塊，最終在進行設計時將這些模塊進行排列組合，像搭積木一樣組合成為一個建筑整體。以學生宿舍為例，首先，宿舍樓由單元模塊組成；其次，將宿舍單元模塊進行分解，得到單元的若干層；再者，將各層按照功能進行二次分解，獲得單一功能模塊。再通過合適的接口以及布局方法將這些功能模塊進行平面組合成一個平面模塊，平面單元進而立體組合成一個建筑整體。

模塊化建筑主要有預制裝配式建筑、集裝箱建筑等幾種建筑形式，預制裝配式建筑因被國家大力推廣，必將成為建筑行業產業化的主流，裝配式結構體系有木結構、鋼結構、混凝土結構類型，其中混凝土結構相對其他兩種結構而言，擁有耐久性好、剛度高、技術成熟等不可比擬的優勢，在裝配式建筑中占主導地位。因此，本文將預制裝配式混凝土結構作為主要研究對象。

2 模塊化設計的特點及優勢

2.1 組合方式靈活多變

選擇不同的功能模塊，就組成了不同的新系統；選用相同的功能模塊，排列方式不一樣，也會形成不同的新系統。設計者可以根據不同項目和甲方的個性化要求，設計出多種不同風格的方案供甲方選擇。

2.2 極大的節省時間

通過使用已經設計好的建筑模塊，根據不同場地要求，進行合理組合，最后再根據具體情況做出適當的調整。節省了重新設計某些元素的時間，極大的縮短了設計周期。

2.3 節能環保

模塊化設計始終以建筑基本模塊為基點，從設計到施工完成以至于后期升級改造都圍繞基本模塊展開。模塊化設計可以讓建筑板構件重復循環使用，真正做到節能減排；在擴建與改建時，只需要把原本的模塊從工廠生產運輸出來，按照一定方式重新拼裝即可；它同時也具有很好的易維護性和可回收性。

3 學生宿舍模塊化設計

3.1 標準模塊設計

功能模塊作為模塊化建筑的基本單元，其設計的標準性、合理性直接關系到整個建筑的質量。作為建筑模塊化設計的基礎環節，標準模塊設計擔任“分解”的角色。

3.1.1模塊劃分

模塊劃分是模塊化設計的基礎流程。建筑功能決定其空間和結構，所以功能屬性在模塊化設計中是第一位的。由于使用功能、空間特性、結構要求的不同，其空間尺度、特殊結構處理、柱距層高等的要求也不同，進而對各個模塊的設計和制造要求也不同。將具有相同特性的空間進行整合，讓其成為一個相對統一、獨立，具有特定屬性的模塊，施工時，亦可以根據相同模塊的統一結構和模數進行分步分區施工，簡化施工流程，提高建設效率，降低成本。

在模塊劃分之前要對建筑功能進行定性分析，并將任務書要求或用戶需求的功能相似或結構相似的空間進行分類整合，例如根據《宿舍建筑設計規范》(以下簡稱《規范》)和對大學生需求的調研，學生宿舍可分為居室模塊、輔助模塊、衛生模塊和交通模塊四大部分。

3.1.2模塊協調設計

上文對模塊進行了劃分，而在工廠化生產中，直接生產出來的是板件和構件，并非整個功能模塊，所以要把各個功能模塊拆分成板件和構件模塊，并根據板構件模塊的原屬功能模塊的屬性，結合人體工程學和環境心理學原理進行標準化、精細化設計，一是統一其尺度模數，二是根據不同使用功能統一進行結構處理，這樣既使其符合使用者的需求，又有利于工廠的標準化生產和一體化裝修，以提高生產效率，節約資源，還有助于建筑平面合理排布，使其布局緊湊。設計其統一模數尺度時，一要充分考慮建材市場裝飾材料的模數，便于后續一體化裝修，二要考慮板構件運輸要求，亦可將大型板構件模塊拆分成小型模塊[1]，在施工現場組裝成大型模塊以便于吊裝，這樣既便于板構件模塊的運輸，又便于工廠一體化生產和質量檢測。

在板構件設計時還要充分考慮接口設計，小型板構件相互組合構成大型板構件甚至整個模塊，所以他們之間的組合強度直接關系到整個模塊甚至整個建筑的剛度。而且模塊化建筑大多可以進行模塊回收再利用，所以組合時強度大，拆解時宜分解是接口設計的關鍵。

將各個功能模塊進行標準化設計，這種設計往往不止一種，而是設計師考慮了諸多情況后設計的多種模塊模型，并將其存入模型庫中。在甲方擬定方案時，可按照甲方自己的需求，在模型庫中像挑選工業產品一樣挑選所需模塊。

3.2 模塊組合

在建筑模塊化設計環節中的“組合”可分為模塊平面組合和平面模塊立體組合。這兩者是一個化零為整的過程[2]。

3.2.1模塊平面組合

模塊平面組合是將各個功能模塊按照功能流線組合成一個建筑平面的過程。這一設計環節最重要的是要對使用者的需求進行充分調研，明確各個模塊之間的功能關系，對功能流線做好統籌規劃。

將甲方挑選好的各個功能模塊按照預先設計好的流線組織起來，模塊在模數上可在允許范圍內進行協調更改，再用交通模塊進行串聯。功能模塊之間可以抽取相接觸的墻來形成更廣闊的空間，亦可通過錯位、旋轉等方式形成形式多樣的立面效果。如果一些模塊之間銜接不妥，可通過利用諸如玄關、走道、儲藏空間等適應性空間作為尺寸相對靈活的成分，作為各個功能模塊之間的粘合劑[3]。雖然各個基礎模塊之間相互獨立，但是可以通過“接口”構件連接成一個牢固整體，共同構成建筑平面模塊。

在高校宿舍建筑中，平面模塊主要分為首層和標準層兩類，按照《規范》要求，輔助模塊和門廳等多布置在首層，而居室模塊多布置在標準層，衛生模塊則通用性高，每層都有布置。在宿舍平面模塊設計中，模塊化設計主要體現在對多個宿舍的整體空間布局及其與水平交通模塊的關系設計上，在保證居室模塊舒適度原則下，使重復的宿舍模塊空間布局不呆板單調，宿舍之間既不相互干擾又適宜活動交流；在保證疏散的前提下，借助靈活的空間變化，形體、材質和顏色的適當變化，樓道應避免簡單的設計。

3.2.2模塊立體組合

模塊立體組合是將設計好的首層、標準層等平面模塊組合成一個建筑整體的過程。這個過程就像“搭積木”一樣。建筑是建立在一定用地上的，沒有建筑能漂浮在空中。所以在建筑整體設計上，首先是要考慮用地限制，在用地紅線以內進行規劃設計，見圖1。

堅固、適用、美觀是建筑設計的通用原則，模塊化建筑的設計也要遵循這一原則。建筑整體設計首先要體現堅固的原則，這和功能模塊間的、平面模塊間的接口設計是分不開的。

其次建筑立面也要體現美觀原則，既要符合人們的審美需要，也要符合所在學校或城市的文化背景和規劃要求。宿舍和校園內的其他建筑一樣，應當具有自己的特點。其應該在滿足功能的前提下，創造良好的立面形象，成為學校建筑的代表。裝配式建筑的外墻是在工廠中用模具現澆，經歷養護后成型，宿舍的立面設計可以結合這一特點，充分利用混凝土的和易性和模具的可塑性，制造出形式多樣的建筑外墻。立面還可以通過涂料或者清水混凝土、彩色混凝土等建筑材料的選擇來融入校園建筑的風格，或者結合遮陽構件、預制陽臺等非承重結構的靈活組合來塑造宿舍樓自身的特點。

4 結語

宿舍模塊化是標準化建造、一體化裝修的基礎，模塊化設計方法在宿舍設計中具有很強的可操作性和先進性，不僅能節省工期，加速資金周轉，而且能降低成本，減少勞動力投入。本文通過討論模塊化設計方法在裝配式宿舍設計中的應用，提出一種宿舍的模塊化設計方案，為宿舍模塊化設計做出探索。