箱式簡易房研究

楊洋 肖婉欣

摘 要：對現(xiàn)有箱式活動房屋進行了調(diào)研，分析其組裝原理，依據(jù)箱式活動房屋的結構類型，將其劃分為四類：可折疊箱式活動房屋、可拆卸箱式活動房屋、充氣式箱式活動房屋、伸縮式箱式活動房屋，并探究了單體箱式活動房屋的組合方式。對每一類箱式活動房屋進行了細致地研究和分析，在介紹其結構機理的基礎上探究了它的適用環(huán)境與優(yōu)點。

關鍵詞：箱式活動房屋；房屋分類；結構類型；單體組合方式

箱式活動房屋是一種可移動、可重復使用的箱式建筑產(chǎn)品。目前，在野外露天工作、建筑工地臨時辦公、救災及旅游等方面，都出現(xiàn)了可以滿足不同需求的箱式活動房屋。與傳統(tǒng)集裝箱房屋相比，箱式活動房屋靈活性高、安裝簡便、運輸成本低、可以重復使用。本文在大量深入調(diào)查研究的基礎上，綜合歸納了箱式活動房屋分類的相關要素和特征，根據(jù)結構原理，對箱式活動房屋進行分類，然后分析其功能與優(yōu)勢，并討論了單體箱式活動房屋的組合方式。

一、箱式活動房屋的分類

（一）可折疊箱式活動房屋

折疊結構是一種可展開可折疊的結構，這種結構通常具有兩種穩(wěn)定狀態(tài)：完全折疊狀態(tài)和完全展開狀態(tài)。儲存和運輸時可以保持折疊狀態(tài)，方便運輸；使用時為完全展開狀態(tài)，增加使用面積，在這種狀態(tài)下，通過與其他配件的配合使用，折疊結構可視為幾何不變體系，能安全穩(wěn)定地承受載荷。

折疊箱式活動房屋是將折疊結構與箱式房屋結合形成的一種新型箱式活動房屋。這種箱式房屋與普通箱式房屋相比，靈活性有很大提高。目前，這種房屋在實際生活生產(chǎn)過程中已經(jīng)得到廣泛應用。按照折疊方式的不同，可以把可折疊箱式活動房屋分成：桿系折疊箱式活動房屋、板式折疊箱式活動房屋、索桿系折疊箱式活動房屋。

1.桿系折疊箱式活動房屋

桿系折疊箱式活動房屋的特點是荷載作用在節(jié)點上，節(jié)點通常為鉸接節(jié)點或剛接節(jié)點。這種房屋在使用時可以先將外部框架展開，然后在框架上搭接墻板。這種房屋結構簡單，安裝拆卸便捷，結構體系安全可靠。

2.板式折疊箱式活動房屋

板式折疊箱式活動房屋是一種組合式的箱式房屋。與其他折疊結構相比，它安裝簡便、穩(wěn)定性高、造型靈活。目前，很多板式折疊箱式房屋已被投入使用，具有較好的發(fā)展前景。

3.索桿系折疊箱式活動房屋

索桿系折疊箱式活動房屋的結構受力部件主要為剛性桿和柔性索。由于拉索容易受周圍環(huán)境影響，因此，在安裝使用前常常需要考慮布置地點，結構剛度，結構自重，平衡穩(wěn)定體系和外形等問題。目前索桿結構主要應用于屋蓋。

（二）可拆卸箱式活動房屋

可拆卸箱式活動房屋是一種環(huán)保經(jīng)濟型箱式活動房屋，它可以根據(jù)不同的服務對象和安裝地點，用不同的拆裝方式靈活進行空間上的組合。這種房屋布局靈活、環(huán)保節(jié)約、運輸便捷、結構牢固、可多次重復使用。這種臨時性箱式活動房屋已經(jīng)進入了可工業(yè)化生產(chǎn)的階段。可拆卸箱式活動房屋可分為三類：桿式拆裝箱式活動房屋、板式拆裝箱式活動房屋、新型樂高式拆裝箱式活動房屋。

1.桿式拆裝箱式活動房屋

桿式拆裝箱式活動房屋可以將構成房屋骨架的梁或柱進行拆卸安裝。它的各個構件都可以通過工廠標準化生產(chǎn)，不僅拆裝簡便，也大大減輕了運輸上的困難。這種房屋改善了傳統(tǒng)箱式活動房安裝困難，運輸成本高，使用壽命短的問題，并且能夠反復多次使用，充分利用資源。

2.板式拆裝箱式活動房屋

板式拆裝房屋是在原來的房屋骨架基礎之上進行墻板的拆卸安裝，這種方式不僅可以擴大房屋使用面積，而且能保證足夠的強度。實際上，這種箱式活動房的各個部件都可以實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，降低了建造成本，運輸方便，在現(xiàn)場容易組裝。

3.新型樂高積木拆卸式活動房屋

樂高積木拆卸式活動房屋是以樂高積木的拼接為原理，創(chuàng)建的一種新型箱式活動房屋。以樂高積木為原型制成的磚塊一頭有凸粒，另一頭有可嵌入凸粒的凹孔，基于它自身的結構，無需粘結劑和連接裝置就可以將多個單體組合以構建不同的房屋造型。這種房屋搭建迅速，拆解再利用方便環(huán)保，靈活度高，經(jīng)常被用于建造幼兒園、游樂場等開放性場所。目前，由丹麥BIG建筑事務所公司設計的樂高新總部大樓已經(jīng)開始動工。

（三）充氣式箱式活動房屋

膜結構是借助新型材料構建的一種新型結構。膜結構與箱式活動房屋結合構建的充氣式箱式活動房屋靈活簡便，綠色環(huán)保，而且可以滿足快速構建臨時大型建筑的要求。在人們的生活中，它主要可以用于建造臨時性的倉庫、急救站、展覽館及體育場等。雖然我國在充氣式臨時房屋建設方面起步較晚，但是發(fā)展迅速。目前國內(nèi)常見的充氣式箱式活動房屋可分成自由組裝式充氣箱式活動房屋、附加式箱式充氣箱式活動房屋和一體成型式充氣箱式活動房屋三種。

1.自由組裝充氣式箱式活動房屋

自由組裝式箱式活動房屋包含屋頂、底板、左右墻面及前后墻面等幾個部分。各部分相互獨立又可組合使用。這種箱式房屋屋頂、左右墻面及前后墻面均可設置為充氣式，并在內(nèi)部均勻配設多個拉帶，以提高支撐力、抗壓度及強度。

2.附加式充氣箱式活動房屋

附加式充氣箱式活動房屋的充氣房屋部分通常設置在箱體外側并與箱體貫通連接，集裝箱內(nèi)設有與充氣膜結構體填充相關聯(lián)的充氣設備和填充料，以便充氣房屋充氣。這種箱式活動房屋可以滿足拓展現(xiàn)有房屋面積的要求，且可附加在任意現(xiàn)有箱式房屋上，使用靈活性被大大提高。

3.一體成型式充氣箱式活動房屋

一體成型式充氣箱式活動房屋可以通過一次充氣完成所有外部墻體的成型，占用有效體積小，未充氣狀態(tài)時的充氣肋柔軟易折疊，可以緊密地包裝儲存。這種充氣式箱式活動房屋可分成外圍護結構、屋頂和底板三個主要部分。其中，圍護結構和屋頂可由連接于各箱面?zhèn)冗叺某錃饽＞叱錃庹归_。該房屋具有一次成型、易于運輸、快速搭建以及充氣模具可重復使用的優(yōu)勢。

（四）伸縮式箱式活動房屋

伸縮機構一般是指沿著某個軸的方向或直線方向，該機構的總長度能伸長或縮短。具有這種伸縮機構的產(chǎn)品在使用時能夠靈活伸展、收縮，不僅節(jié)省了儲存空間，也解決了安裝上的困難。伸縮式機構在我們的生活生產(chǎn)中早已被大量使用，譬如自動伸縮門、推拉窗、多塔斜拉橋的伸縮裝置等。在本文中，為了解決箱式房屋拼裝慢、運輸困難的問題，在傳統(tǒng)箱式房屋的基礎上，我們可以設計一種伸縮結構，使其能夠任意伸縮，以達到安裝簡便，居住便捷的目的。同時，我們也可以根據(jù)箱式活動房屋的不同應用情況，將伸縮機構與其有機地、靈活地結合起來，形成便于運輸、安裝的伸縮式箱式活動房屋。結合以上對伸縮機構和箱式活動房屋的研究以及箱式活動房屋的實際應用，我們可以將伸縮式箱式活動房屋分為平行四邊形鉸接伸縮機構箱式活動房屋和導軌伸縮機構箱式活動房屋。

1.平行四邊形鉸接伸縮機構箱式活動房屋

我們的日常生活中大多數(shù)伸縮結構都是平行四邊形鉸接伸縮機構，它主要利用了平行四邊形的不穩(wěn)定性。比如學校的電動伸縮門、伸縮晾衣架等。在伸縮型箱式活動房屋的應用中，這種連接構件可用在內(nèi)外箱體的連接中。當平行四邊形沿長對角線方向伸張時，內(nèi)箱體隨之伸出；當平行四邊形沿短對角線收縮時，內(nèi)箱體即被收回。從而使內(nèi)箱體具有足夠的機動性，能夠自外箱體向各個方向收合或伸張。

2.導軌伸縮式箱式活動房屋

在導軌伸縮機構中，導軌是由金屬或者其他材料制成的槽或脊，可承受、固定、引導移動裝置或設備并減少其摩擦的一種裝置。導軌式伸縮機構可以使它所連接的兩部分重合起來，以達到便于儲存、運輸、減小運輸空間的目的。導軌之間還可以采用滾輪等裝置來減小它們之中的摩擦力，從而達到無阻礙相對運動。在箱式活動房屋的應用中，導軌的運用可以使箱式房屋伸縮性更大，具有更多的活動空間。

二、模塊化組合

模塊是指具備單獨功能、標準的界面和接口、典型的通用性，并且可以組合成一個完整系統(tǒng)的產(chǎn)品單元。這種設計在經(jīng)濟與技術上具有明顯的優(yōu)勢：可實現(xiàn)模塊標準化、便于設備的安裝調(diào)試、提高了生產(chǎn)效率、節(jié)約了設計時間以及施工簡便等。模塊化組合箱式活動房屋利用了模塊化設計的優(yōu)點，可以在現(xiàn)場安裝時自由組裝成不同造型、尺寸的箱式房屋。

三、搭接式組合

搭接式組合箱式活動房屋是在兩個箱式房屋之間利用搭接結構組成的的搭接房。這種組合方式能夠有效地增加房屋的固有面積，組合成本低，靈活多變。

四、結語

箱式活動房屋是一種新型建筑產(chǎn)品，雖然我國在箱式活動房屋建設方面起步較晚，但是發(fā)展迅速。其安裝簡便、成本低廉，移動靈活的特點使它在救災、臨時建筑辦公、旅游等領域發(fā)揮了很大的作用。隨著建筑業(yè)的不斷發(fā)展，使用者對房屋的要求也在不斷提高。建造適宜居住的箱式活動房屋，將箱式活動房屋的設計與優(yōu)化節(jié)能相結合已逐漸成為研究熱點。如通過使用綠色環(huán)保的新材料增加其墻板保溫性；通過安裝太陽能板、風能發(fā)電等裝置合理利用自然能源；通過設計房屋格局來達到空間最大化利用等目的等。同時，因為箱式活動房屋的推廣使用，房屋的回收再利用問題也應得到重視，通過改造更新，舊箱式房屋資源可以被整合再利用。箱式活動房屋作為新興建筑行業(yè)的產(chǎn)物，在未來會有良好的發(fā)展前景，而構建靈活性高，功能完備且舒適度高適宜居住的可重復利用箱式活動房屋才是研究的終極目標。