基于模塊化理念的中小學校建筑設計策略探討

建筑工業化是當前的重要發展趨勢，其中模塊化建筑以其快速高效、品質可控、施工安全、時間可控、節約資源、環境污染少等優點而受到重視。以模塊化在中小學建筑設計應用角度出發，梳理建筑功能空間構成，探討從前饋策劃到場地、平面、立面整個過程的設計策略，包含功能模塊的設計、拆分和整合，并對BIM平臺融入中小學模塊化設計進行展望，為下一步模塊化更深入的研究提供參考。

模塊化; 中小學校; 設計策略

TU244.2A

建筑論壇與建筑設計建筑論壇與建筑設計

［定稿日期］2023-03-14

［作者簡介］麻鴻（1992—），男，苗族，碩士，工程師，研究方向為建筑設計及其理論。

0" 引言

模塊化概念首先是在工業產品規模化生產中形成、發展和完善的，其目的在于簡化、協調設計與生產，模塊化設計的應用，加速了工業化產品的革命性發展。在模塊化工業生產中，首先產品被劃分為產品級、部件級、組件級和元件級，然后將其組合為不同的規格、種類的模塊，最終再通過模塊的組合形成工業產品。

因此，將模塊化概念用于建筑建造，則建筑可以被視為由不同規格、種類的多個建筑“部件”模塊構成的工業產品，對于功能構成較為復雜的建筑，其建筑“部件”模塊又通過多個建筑“組件”模塊構成，而每個建筑“組件”則又通過多個建筑“元件”模塊拼裝。“元件”模塊可以是具備一定通用性的標準化功能房間，而其中的承重或圍護構件則是建筑“零件”。從“部件”模塊到“零件”模塊各個層級的連接端口應具備標準性、通用性、兼容性的特征，從而整體實現靈活化、精準化、經濟化、系列化、層次化、規模化、集成化。

在中小學建筑中，建筑功能構成較為簡單，相同房間重復數量較多，有利于將功能規整劃分為少量規格的大量使用房間。便于使用模塊工業化方式進行規模建造，能夠有效降低生產成本，減少環境污染。模塊化按照材料不同可分為預制混凝土模塊化與鋼結構模塊化。

1" 基于模塊化設計理念的中小學建筑設計策略

1.1" 設計前饋控制

前饋控制是必要且關鍵的先行溝通和思考預測的過程，具體表現為在設計前的一些準備和溝通工作，包括技術上的選址、空間形態與空間拓展的預判，與建設方、施工方、運維方、使用方溝通，明確當前任務目的需要和預期結果，可能采用的施工技術，預計未來發展趨勢，避免在未來不同發展階段可能出現的偏差或風險而事先采取對應措施。

1.2" 中小學模塊系統的“拆分”

從功能區分來說，中小學一般由教學用房、行政辦公、生活服務、運動區這四部分構成，其中教學用房可細分為普通教室、專用教室（實驗室、美術教室等）、公用教室（合班教室、視聽教室等）、閱覽室等；行政辦公可細分為教師辦公室、傳達室、廣播室、檔案室等；生活服務可細分為廚房、食堂、宿舍、設備用房等。

根據功能與相近模數尺寸規整歸類的方式，中小學大致可分為幾類模塊。

1.2.1" 基本功能模塊

教學是學校的基本功能，教室模塊則是學校最基本、核心的模塊化單元，具有重復性強、數量大、標準化高的特點。模塊的尺寸由使用功能、模數協調標準與運輸要求決定，面寬一般為 6.3～8 m，進深尺寸 7.1～10 m，凈高在3.0～3.5 m。基本模塊的尺寸將作為其他模塊尺寸的參照依據。教室單元模塊可單獨模塊單位，也可將走廊包含在內。

1.2.2" 輔助功能模塊

輔助模塊是對教學功能的輔助補充，功能與尺寸更具靈活性。輔助模塊包括交通模塊和輔助功能模塊，交通模塊可進一步細分為豎向交通模塊與水平交通模塊。輔助功能模塊則根據需要進行擴充，包含教學輔助部分、管理辦公部分、生活餐廚、后勤等。為與基本模塊相協調，輔助模塊可采用 1/2、1/3、2、3的標準模塊尺寸。

1.2.3" 特殊功能模塊

特殊功能模塊為基本功能的延展和完善，滿足合班上課、大中型會議、階梯教室、閱覽室、體育活動、食堂等功能要求，在不同規模學校有著不同的配置要求，空間尺寸一般會在面寬和高度超出標準模塊，例如專業教室模塊與個別大空間模塊。模塊尺寸可采用：面寬7.8～9.6 m，進深 10～12 m，凈高3.1～3.5 m。

2" 中小學模塊系統的“整合”

2.1" 場地的整合策略

場地整合依據建筑功能體塊布局和對場地利用的不同，主要有分散式、整合式、整體式三種方式（表1）。

分散式組合方式屬于傳統場地利用方式，從最開始單一功能的南北朝向教學樓棟布置方式不斷擴展為教學組團，場地各功能組團分散布局，總體為包含行政、文藝、科研、運動等多功能的建筑群。整體流線清晰相對獨立，建筑布局形式多樣化，場地內僅通過道路進行連接。分散式組合方式多適用于用地較為富裕、規模較大、功能較多的中小學校園。

在整合式組合方式中，建筑體塊布局相對集中，功能之間以廊道聯系，圍合形成封閉、半開放、全開放等不同層級的院落空間，院落空間可結合建筑半開放空間設置，利用為休閑、運動、學習、綠化等功能，是常用的中小學布局策略。連接廊道與共享空間設計使得各組團在保持交通聯系的基礎上，獲得功能相對獨立，增加空間層次與靈活性。

整體式組合方式將多個功能區以垂直方向關聯形成教學綜合體，是校園功能布局的集約化布置方式，適用于用地范緊張的城市環境中。

2.2" 平面模塊的整合策略

根據功能模塊與交通空間的空間特點不同，模塊組織方式主要有行列式，院落式兩種。

行列式可分外廊式和內廊式，主要通過單側或雙側走廊來串聯不同的功能模塊。為豐富空間體驗，可以通過改變走廊形式或功能模塊拼接方式得以實現，走廊可變化形成局部外挑內凹，或附加豎向交通，或局部走廊南北錯動；模塊拼接方式可采用間隔拼接、錯動拼接、不同模塊組合拼接、植入半開放空間拼接等方式。

院落式組織方式一般可分為Ｌ形、Ｈ形、Ｕ形、回字形等，或是多種形式復合，形成的組合式院落。院落也可看做由多個不同朝向的行列式組合，可靈活創造出不同圍合氛圍的空間感受。

模塊單元間的界面組合方式有長邊拼合、短邊拼合、長短邊拼合、前后錯位、間隔平行，這五種基本形式通過模塊重復、尺寸變化及本身組合方式調整，又可以產生豐富的衍生形式和空間效果。

模塊空間的拼接界面處理可以是柔性連接或硬性連接，柔性連接即通過灰空間、功能用房、服務輔助用房、活動構件等連接體作為過渡空間，活動構件可以是靈活的隔板、低柜、屏風等，能夠根據需要有效分隔或延伸使用空間。硬性則是以標準化方式對模塊間端口進行的固定連接，具有更強的空間分隔作用。

2.3" 立面形式的整合策略

中小學建筑立面的主要構件包括：梁、柱、外墻以及其他成品構件。因此，在模塊化建筑立面的設計中，通過對以上立面構件的精細化、整體化設計能夠達到不同的藝術效果。根據表現主體不同，有幾種基本的設計方法。

（1）突出梁、柱的立面形式：可通過調節梁、柱、外墻的相對位置來強調建筑線條立面。結構梁整體突出于結構柱，則立面強調橫向線條；結構柱整體突出梁，則立面強調豎向線條；梁柱交叉突出于外墻，立面則呈現出井字型網格，具有模塊化的立面感。

建筑論壇與建筑設計麻鴻， 黃江波， 姚斌， 等： 基于模塊化理念的中小學校建筑設計策略探討

（2）突出窗墻的立面形式：中小學建筑功能普遍對采光、通風有較高需求，外墻設計也應基于有窗外墻開展。可通過改變窗排列組合、窗形式、外墻形式實現藝術效果。窗可以兩至三組不同模塊按照一定韻律組織；窗可以是橫向條窗、豎向條窗，或是平整外墻上增加凸窗增加表面層次感；外墻形式可以是增加外墻形態變化、外墻材質變化、外墻分縫變化。

（3）突出構件的立面形式：立面構件有空調板、欄桿、百葉窗、格柵、遮光板等，這些不同種類的構件模塊通過系統有序設計，在實現功能要求，達到美化立面的效果。

在實際項目的立面設計中，通常是綜合采用以上基本策略，再加上不同色彩的應用。此外，也可以與當地文化相結合，對地域文化進行元素符號提取或異化處理，建立幾種基本模塊體，再通過有序變化產生變體，結合豐富的體塊組合方式，進而形成建筑空間和形體。

3" 結束語

中小學校的模塊化建造模式，區別于傳統設計建造，通過模塊化設計整合生產、設計、施工，對建筑的功能、平面、立面、構件等進行整體優化考慮，能夠極大提高建造效率、減少建筑能耗。此外，也可以通過BIM（Building Information Modeling）技術對模塊化建造做進一步提升，建立功能模塊、連接模塊、結構模塊、構件模塊、設備模塊等標準化BIM信息庫，在BIM軟件平臺拼合各專業模塊，并進行碰撞檢測、協同、優化，統籌建筑、結構、MEP等各專業，最終有序延展，形成集工廠預制生產、全專業協作設計、裝配式建造、信息化運營的全生命周期服務。

參考文獻

［1］" 樊興偉， 高寶虎， 肖斌，等. 裝配式模塊化鋼結構建筑在學校建造體系中的應用研究［J］. 智能建筑與智慧城市， 2021（12）：2.

［2］" 張華倩. 裝配式建筑視角下的中小學建筑模塊化策略研究［D］.合肥：合肥工業大學， 2021.

［3］" 王心如.建筑模塊化設計探究［D］.青島：青島理工大學， 2016.