集裝箱建筑的模塊化設計與低碳模式(1)

2013年3月27日

摘要: 在分析集裝箱建筑的特性以及對當前國外利用集裝箱在建筑設計中的功能上、形式上、模式上及環保性的發展趨勢進行了深入探討，強調了集裝箱建筑對我國建筑行業在低碳模式道路上的發展提供一些有益的啟示與參考。

關鍵詞 集裝箱建筑；建筑設計；低碳模式

引 言

隨著當今社會科技發展水平的不斷進步與發展，人口的過剩增長，城市可用土地的不斷減少，城市中人們生活與工作的節奏加快和各種人員流動性大的特征，以及自然災害的侵襲等因素，沖擊著人類的生存方式，使得人類一直在思考與尋找出新的居住與辦公空間模式。新的空間模式應針對適應不同建筑氣候帶來采取相應的技術和本地的材料設備，組織標準化、規模化、工業化的生產和供應。只有這樣，才能有效地提高質量、改善品質、降低成本、節約資源、減輕污染，并以其普適性加快推廣和應用。而集裝箱房屋是一種新型的發展模式。目前全球流轉的集裝箱逾2400萬TEU，每年從運輸業淘汰的集裝箱逾100萬TEU，為集裝箱房屋的建造提供了充足的原材料。集裝箱建筑雖然采用了現代工業化的產品作為基本的的建筑單元，但是它的產生和發展卻具有很強的民間性和自發性，這是它可能成為一個建筑學關注焦點或研究課題的主要原因。集裝箱建筑與傳統建筑模式相比建造快捷方便，靈活性大，選擇模式多，無論個人還是家庭乃至學校或城鎮都能滿足其需要，同時在保護生態環境上真正的實現了資源節約與環境友好。

1 集裝箱建筑的特性

1.1 標準性

按國際標準化組織（International Organization for Standardization，ISO）第104技術委員會的規定，集裝箱應具備：（1）能長期的反復使用，具有足夠的強度。（2）途中轉運不用移動箱內貨物，就可以直接換裝。（3）可以進行快速裝卸，并可從一種運輸工具直接方便地換裝到另一種運輸工具。（4）便于貨物的裝滿和卸空。（5）具有１立方米（即35.32立方英尺）或以上的容積。滿足上述５個條件的大型裝貨容器才能稱為集裝箱。集裝箱通常由地基梁、頂端框架梁、端墻、角部框架柱、頂側框架梁、屋面、側墻、角部吊裝節點等構件組合而成（圖1）。在一定程度上保證了集裝箱建筑在未來建筑發展的工業化和標準化。

圖1 集裝箱的構建組成圖

1.2 安全性

集裝箱具有堅固、耐用、安牟性高的特點。通常40英尺集裝箱的頂部、底部和前后側面的承重能力達1-7噸，左右側面的抗壓能力為0.5t/m2，4個角柱的承重能力達到86.4t，橫向剛性15.2t，縱向剛性7.6t，其抗壓和抗風拒力很強。通常情況下集裝箱建筑的結構不易被破壞，能夠有效保證居住的安全性。集裝箱自身有較好的水密性．因此集裝箱建筑在面對雨季來臨時具有很強的防水性。同時適當的采用一些防火和保溫材料能夠進一步有效提高集裝箱建筑的安全性和舒適性。

1.3 環保性

首先，集裝箱建筑所有的模塊化單元都是根據國際標準化生產而成，其組裝和安裝便捷。能夠有效縮短現場施工與提高施工效率，減少對周邊的環境污染，屬于預制式建筑；其次，與傳統建筑材料混凝土相比集裝箱建筑的材料主要以鋼材、木板為主。在集裝箱建筑報廢后其材料能有效的再利用和回收，減少了碳足跡，屬于綠色環保型產業，有利于循環經濟的發展。

1.4 經濟性

集裝箱在全球范圍內應用廣泛。作為一種目前最普遍的運輸單元，相關的運輸和裝卸配套設施比較完善。集裝箱建筑靈活性強，移動便捷。能夠很好的適應現代運輸業的發展要求．是臨時居住的最佳選擇。集裝箱建筑搬遷時無需大規模的拆卸，無論是運輸、安裝還是拆卸都十分方便。集裝箱的這些性質決定了集裝箱建筑在人力、物力上顯著的經濟型。集裝箱本身的封閉結構，決定了集裝箱建筑對周邊環境與配套設施的要求不高，平整的基地，即可達到施工要求。有效的節約了土地資源，由此構建出了完美的生活空間。集裝箱建筑的這些性質可以在很多領域廣泛適用，便捷且經濟。

2 集裝箱在建筑設計中的實踐

集裝箱是存儲貨物的容器，它本不具有供人居住和使用的條件。但是，如果我們對其略加改造，如在墻面上開門以供人出入，開窗以接納光線和空氣，再在內部做一些基本的處理，集裝箱也可以成為一個單一的使用空間。通常在建筑概念設計或初步設計階段，基本確定了建筑的整體性能以及造型，也基本上決定了集裝箱所需的類型和布置方式。集裝箱其本身是一個空間單元，但其也是一個結構單元，這是它作為建筑設計手段的一個最基本的特點。集裝箱建筑通常是由集裝箱單元以及附加結構形成的空間和結構的混合體（圖2），其作為結構單元本身就是工業化和標準化的產物。這種工業化、標準化，從而影響到集裝箱建筑的“人性化”設計。因而建筑師在考慮集裝箱建筑功能和規模時，也要考慮集裝箱建筑的細節構造，從而有效的保證集裝箱建筑的人性化。

圖2 集裝箱組合與附加結構的類型

2.1 酒店

實例工程如Travelodge集裝箱酒店，英國經濟型連鎖酒店巨頭Travelodge集團2005年6月在倫敦西區的歐克斯橋附近建造全球第一家可回收式酒店—集裝箱酒店（圖3）。該酒店建筑設計特點主要以“排列式”的設計方法建設施工，客房內部全部采用預制構件集成，建筑材料全部使用可以回收再利用的低碳材料。一旦酒店將來需要拆除，用于搭建客房的集裝箱經拆卸后都可當作優質鋼材加以循環利用，符合環保理念。該酒店的每間客房全部都是由高強度集裝箱打造，尺寸比普通標準集裝箱略大，系倫敦 Verbus Systems公司設計的專利產品。建筑工人在施工時，只需將一個個預制模塊化的集裝箱由低到高如“堆積木”擺放，再用螺釘彼此拴住。最后，再對酒店的外立面稍加裝飾。

圖3 集裝箱酒店

2.2 體育館

實例工程如丹雷文體育館。這座位于倫敦西南部蘭貝斯區的丹雷文南學校新體育館--丹雷文體育館（Dunraven Sports Hall）被創新、可持續、低碳以及更加醒目等詞來形容。此項目是由區政府發起的“為未來建設學校”的計劃，由于其創新的設計方式和可持續發展的理念，被2009年建筑產業建設獎評選為“最佳小型建設項目”。建筑師SCABAL和他的團隊只花費了3個月的時間便把這座8208立方米的體育館建成了，而安裝與焊接這些集裝箱時間只有3天。建筑內部分為四個大的功能區（圖4）：體育運動大廳，觀賽看臺，更衣區以及在二樓的辦公區域。建筑師充分的挖掘出集裝箱自身結構的優點進行改造，讓建筑本身的結構成本降低。同時，除在整個建筑中使用集裝箱本身以外的建筑附屬材料大大降低，與傳統建筑相比，在建造過程中有效的控制了建筑的碳足跡。

圖4 丹雷文體育館

2.3 社區服務中心

實例工程如曼塞爾街社區服務中心。曼賽爾街社區服務中心（Mansell Street Community Centre）是由倫敦地鐵公司委托項目，曼賽爾街社區中心是在城市密集區狹窄而非常不規則的基地上設計施工完成的項目（圖5）。項目過程中使用的集裝箱預制容器為8個，所創造出的3個功能區總面積共250平方米左右，其用途主要以社區服務以及托兒所為主。建造過程中通過使用起重機起吊集裝箱預制構件僅花費了一天的時間，其中兩個預制集裝箱內部包含著各自的獨立功能空間單位可以完全被拆卸，以便在完成該地區的工作以后，如果需要轉移它，是個非常簡單快捷工序。目前，曼賽爾街社區服務中心并不僅僅是一個建筑靈活性的成功典范，對于當地居民來說，也是一種具有趣味的共享社會資源。

圖5 曼賽爾街社區服務中心

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