走向装配式建筑——以创客基地集装箱商业群为例

李乐

摘要：预制装配式建筑即集成房屋，具有快速建造、成本低廉等特点，在国内外建筑市场上应用广泛。本文通过对创客基地集装箱商业群调研，总结归纳装配式建筑特征，为今后相关研究提供思路。

关键词：装配式建筑；集装箱商业群；建筑特征

0-引言

预制装配式建筑是将建筑的部分或全部构件在工厂预制完成 , 然后运输到施工现场将构件通过可靠的连接方式组装而建成的房屋[1]。预制装配式建筑建造速度快，而生产成本低，所以在世界上应用比较广泛且推广的速度也比较快，如这次突然而来的疫情，为它建造的雷神山、火神山医院就是采用这种建造技术建造的。

1-调研

创客基地集装箱商业群位于沈阳市于洪区，是将集装箱作为房屋的的组件加以灵活运用，将石膏板墙体、电路、卫生间等像乐高玩具一样拼接起来，包含餐饮、服饰、办公及住宿等商业功能的房屋。

一般情况下靠着螺栓将集装箱紧紧地铆接在一起，固定好之后便可以安装其窗户、门楣，粉刷集装箱模块和装修等等，集装箱也可以在用完一次之后拆卸以再次利用，只需要运往下一个地点再次组装即可使用。模块化的集装箱一个挨着一个，根据人们的实用功能赋予它不同的功能性质，室内也根据不同方向开设不同的门窗洞口，引导室内物理设计。黄色的集装箱出挑出一段距离，不仅起到突出其建筑性质、形成韵律感的作用，外向出挑也可以起到遮阳避雨的功能。    

图1 创客基地集装箱建筑群（图片来源：作者自摄）

2分析

集装箱建筑是盒子建筑的一种，其核心概念就是标准化的预制装配式空间模块，其特点就是自重轻、效率高、质量好、抗震性好，可以降低现场的劳动强度，使得湿作业量大量减少，大大缩短建筑的现场工期，提高该类工程的装配程度，但是它的缺点却也是不言自明的，集装箱建筑具有冬季保温能力较差，隔声性能较差、管线布置难以通畅、屋顶易漏水等缺点，所以这种集装箱建筑在住宅的功能使用上实现还是具有一定的困难的，而且就盒子建筑而言，其预制工厂投资比较大，运输安装需要大型的设备。

像启点创客这类建筑群，由于其固定的尺寸，虽然在一定程度上给了一个标准尺度，但是也在某些方面限制了空间表达。根据空间延展性和箱体是否保持完整性，将组合方式归纳为拼合关系、错位关系和穿插关系[2]。最常见的拼合关系顾名思义就是将集装箱两两之间通过面与面的接触产生关联，拼合成一个完整的长方体，再通过八个角件将两者固定起来，根据功能的需求将相接触的面板拆除，围合成为完整的室内使用空间。拼合完成后的集装箱建筑群一般会勾勒出一个相对完整的建筑外部形象，间或形成一定节奏感、韵律感的建筑外部造型。类似于“魔方”式的集装箱单元模块具有相当灵活的造型塑型能力，一旦某个集装箱单元模块出现滑动、平移等，便可产生活泼有趣的建筑造型与丰富的建筑空间变化。穿插关系是指不同的空间或形体之间相互交叉且具有重复部分，这在集装箱建筑群体的组合中使用的比较少，因为集装箱箱体自身结构整体性良好，若采用穿插连接，则需要先将集装箱切割，然后焊接，这样会破坏集装箱自身的结构稳定性，但是穿插关系可以使得建筑空间更加丰富，例如在营造错层、室内高差一类的空间时，穿插连接就很容易达到预期效果[2]。穿插关系并不存在着集装箱的尺寸、形状发生改变，而是在拼接关系与错位关系的组合形式上继而发生的改变。

现实中不难发现存在拼合关系的集装箱之间可以相互承受几乎所有的荷载重量，但是在穿插与错位关系的群体内，有些集装箱部分存在出挑或者架空等的现象。根据常识可知，随着箱体不断向外悬挑，其节点所受弯矩会越来越大，那么随着集装箱本身箱体的大小和其悬挑的距离来看，可以将其连接节点分为轻型连接节点、中型连接节点和重型连接节点[2]。实际生活穿插的连接节点中，小于 1.8m 的沿长边悬挑距离，为轻型连接节点；出挑距离在1.8m 到3m 间的连接节点为中型连接节点；出挑距离在3m或以上的为重型连接节点。

在箱体连接中，最为常见的轻型连接节点的做法是采用螺栓连接，其中包含比较特殊的是集装箱扭锁。轻型连接点中还有种方式叫做焊接法，直接将两个箱体焊接成一个整体，具有良好的结构整体性，但也会有一些弊病,最大问题即焊接后的集装箱不能再次拆卸装运，无法重复利用，比较浪费人力、物力、财力。针对箱体的出挑空间，也存在一种方式叫做刚片连接，即当连接节点采用焊接时，可以通过下部集装箱角件与上部集装箱梁直接的垂直交接面，焊接角钢或三角肋板，以此增强节点的抗弯抗剪性能[2]。集装箱所承受的弯矩力值也会随出挑距离的增加而加强，当增加到一定的程度值时，集装箱箱体需要采用附加结构进行补强以免发生危险。最常见的即是沿用轻型连接节点中的螺栓连接或焊接的方式进行处理。当弯矩增大时，所采用的附加结构补强措施一般有两种，一种是利用三角形的稳定性增加斜向的受力构件，使其结构趋于稳定；另一种方式则是在悬挑箱体下端附加悬挑的钢梁和增加斜撑或斜拉构件，进而对悬挑梁的截面高度进行适当增加。

在集装箱建筑群中，出挑长度远大于前面两类（轻型连接点与中型连接点）的叫做重型连接点，其加固方式有架设支撑柱、顶部附加荷载和拉索加固。加设支撑柱可以有效的降低结构出挑距离，从而降低集装箱箱体间连接节点弯矩和剪力转变成由支撑柱体共同承受；根据杠杆原理，为保证箱体平衡，可以在其不出挑的一侧箱体顶上增加荷载并固定，以平衡出挑一侧箱体所带来的弯矩作用，这类做法不仅可以保证箱体出挑结构要求还可以满足某些特定的建筑艺术需求；拉索作为悬挑部分的约束性构件，将悬挑部分的荷载传递到建筑竖向支撑结构中，同时拉索、悬挑部分和建筑竖向支撑结构之间，构成三角形结构体系[2]。

3-小结

    集装箱建筑群采用标准化的建筑模式，具有多方面的优势，但也存在一定的劣势，在连接点中还存在一些矛盾需要我们进行更加深入的思考，例如个性化的建筑造型美感与集装箱标准化的拼合节点之间的矛盾等等。目前装配式建筑研究还是不够，需要我们进行更进一步的探索与研究，以便找出合适的解决方式。

参考文献

[1]薛弘毅. 刚度可控型装配式框架节点设计方法与力学性能研究[D].东南大学,2019.

[2]任炜. 集装箱建筑的连接方式及节点研究[D]. 北京建筑大学,2017.