可持续发展的国内集装箱建筑应用探究(1)

2013年3月10日

摘要： 在国外，集装箱建筑应用比较广泛，国内研究和应用则相对较少。在目前世界所倡导的低碳经济发展的道路上，在对建筑材料如何降低碳排放的探索过程中，用集装箱改造的建筑设计无疑是一种新的思路。本文依托集装箱改造的建筑设计理念，结合可持续发展建筑的“节能”和“低碳”要求，以国外应用的典型实例论述了以集装箱为建筑设计的元素，探讨用集装箱做建筑主材，利用集装箱建筑的低成本、可移动和标准化设计，探讨其在建筑领域的应用，希望能为低碳建筑的发展提供思路和启发。

关键词：可持续发展，集装箱，建筑，应用

概　述

二氧化碳的过多排放导致全球气候逐年变暖，而全球气候的变暖对整个人类的生存和发展产生了严重威胁。城市里的碳排放60%来源于建筑，因此，在世界所倡导的低碳发展道路上，建筑的“节能”和“低碳”注定成为绕不开的话题。在对建筑材料如何降低碳排放的探索过程中，以可回收的钢材为主材的集装箱改造的建筑成为了欧美建筑界的新宠儿。同时集装箱建筑具有模块化、工业化、经济、可循环利用、易安装拆卸、坚固耐用等诸多特点，可以充分应用在建筑的各个领域，可以说是实现低碳建筑目标的一剂良方。

集装箱是采用钢材制造的大型装货容器，1921年最早出现在美国纽约铁路运输总公司。到今天，集装箱运输已经成为了世界经济的生命线，每年有约3亿只集装箱在全球流转，其中26%是从中国发出的。据《日本经济新闻》报道，2005年亚洲地区发往美国的集装箱数为1288万，而返回数为454万，这导致欧美港口的空箱堆积如山。根据国际海运规定，集装箱使用10年后强制退役，这些到期的集装箱只有少量经过检验合格后继续用于运输，大多数还是闲置在码头，待码头上的集装箱堆积过多时，就要被处理掉，一般的处理方式就是回炉炼钢，而集装箱制造业本身就是个高能耗，高污染的产业，回炉的过程中会产生大量的二氧化碳，造成严重的环境污染。

实际上，到期的集装箱并不代表不能使用，只是为了保证运输绝对的安全性而强制退役。于是，将旧二手集装箱改造为建筑也就成为解决该问题的有效尝试。在最初的集装箱建筑应用中，集装箱建筑多出现在紧邻集装箱码头的建设工地，用于建造办公室、食堂、宿舍等临时建筑。这一阶段的箱体改造往往因陋就简，仅添加门窗、铺设地板等满足基本功能需求。随着时间的推移，集装箱建筑以其自身特点，越来越具设计内涵和美感，也吸引了更多设计师的关注。

1.集装箱建筑的特点

集装箱改造为建筑拥有天然优势，箱体要承担沉重货物并可堆放6~8层，其结构强度约为1.7t/m²，远高于建筑荷载要求的0.25t/m²，因而稳定牢固。同时，由于集装箱本身的密封性能好，因而其防水防火防腐性能极好，并具有很强的抗震、抗变形能力。除了集装箱本身带来的优异性能，集装箱建筑还具有如下优点：

(1)适应模块化、工业化要求

集装箱有标准尺寸，常见的有2种，如表1所示。

表1集装箱标准参数

集装箱	外部尺寸	内部尺寸	面积	集装箱自重	集装箱可装载重量
类型	(单位mm)	(单位mm)	(单位m²)	(单位kg)	(单位kg)
大集装箱	长：12192	长：12032	29.72	2200	21800
	宽：2438	宽：2350
	高：2591	高：2390
小集装箱	长：6058	长：5898	14.77	3800	26680
	宽：2438	宽：2350
	高：2591	高：2390

集装箱的标准尺寸适应了形成模块化、工业化的要求，形式可以自由组合，创造多样化的组合模式。同时可以利用此特点组织标准化设计，减少制作工序，取得更大的经济效益。

(2)经济与资源循环利用

一个长12m的大集装箱面积为29m²，二手产品的价格约为15000元，相同面积的砖混建筑的成本价格为600～800元/m²，29m²为17400～23200元；钢混建筑的成本价格至少为1000元/m²，29m²的建筑面积其成本为29000元；使用二手集装箱的建设成本是砖混建筑面积的64%～86%之间，是钢混建筑的52%，在建筑经济性方面具有的明显优势。经济性的另一方面体现在资源的循环利用，将废弃的二手集装箱当做钢材回收利用，不产生建筑垃圾，不污染环境，充分利用资源，体现了环保理念，也实现低碳建筑的要求。

(3)施工简便、周期短、拆装和迁移方便

集装箱建筑的安装极为简便，就像搭积木一样，通过钢构件将每个集装箱牢固地连接在一起。与传统建造砖混结构房屋的方式相比，可减少施工用水量、混凝土损耗约60%，减少施工垃圾和装修垃圾约70%，施工周期缩短40%以上，节能约50%，减少城市噪音污染和粉尘污染，整体生产效率提高约2～3倍。此外，集装箱建筑为整体结构，墙体为钢板，可以非常方便的进行拆装和迁移。

当然，集装箱也存在一些不适合居住的缺点：如金属材质导热快，易锈蚀，需要在技术改造中着重墙体的保温、隔热和防锈。这些集装箱本身带来的技术问题可以通过如涂刷防锈油漆、在室内制作隔热、保温层来解决。

2.集装箱建筑改造在国内外的应用探讨

在国外，集装箱建筑应用比较广泛，国内研究和应用则相对较少。参照国外集装箱建筑的应用，国内集装箱建筑改造在国内的应用应集中在如下方面：

(1)灾后临时安置房

集装箱作为安置房，一方面可以将救灾物资装于集装箱内运送，一方面待将箱内货物卸载，集装箱可以改造成临时居所，兼顾救灾物资运输和灾民临时居住两大功能。

在现实应用方面，2008年10月21日，在“5•12汶川地震”中坍塌的绵阳六中校舍原址之上，一座由52个集装箱经过改造而成的亚洲最大的集装箱学校落成并交付使用。每个集装箱长12.5m，宽和高都是2.5m，52个集装箱经过切割、拼装、加固，共做成了26间面积相同的房间，每间房由两个集装箱做成，共62m²。针对灾区重建的特点，集装箱校舍从选型、设计、规划、生产、运输组装到建成使用，仅用了8周时间。新校舍具有良好抗震、抗风、防火的性能，其良好的防寒、隔热性保证了校舍的安全及舒适。为确保安全，所有的墙体和地面的木板与金属外壳间还加入了防火隔热材料。同时，集装箱和木地板连接成了一个整体，由于其材料的特殊性和轻巧，因此在地震等自然灾害发生时，可以最大限度地减轻对师生的危害(见图1)。教室使用寿命可达到15～20年，并可回收再利用，不产生环境污染。这给了人们一个启示：集装箱不仅可以搭建灾区学校，也可以应用于灾区住宅、战时医院等方向，其中的设备摆放按标准化设计，灾情发生后，可以由多种途径快速将集装箱住宅、医院等送至灾区，快速搭建展开救援，这样人员伤亡可以更少，救灾工作会更加从容。

图1　绵阳六中集装箱学校

(2)集装箱学生公寓

对于学校，每年入学的学生人数无法准确估量，或增多或减少，如果增建更多的砖混校舍，在学生人数减少的情况下便会闲置。既造成资源的浪费，同时又占用了大量的土地，那么用集装箱房就可以很好地解决此问题。

在实例方面珠海城职院近日建成全国首个1万m²集装箱学生公寓，用于解决随着招生规模扩大，学生宿舍及办公等办学基础条件严重不足的问题。公寓从外观上看与普通的砖混结构房屋没什么区别，粉刷成乳白色的公寓配着暗红色飞起的屋檐，每个房间外都有一个独立的小阳台(见图2)。该公寓采用国际标准集装箱，具有很高的强度，承重能力达到1.7吨/m²，抗风性达到了传统砖混结构房屋的10级要求；抗震性超过了传统砖混结构房屋的7级，达到了8级；即使遇到恶劣自然灾害，集装箱房屋这种独立式模块化单元也不会发生粉碎性破坏，极大程度上保障学生人身安全。

图2　珠海集装箱学生公寓

公寓每间房间15平方米，可容纳两个人居住，每个房间都有独立的洗手间，洗浴设施齐全。此外，集装箱学生公寓楼的水电系统采用的是节能水阀和太阳能系统，过道上的路灯也将利用风能与太阳能发电；学生屋内的供热则采取空气能，可节能50%。这种新型学生公寓还能减少大量建筑垃圾和装修垃圾。搭建集装箱学生公寓用水量仅为砖混结构的1/30，混凝土损耗仅为1/50，建筑垃圾减少99%左右。集装箱学生公寓不仅能够解决实用问题，而且在低碳、环保、节能、安全性和循环经济发展上独具特色。

(3)品牌概念店

集装箱房屋既具有易装易拆、移动方便、牢固等优点，而且在时尚个性上也能充分发挥其所长。苏黎世FREITAG旗舰店就是其中的典型代表(见图3)。FREITAG苏黎世旗舰店由十七个报废的二手集装箱经过加固、切割、焊接和组装组合而成。该建筑如同一座高大的艺术品矗立在苏黎世城市边缘的高速公路附近。因其独一无二的设计创意和FREITAG绝对环保而时尚的产品品牌，使该建筑成为了苏黎世城市的标志，到苏黎世的旅游者大都会光顾此店。

图3　苏黎世FREITAG旗舰店

该建筑内部空间比较简单，中间九个集装箱为楼梯，解决垂直交通问题。南向四个集装箱组合一起形成两层高的产品展示厅兼门厅和服务台。北端四个垂直累积的集装箱为一、二、三、四层的产品展示间，该展示间临街面将集装箱打通，安装整块透明玻璃解决室内的开光。五到八层为登顶楼梯，九层为屋顶瞭望平台。FREITAG集装箱建筑因尊重周边整体的环境和场所文脉而获得德国设计大奖。苏黎世FREITAG的旗舰店因其创新加环保设计理念，甚至被专家们认为是世界上最为精彩的六个商店之一。

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