集装箱建筑的模块化设计与低碳模式(1)

2013年3月27日

摘要: 在分析集装箱建筑的特性以及对当前国外利用集装箱在建筑设计中的功能上、形式上、模式上及环保性的发展趋势进行了深入探讨，强调了集装箱建筑对我国建筑行业在低碳模式道路上的发展提供一些有益的启示与参考。

关键词 集装箱建筑；建筑设计；低碳模式

引言

随着当今社会科技发展水平的不断进步与发展，人口的过剩增长，城市可用土地的不断减少，城市中人们生活与工作的节奏加快和各种人员流动性大的特征，以及自然灾害的侵袭等因素，冲击着人类的生存方式，使得人类一直在思考与寻找出新的居住与办公空间模式。新的空间模式应针对适应不同建筑气候带来采取相应的技术和本地的材料设备，组织标准化、规模化、工业化的生产和供应。只有这样，才能有效地提高质量、改善品质、降低成本、节约资源、减轻污染，并以其普适性加快推广和应用。而集装箱房屋是一种新型的发展模式。目前全球流转的集装箱逾2400万TEU，每年从运输业淘汰的集装箱逾100万TEU，为集装箱房屋的建造提供了充足的原材料。集装箱建筑虽然采用了现代工业化的产品作为基本的的建筑单元，但是它的产生和发展却具有很强的民间性和自发性，这是它可能成为一个建筑学关注焦点或研究课题的主要原因。集装箱建筑与传统建筑模式相比建造快捷方便，灵活性大，选择模式多，无论个人还是家庭乃至学校或城镇都能满足其需要，同时在保护生态环境上真正的实现了资源节约与环境友好。

1 集装箱建筑的特性

1.1 标准性

按国际标准化组织（International Organization for Standardization，ISO）第104技术委员会的规定，集装箱应具备：（1）能长期的反复使用，具有足够的强度。（2）途中转运不用移动箱内货物，就可以直接换装。（3）可以进行快速装卸，并可从一种运输工具直接方便地换装到另一种运输工具。（4）便于货物的装满和卸空。（5）具有１立方米（即35.32立方英尺）或以上的容积。满足上述５个条件的大型装货容器才能称为集装箱。集装箱通常由地基梁、顶端框架梁、端墙、角部框架柱、顶侧框架梁、屋面、侧墙、角部吊装节点等构件组合而成（图1）。在一定程度上保证了集装箱建筑在未来建筑发展的工业化和标准化。

集装箱的构建组成图

图1 集装箱的构建组成图

1.2 安全性

集装箱具有坚固、耐用、安牟性高的特点。通常40英尺集装箱的顶部、底部和前后侧面的承重能力达1-7吨，左右侧面的抗压能力为0.5t/m²，4个角柱的承重能力达到86.4t，横向刚性15.2t，纵向刚性7.6t，其抗压和抗风拒力很强。通常情况下集装箱建筑的结构不易被破坏，能够有效保证居住的安全性。集装箱自身有较好的水密性．因此集装箱建筑在面对雨季来临时具有很强的防水性。同时适当的采用一些防火和保温材料能够进一步有效提高集装箱建筑的安全性和舒适性。

1.3 环保性

首先，集装箱建筑所有的模块化单元都是根据国际标准化生产而成，其组装和安装便捷。能够有效缩短现场施工与提高施工效率，减少对周边的环境污染，属于预制式建筑；其次，与传统建筑材料混凝土相比集装箱建筑的材料主要以钢材、木板为主。在集装箱建筑报废后其材料能有效的再利用和回收，减少了碳足迹，属于绿色环保型产业，有利于循环经济的发展。

1.4 经济性

集装箱在全球范围内应用广泛。作为一种目前最普遍的运输单元，相关的运输和装卸配套设施比较完善。集装箱建筑灵活性强，移动便捷。能够很好的适应现代运输业的发展要求．是临时居住的最佳选择。集装箱建筑搬迁时无需大规模的拆卸，无论是运输、安装还是拆卸都十分方便。集装箱的这些性质决定了集装箱建筑在人力、物力上显著的经济型。集装箱本身的封闭结构，决定了集装箱建筑对周边环境与配套设施的要求不高，平整的基地，即可达到施工要求。有效的节约了土地资源，由此构建出了完美的生活空间。集装箱建筑的这些性质可以在很多领域广泛适用，便捷且经济。

2 集装箱在建筑设计中的实践

集装箱是存储货物的容器，它本不具有供人居住和使用的条件。但是，如果我们对其略加改造，如在墙面上开门以供人出入，开窗以接纳光线和空气，再在内部做一些基本的处理，集装箱也可以成为一个单一的使用空间。通常在建筑概念设计或初步设计阶段，基本确定了建筑的整体性能以及造型，也基本上决定了集装箱所需的类型和布置方式。集装箱其本身是一个空间单元，但其也是一个结构单元，这是它作为建筑设计手段的一个最基本的特点。集装箱建筑通常是由集装箱单元以及附加结构形成的空间和结构的混合体（图2），其作为结构单元本身就是工业化和标准化的产物。这种工业化、标准化，从而影响到集装箱建筑的“人性化”设计。因而建筑师在考虑集装箱建筑功能和规模时，也要考虑集装箱建筑的细节构造，从而有效的保证集装箱建筑的人性化。

集装箱组合与附加结构的类型

图2 集装箱组合与附加结构的类型

2.1 酒店

实例工程如Travelodge集装箱酒店，英国经济型连锁酒店巨头Travelodge集团2005年6月在伦敦西区的欧克斯桥附近建造全球第一家可回收式酒店—集装箱酒店（图3）。该酒店建筑设计特点主要以“排列式”的设计方法建设施工，客房内部全部采用预制构件集成，建筑材料全部使用可以回收再利用的低碳材料。一旦酒店将来需要拆除，用于搭建客房的集装箱经拆卸后都可当作优质钢材加以循环利用，符合环保理念。该酒店的每间客房全部都是由高强度集装箱打造，尺寸比普通标准集装箱略大，系伦敦 Verbus Systems公司设计的专利产品。建筑工人在施工时，只需将一个个预制模块化的集装箱由低到高如“堆积木”摆放，再用螺钉彼此拴住。最后，再对酒店的外立面稍加装饰。

集装箱酒店

图3 集装箱酒店

2.2 体育馆

实例工程如丹雷文体育馆。这座位于伦敦西南部兰贝斯区的丹雷文南学校新体育馆--丹雷文体育馆（Dunraven Sports Hall）被创新、可持续、低碳以及更加醒目等词来形容。此项目是由区政府发起的“为未来建设学校”的计划，由于其创新的设计方式和可持续发展的理念，被2009年建筑产业建设奖评选为“最佳小型建设项目”。建筑师SCABAL和他的团队只花费了3个月的时间便把这座8208立方米的体育馆建成了，而安装与焊接这些集装箱时间只有3天。建筑内部分为四个大的功能区（图4）：体育运动大厅，观赛看台，更衣区以及在二楼的办公区域。建筑师充分的挖掘出集装箱自身结构的优点进行改造，让建筑本身的结构成本降低。同时，除在整个建筑中使用集装箱本身以外的建筑附属材料大大降低，与传统建筑相比，在建造过程中有效的控制了建筑的碳足迹。

丹雷文体育馆

图4 丹雷文体育馆

2.3 社区服务中心

实例工程如曼塞尔街社区服务中心。曼赛尔街社区服务中心（Mansell Street Community Centre）是由伦敦地铁公司委托项目，曼赛尔街社区中心是在城市密集区狭窄而非常不规则的基地上设计施工完成的项目（图5）。项目过程中使用的集装箱预制容器为8个，所创造出的3个功能区总面积共250平方米左右，其用途主要以社区服务以及托儿所为主。建造过程中通过使用起重机起吊集装箱预制构件仅花费了一天的时间，其中两个预制集装箱内部包含着各自的独立功能空间单位可以完全被拆卸，以便在完成该地区的工作以后，如果需要转移它，是个非常简单快捷工序。目前，曼赛尔街社区服务中心并不仅仅是一个建筑灵活性的成功典范，对于当地居民来说，也是一种具有趣味的共享社会资源。

曼赛尔街社区服务中心

图5 曼赛尔街社区服务中心