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当代集装箱建筑模块化设计策略研究(18)
2013年4月5日
5.5 围护结构各部分的构造举例
外墙
图5-5是一种典型的在箱体内侧进行改造处理的方案，其墙体构造带有独立的隔热保温层以及内装饰板材。隔热保温层材料为矿渣棉，内饰板为胶合板，为提升防火性能，还在内侧增设了两层防火板。隔热保温层以及内饰板通过支撑龙骨固定在集装箱外墙上，龙骨使用钢材，焊接在波形钢板箱内突出的表面上。
图 5-5 改造后的箱体外墙截面
屋顶
构造与材料的使用与墙体基本类似。图5-6是一种在集装箱屋顶内侧设置独立隔热保温层与内饰板的改造方案。其中隔热保温层的材料为矿渣棉，内饰板使用胶合板，均通过C型槽钢固定，槽钢间距为400mm，焊接在集装箱顶部的钢板上。
图 5-6 改造后的箱体屋顶截面
针对炎热地区，屋顶还常利用屋顶绿化隔热、加建蓄水屋面隔热或者增设空气隔热间层的措施进行隔热处理。也可使用附加的遮阳构件进行屋顶隔热。简易的隔热措施包括石棉瓦屋顶以及用遮阳布将屋面整体覆盖等等。
地板
地板是保温隔热处理的难点，原因在于支撑与固定隔热保温层和地板的龙骨的宽度与高度对隔热保温构造的性能有明显的影响。主要表现为：龙骨高度越小，热桥现象越严重；隔热保温结构的传热系数随龙骨壁厚的增加呈线性上升，且龙骨壁厚越大，热桥现象越严重；隔热保温结构的传热系数随龙骨间距的增加而减小，龙骨间距对钢龙骨的热桥效应影响甚微。
图5-7为集装箱底板改造的一般做法，隔热保温层与地板由C型槽钢制成的龙骨支撑，为提高隔热保温性能，在龙骨顶部设置了橡胶垫圈，并增大了地板的厚度。如果想进一步提升隔热保温效果，可以用木龙骨代替钢龙骨，或改用热阻更大的隔热保温层材料。
图 5-7 改造后的箱体外墙截面
5.6 本章小结
箱体围护结构的隔热保温性能是集装箱建筑的一个重要问题，不解决这一问题，就无法使集装箱空间具有合格的舒适度。本章针对箱体围护结构物理性能的改造进行了详细的论述，提出了箱体围护结构的改造原则，介绍了常用的隔热保温材料，并列举了围护结构改造的常见做法。
选择隔热保温材料应该根据材料的特点与项目的要求做出合理的选择，使用板材可以简化施工工艺，而一些发泡材料则能够更好地将围护结构密封，减少缝隙，从而提升保温效果。
隔热保温层是围护结构改造的构造难点，隔热保温层可内可外，可与装饰面板分开独立设置，也可与装饰材料结合形成一体化的复合板材。在设计中需要根据项目所处的地区对隔热保温性能的要求，判断使用何种构造策略，并合理控制构造层的厚度与材料的使用量。隔热保温层、装饰面板与集装箱的波形钢板之间的结合与固定也是围护结构改造处理的要点，在实际操作中应根据项目的等级、预算以及工艺水平选择适当的固定策略。
围护结构各部分的改造在构造上又有着一定的差异。外墙与屋顶的构造基本类似，需要具有基本的热工性能、强度以及美观。地板部分所承担的荷载较大，龙骨构件的厚度与轮廓也相应较大，在处理时应注意消除热/冷桥现象，以提升地板的保温性能。
通过对围护结构进行改造，可以使箱体具有一定的热工性能，以阻隔外界的不利因素对箱体内部空间的舒适度造成负面影响。然而，单凭围护结构尚不足以解决所有的问题，在集装箱建筑的设计中，还需使用其他的可持续策略来配合围护结构共同提升空间的舒适度，通过箱体的组合以及与附加构件的结合来改善建筑的通风、降温、防潮等效果，并结合高效率的设备来节省建筑的能耗。
第六章 箱体模块的组合策略
集装箱作为建筑组件的一个最基本的特点就是其本身既是一个空间单元，也是一个结构单元。本章的内容将会论述多个集装箱组合的基本方式与可能性，分析集装箱作为结构与空间的基本单元在建筑中常见的布局策略。在论述过程中，首先会分析箱体组合所需要考虑的基本问题，由于箱体的组合与布局方式会对这些基本问题造成直接影响，所以对这些问题的关注将决定箱体组合的基本原则。然后会列举集装箱建筑中常见的箱体组合与布局策略，使设计人员了解如何通过箱体组合来应对集装箱建筑项目中的常见问题。
为便于理解，对箱体组合策略的分析将根据参与组合的集装箱数量分为两个层面来说明。第一个层面将讨论少量几个集装箱的基本组合形式和可能性；第二个层面将从一个更为宏观的角度，站在大规模集装箱建筑的箱体布局这一层面上分析集装箱模块的组合策略。
6.1 箱体组合的基本原则
集装箱模块的组合包括箱体与箱体之间的位置关系以及搭接形式，在集装箱建筑中，由于集装箱模块同时作为结构与空间的基本组成单位而存在，因此，箱体的组合与建筑的空间、结构、外观以及建造的经济性与可持续性都有着紧密的联系。为尽量使箱体组合对建筑的适用性、安全性、美观以及经济性产生良性的影响，箱体的组合需要注意以下几个方面的内容。
建筑功能布局的合理性与内外交通的便捷
在任何类型的建筑设计中，无论是使用何种结构或建造体系，都应当充分考虑建筑的功能布局与交通流线，集装箱建筑的设计也不例外。在箱体组合的设计中应做好功能分区，考虑不同的使用功能对平面位置与空间形式的不同需求，同时应组织好交通流线，满足日常出入与紧急疏散时的要求。
建造过程的效率与经济性
在设计集装箱建筑前，应该对箱体的尺寸特征有充分的了解，在设计中选用适合箱体长、宽、高尺寸的模数。另外，箱体的组合需要符合箱体的形状特点。例如在平面设计中，考虑到箱体的底面形状为矩形，应当选择适合这种矩形单元的平面布局，过于复杂或弯曲的平面布局可能会增加不必要的施工作业与建造费用。
使用者对空间的人性化需求
直角正交的平面布局固然能够满足经济性与建造效率的要求，但由于多数建筑空间都是与人的活动息息相关的，因此设计者还应注意箱体布局所产生的空间是否能够给予使用者足够的亲切感与趣味性。例如，在设计中可以通过调整箱体的组合设置适量的交往、休息以及趣味空间；在文化活动类建筑的设计中，应注意空间组合对人的情绪的影响；居住类建筑则应注重私密空间与半开放空间对空间尺度的不同需求。
结构的效率与稳定性
将集装箱作为一种特殊的建筑组件使用，需要了解箱体对各种荷载的承受能力以及集装箱的材料特性与结构逻辑。在安排箱体的组合与搭接时，应当根据集装箱本身的结构特点来选择合理的搭接方式，包括搭接的部位与接触面积的调整，应尽可能平衡功能、美观与经济等方面的地位。当荷载超出集装箱结构所具有的强度时，应当根据情况设计稳固方案。关于这方面内容在第七章中还会做更为深入的论述。
可持续性与生态效益
箱体的组合形式会对建筑布局造成影响，进而对建筑的通风、采光等过程造成直接影响。因此，箱体组合应尽量避免阻挡自然通风或采光，并通过组合与布局达到在炎热地区自遮阳或在严寒地区阻隔寒风等目的，以便引导建筑内外环境中的热量流动向着有利于节省建筑能耗的方向进行。
建筑的美观
对于集装箱装配式建筑来说，标准化与多样化是一对设计中的矛盾，如何平衡这两方面要求，使用标准箱体模块创造出丰富多样的形式对设计者来说是一大挑战。在进行箱体组合时，既需要保证标准化所带来的效率与质量，更要通过灵活的组合打破单一的形式，形成变化，并创造出多样统一的秩序与韵律。立面上需注意尺度、比例以及虚实的协调。形体上应控制集装箱的体量与造型组合，注意大小、高低、凹凸等变化。总之，应通过灵活的组合手段来打破单调沉闷的布局，以满足使用者对建筑的审美需求。
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