集装箱建筑适应性设计与建造研究(10)

2013年6月22日

其次，集装箱建筑在结构与材料上也是标准化的。集装箱通常由钢骨架、侧墙板、以及连接件等等附属结构焊接而成，侧墙本身就是建筑受力的钢结构，整个结构单元体可以反复重复利用；在组合拼接的过程中，可以极为方便的与相邻的单元进行叠放、拼合；在大型集装箱建筑的设计施工时，也可以很好的和各种附加结构相配合。这为集装箱建筑的工厂化施工提供了某种程度的保障（图 3.1）。

集装箱建筑模块化装配式建造,集装箱房屋,集装箱活动房,住人集装箱,集装箱住宅

图 3.1 集装箱建筑模块化装配式建造

第三，集装箱建筑在改造过程中的措施和材料也是标准化的。由于集装箱在改造为建筑使用的过程中，钢结构的材料特性导致了结构单元体的热传导性、结构单元的重量、以及结构单元各个节点的连接方式、尺寸、性能均为相同，因此在进行保温隔热改造、结构外部基础的制作、内部装修施工等等过程中附属用材也标准化通用化，这为集装箱建筑的产业化发展提供了便捷。

3.1.1.2 结构稳定与安全

集装箱在运输业中的寿命一般为10-15年，当从运输业中淘汰之后，那些未受较大损坏的集装箱箱体本身依然具有良好的物理性能，一般还可以保证15年以上的结构周期，在保养条件较好或者与混凝土等其他结构配合情况下，还能够维持更久的使用时间。

集装箱本身就是一个较完美的结构单元，盒子式钢结构体的结构特性使得每个结构单元都具有良好的结构稳定性。通常40英尺集装箱波浪形金属板承重能力为1700公斤／平方米，箱体端部抗压能力为500公斤／平方米，4个角柱的承重能力达到86.4吨，横向刚性15.2吨，纵向刚性7.6吨。集装箱箱体抗压和抗风能力很强，通常情况下具有抵抗120千米/小时风速的能力；同时集装箱箱体需要考虑海运时海水的渗透，是整体水密结构设计，自身有较好的水密性与防腐蚀性，能够有效保证居住者的安全性。由于集装箱箱体较传统建筑结构轻，集装箱建筑在遇到地震灾害时表现出良好的整体性，具有坚固、耐用、安全性高的特点。因此不论是在通常气候条件下，还是在地震高发地区，台风侵袭地区等等恶劣的地质、气候环境下，集装箱建筑均能很好的适应。

3.1.1.3 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。集装箱活动性建筑在运输时可以使用现有的成套运输工具；在建设时通过模块化的组合方式可以轻松的安装，甚至可以通过业主DIY的方式便可建造完成；需要搬迁时只需经过少量拆卸便可方便的拆除转运。这些特点决定了集装箱建筑所需的人力、物力资源更少，体现了其经济性。集装箱本身的封闭结构，结构自身重量较传统的砖混和钢筋混凝土建筑结构轻得多，这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，有效节约了土地资源。集装箱建筑这些性质可以在很多领域广泛适用，便捷且经济。

3.1.1.4 灵活性

与传统建筑形式相比，集装箱建筑的最大优势是建造灵活性：局部需要更新改造时，可以用新箱体替换；需要移走拆除时，可以很方便地整体拆解并异地重建。通过标准化、产业化的生产，能够大大提高集装箱建筑的生产速度，通过预制建筑的技术减少现场施工周期，有效的减少对现场资源和环境的污染与破坏，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地再利用和回收，也有利于循环经济的发展。

3.1.2 集装箱建筑较之其他类型建筑类型的优势

集装箱建筑由于具有标准化、结构安全稳定、经济性以及灵活性的特征，因此在使用过程中有着非常突出的优点，表3.2列举了集装箱建筑与传统砖混建筑的比较。

首先，集装箱建筑单元运输方便可整体迁移，集装箱组合建筑组装拆卸方便，尤其适合使用期限有限需要更换地点的建筑类型；

其次，此类建筑坚固耐用，主要结构单元由高强度钢组成，坚固耐用具有很强的抗震、抗压、抗变形能力；

第三，密封性能好，严格的制造工艺使这种可移动式建筑具有良好的水密性；

第四，集装箱建筑基于整体盒子式的钢结构之上，可以通过拼接组合等手段衍生出丰富的组合空间。如办公空间、住宅空间、甚至大跨度空间等等；

第五，结构重量较混凝土、砖混结构轻，建设所需的能耗少，同时性能优越，稳定牢固，防震性能出色；

第六，集装箱建筑绝大部分构件都可以回收再利用，极大程度降低了建造过程中垃圾的产生，环保可持续。

表 3.2 集装箱建筑与传统砖混建筑比较

性能	集装箱建筑	传统砖混建筑
工业化生产	“工厂制造+现场安装”模式，产品制造和地基处理可以同时进行	无
抗震强度	可达到8级	脆性结构在地震荷载下破坏严重
耐火等级	防火板等防火设施齐全	较好
结构跨度	可组成多种造型，结构形式变化丰富	实现大跨度结构耗费材料，形式单一
预防白蚁	经防白蚁措施处理后可免除白蚁侵袭	白蚁高发区同样需要做防白蚁处理
施工周期	节省一半或以上的建筑时间和费用	受自然条件影响大，施工周期约190—300天
工厂预制	在工厂完成模块化建筑单元的改装和内部装修，再将模块化单元运到施工现场，完成安装和外部装饰，大分工作量在工厂完成	很少有预制构件
低碳环保	使用再生工业建材，减少施工现场产生的施工垃圾和装修垃圾	产生大量建筑垃圾、粉尘、噪音及不可回收物
使用率	墙体薄，得房率高	墙体过厚，得房率低
安装快捷	造型多样，摆成造型后，再进行切割和焊接钢梁以增强集装箱的承重能力形成整体空间	施工过程复杂，需较长的养护周期
外观式样	形式可以自由组合，创造多样化的组合模式	样式单一死板
施工效率	10天/百平方米	30天/百平方米
建筑垃圾	5吨/万平方米	200吨/万平方米
耗水量	0.005立方米/平方米	0.15立方米/平方米
抗风能力	12级	10级
保温	0.04瓦/（平方米x开）	0.08瓦/（平方米x开）
回收率	95%以上	20%

由于低碳、可持续的发展方向已经成为世界各国在建筑领域的共识。根据英国权威杂志《New Civil engineer》分析，一栋传统建筑在施工过程中碳排放量通常来源于以下14个方面（图 3.2）：（1）屋顶施工过程0.9%；（2）自然通风设备使用部分10.7%；（3）外立面施工过程8.4%；（4）建筑施工材料运输过程部分1.8%；（5）施工过程电梯使用部分1.2%；（6）建筑施工材料的浪费部分2.1%；（7）柴油机机器及办公室电器使用部分5.2%；（8）墙体和隔间施工部分2.1%；（9）建筑施工过程现场调度室电器使用部分4.2%；（10）活动地板施工过程4.6%；（11）混凝土墙体施工18%；（12）钢筋结构的使用部分35%；（13）建筑基础施工部分4.1%；（14）不可估计2%碳排放量。

传统建筑施工过程碳排放分项比例

图 3.2 传统建筑施工过程碳排放分项比例