临时性建筑快速建造设计原则初探.pdf

城市建筑 规划 设计 URBANISM AND ARCHITECTURE PLANNING DESIGN 051 临时性建筑快速建造设计原则初探 临时性建筑快速建造设计原则初探 彭 泽 摘 要 临时性建筑易于拆卸 可灵活移动和快速建造的 特质与当今社会多元化的需求相契合 本文着重于临时性 建筑的 快速建造 基于相关理论并结合实例 栖居 对临时性建筑建造设计原则进行了初步探究 关键词 快速建造 临时性建筑 设计原则 现代社会的高速发展让数量众多的建筑在建成 几十年甚至几年后就被拆除 其更新速度超过以往 任何时期 能够快速建造的临时性建筑渐渐成为这 个时代所受宠的形式之一 从临时安置住宅到临时 舞台布景 从紧急救援设施 音乐表演场地到展览 空间 临时性建筑易于拆卸 可灵活移动和快速建 造的特质与当今社会多元化的需求相契合 本文试 图对临时性建筑快速建造的设计方法进行初步探 讨 并以 2013SD 竞赛 栖居 住宅为例 介绍该建 筑的快速建造方法 以期为我国临时性建筑的快速 建造提供借鉴 一 相关概念概述 1 临时性建筑 临时性建筑指一个具有实体空间化结构的构筑 物 可适应不同的要求 作出场地变换 整体或部 分的移动 构件调整 而又能较简易地组装起来 相较于永久性建筑其使用寿命有限 当代临时性建 筑往往具备以下四个特征 短时效性 经济性 可 移动性和可持续性 2 快速建造 快速建造是为了满足突发性的 施工周期有限 的临时性空间需求而进行的简易建造 通常是只能 满足基本需求的 简单的 临时的建造 突发性和 暂时性的空间需求主要包括以下两个方面 因自然 灾害和人为灾害造成的建筑损毁和倒塌而导致的临 时替代空间的需求 因某些活动 如临时展览 商 演等 造成的既有使用空间不足而产生的临时补充 空间的需求 二 快速建造设计原则 临时性建筑根据不同使用需求选择不同的建造 方式 既可以利用经济易得的乡土材料 可回收的 废弃材料和当地建造技艺进行快速建造 也可以通 过系统化的专业设计 利用先进的建筑工业体系进 行快速建造 还可以利用新型材料 新型结构和新 型技术进行实验性快速建造 无论采用何种方式 快速建造都需要综合多方面的因素进行全面统筹 并且遵循一定的设计方法 1 选址 临时性建筑的特点决定它只是短暂性的存在于 场地之中 使用限期过后将被拆卸移除 因此快速 建造应该尽可能减少对所选场地的破坏 选址应注 意以下几点 场地尽量开阔平整 地质条件良好 无需对地 基做过多的人工处理 远离自然灾害发生中心 尽 量避免于高密度建筑和人群的场地建造临时性建 造 若无法避免 应当按规范预留足够的安全疏散 通道 场地处理应符合当地消防疏散规范要求 应 便于与城市基础设施对接 能够方便供水供电等 2 建筑选材 临时建筑领域材料的使用不再仅限于传统建筑 材料 各种新型材料在临时建筑中的运用日渐广泛 从竹材到纸材 从膜结构到生土 从农作物纤维到 生物塑料 在可持续性和生态环保理念的倡导下 各种新型材料被广泛运用 平常不为人所注意的普 通材料也在重新加工后焕发新的活力 材料选择应 对其功能适宜性 是否易得 易加工等性能进行综 合考虑 3 临时性建筑结构体系 临时性建筑快速建造结构的选择由材料 功能 造价等多方面因素共同决定 应急性临时性建筑往 往不宜采用过于复杂的结构体系 需要考虑结构的 施工难易程度 具有结构试验性质的临时性建筑往 往采用非常规的结构形式 若要快速建造 其在设 计之初就应当全面考虑结构构件搭接方式以及如何 进行快捷施工提高建造效率 4 系统化和标准化设计 建筑工业化对临时性建筑的快速建造极具指导 意义 无论是小型实验临时性建筑还是需要大量重 复生产的应急临时性建筑 缩短施工周期 实现快 速建造的重要手段便是系统化和标准化设计 系统 化设计要求建筑师从临时性建筑全周期出发 从设 计 运输 施工 异地重建等多方面进行权衡 实 现各个环节的一体化设计 从而提高建造效率 标 准化设计则要求建筑师遵循模数制 从统一设计构 配件入手 尽量减少它们的类型 进而形成单元或 整个建筑物的标准设计 快速建造中通常按模数将建筑空间 结构系统 或者外围护系统划分为若干个重复单元 将建筑构 件或者结构构件在工厂内加工 组装成单元体 再 运至工地现场 进行整体安装 通常的单元式 模块 化 标准化生产包括将基础单元化 结构系统单元 化 墙体单元化 门窗单元化 隔断单元化等 集 装临时性建筑具有典型的单元式特征 单元式设计策略在快速建筑当中极为重要 但 需要注意的是单元模块尺度不宜超过运输系统的最 大允许值 而且单元模块的运输需要使用重型起吊 工具 在灾后应急建造等条件有限的情况下应用该 控制单元模块的大小 避免使用重型工具 5 临时性建筑快速建造构造处理 临时性建筑的构造处理可以经过设计采用高度 预制的方式 例如将墙体保温隔热防水饰面等集成 为模块 只需运输至施工现场即时安装 在条件有 限的紧急情况下 如灾区应急建造 繁杂且依赖高 级工具的构造设计往往不可取 就地取材和简易的 施工工艺同样可以实现快速建造 例如利用啤酒框 和砂石组成基础 使用农用薄膜来进行屋面防水 6 快速施工组织 材料堆放与管理是否合理直接影响施工速度 材料堆放应该遵循整齐 合理 先进先用 的原则 既保证使用上的方便 又保证现场的整洁 既保证 使用上的安全 又保证材料在使用过程当中的质量 各构件和模块可以根据安装顺序进行编号以保证建 造高效有序的进行 三 2013 年国际太阳能十项全能竞赛之 栖居 2013年国际太阳能十项全能竞赛要求各个团队 在有限的资金和时间下完成一个可移动具有展览性 质的临时小住宅 这是典型的临时性建筑快速建造 活动 西安建筑科技大学代表队的 栖居 主要采 用集中式布局 由南向北一字展开为三部分 建筑 南侧是跨度为 3 9 m 的室外平台 中侧是跨度为 4 5 m 的被服务空间 由卧室 起居室以及餐厅共同 组成一个整体流通空间 北侧是跨度为 2 25 m 的辅 助空间 如厨房 浴室 洗衣房 设备间和工作室 1 基于快速建造下的建筑材料选择 住宅主体结构采用 20 mm 厚松木指接板加工而 成的木格构承重墙体系 图 1 墙面格构根据不同 需求填充不同的材料 东 西 北墙壁充填充麦草 砖作为保温材料 南侧墙体填充土坯砖 无机相变 材料置于南墙夯土砖的外侧 建筑室内外饰面采用 了建材市场上常用的生态木 室外阳台屋面用聚碳 酸酯板覆盖 阳台立柱 建筑基础以及木材的连接 件全部由工厂预制的钢材制成 地板由松木龙骨 保温泡沫和竹胶板共同构成 这些建筑材料都是市 面上较为常见且价格低廉的产品 所有材料都旨在 保证低成本的同时兼顾材料的易得易加工可替换性 能 普通学生经过简单的培训均能迅速掌握材料的 加工工艺 图 1 栖居 结构示意图 图片来源 作者自绘 2 建筑的模块化 为了满足快速建造的需求 我们将所有构件以 模数制进行标准化加工 指接板原材料的尺寸为厚 20 mm 长宽为 2 440 mm 1 220 mm 按照设计图纸将 格构所需的板材分为 400 mm 300 mm 和 200 mm 宽并 进行开板 切开的每块板材根据插接位置进行开槽 处理 然后插接 加固完成 四面墙体由若干个标 准单元格模块组成 北侧的设备间和厨房为独立的 模块单元 门窗 家具 管线以及相关设备全部提 前整体安装 由于设备间和厨房开间进深小整体结 构较为稳定 可以满足运输要求 因而模块化的设 052 计可以减少大同现场工作量 加快建造速度 3 基于快速建造下的建筑构造做法 由于预算有限 团队无法请专业施工队 所有 的材料加工和建造全部由学生完成 因此建筑搭建 的基本原则是简单易行 尽量由人工操作 减少重 型工具的使用 图 2 建筑主体结构开十字槽榫接 为达到结构强度 要求和整体稳定性 使用定制的角钢和螺栓对结构 薄弱部位进行加固处理 格构单元的拼接需要使用 钻孔机在连接处钻若干个孔洞 然后用螺栓和垫片 连接 格构单元之间会无法避免产生缝隙 通过在 构件侧面粘贴薄海绵来添堵缝隙 使建筑各单元柔 性连接同时阻止室内热量散失 为了增强指接板的防水防火性能 在未拼接之 前必须给所有的原材料刷一道防水漆和一道防火 漆 屋面以及墙面覆盖农业薄膜进行简易防水 方 便建筑拆卸异地重建可以替换防水材料 塑料薄膜 同于大同当地购买 这些建造工艺不仅造价低 易于学习 并且危 险度小 在搭建现场若有构件损坏可以很快的利用 简单的工具重新制作 这些构件和模块单元的运输 不需要特种车 由于构件尺度不大 除了附属组合 单元需要重型起重机进行移动 其他的构件单元均 可由人力完成 十分便于移动和运输 图 2 栖居 施工现场 图片来源 团队拍摄 4 运输与搭建 栖居 在西安试搭建完后分别按建筑按构件 和模块单元拆卸编完号后分装在四辆平板货车上运 往山西大同 整个建造过程只用了 13 天的时间 除 了模块单元需要使用吊车外 所有工作均由学生手 工完成 四 结语 在现代科学技术高速发展以及全球信息化的大 时代背景下 越来越多建筑师寻求临时性建筑快速 建造多元化的表达 或是地域性或是绿色节能或是 高新技术 对于快速临时性建造需求 客观上要求 我们做到未雨绸缪 一方面把已有的快速建造方式 进行规范化 标准化 以应对不时之需 另一方面 也要积极探索新的建造方式 使之更好地符合现实 需求以能应对新出现的问题 参考文献 1 肖毅强 临时性建筑 概念的发展分析 J 建 筑学报 2002 7 57 58 2 陈翔 方婷 快速建造 J 建筑与文化 2010 2 98 作者单位 西安建筑科技大学 西安 710055 上接第 042 页 装饰性构件也可以与功能性结合 绿色建筑的 理念被引入建筑设计中 立面装饰性构件可以与生 态元素相结合 通过立面上的金属网 露台等得装 饰性构件的设计 营造出城市中得绿色氛围 6 构件的多种组合方式 1 整体立面划分 过利用不同的材质 纹理 色彩的板式外墙 划分立面的区块 比如传统的三段式等 这种立面 设计手法简单 可操作性强 适合表面没有凹凸 不适宜做开放式阳台的北方地区工业化住宅 受结 构的影响较小 并且工厂生产的外墙板 由于大机 器批量生产 更容易设计出表面多种多样的纹理与 色彩 充分发挥了工业化的优势 2 特定单元重复 由一个或几个板式外墙以及立面构件组成立面 基本单元 立面整体效果可以使单元的单一重复 也可以是按照一定的规则排列组合 比如错位 退 台等 也可以按照一定的节奏进行立面单元的排列 形成富有韵律的立面效果 这种方式的灵活性较大 3 利用立面构件 首先利用板式外墙形成较为平整的立面 然后 将阳台 空调机位等构件作为点状或者线状的构图 元素 调节整齐的构图 可以使将不同的构件放置 于不同的位置 也可以是将相同的构件放置于不同 的位置 这种方法基本不受到结构的影响 是利用 立面构件营造多样性的手法 4 其他 除了这几种较为常见的立面组合方式 国外还 有对于立面的多方面的探索 如幕墙式立面 公建 式立面效果 双层立面等 五 结语 PCa 装配式住宅由于生产方式的标准化 使设 计者受到了一定的约束 但是通过正确地利用技术 手法 也可以达到多样化的艺术效果 剪力墙结构的 PCa 装配式住宅 立面受到结构 的制约 通常采用板式外墙 形成平整的立面 可 以通过不同大小开口部的板式外墙组合 形成多样 化的虚实对比 或者通过立面的材质或者颜色组合 丰富立面效果 框架结构的 PCa 装配式住宅 受结 构的制约小 立面设计更加灵活 除了常见的板式 外墙外 也可以利用梁柱直接形成住宅的开口部 形成简约的立面效果 不同结构的 PCa 装配式住宅 可以利用多样化的部品组合丰富立面效果 通过窗 空调机位 阳台或者其他装饰性构件的排列组合 丰富立面效果 PCa 装配式住宅的立面也存在南北方地区的差 异 南方地区外墙一般不承重 通常采取内浇外挂 的施工方式 因此 南方的外墙可以通过对挂板材 质 颜色 形式的处理 利用飘窗 空调机位 凹 阳台等立面部件的组合 营造更加灵活多变的立面 效果 北方地区气候寒冷 为了保温 外墙通常采 用一体化预制 具有承重的作用 所以立面受到的 局限性较大 少凹凸 利用材质和部品形成多样化 立面 参考文献 1 孙志坚 住宅设计的多样化对应手法 日本从 住宅标准设计到支撑体住宅 J 工业建筑 2007 9 48 50 2 水亚佑 PCa 装配式住宅标准化与多样化的探讨 J 建筑学报 1983 4 48 51 3 张维昭 当前国内高层住宅立面设计探索的研究 D 北京 清华大学 2012 4 肖中岭 制造模式对住宅立面影响初探 D 南 京 东南大学 2006 5 张博为 基于 PCa 装配式技术的保障房标准设计 研究 D 大连 大连理工大学 2012 注 本文为高等学校博士学科点专项科研基金资助 课题 20130041110048 住房和城乡建设部软科学 研究项目 2013 R4 18 作 者单位 大连理工 大学建筑 与艺术学 院 116033 上接第 047 页 要的现实意义 其中 在设计即成环境空间住区活 力要素时 应该充分认识到社区认同感和凝聚力的 重要性 因此 在泡崖小区改造的过程中 对于总 平面的布置应该将室外活动的场所设置在遮阳避风 的区域 同时 在设计之初 便需要对整个泡崖小 区的公共活动空间的