浅谈中国装配式建筑之盒子建筑

浅谈中国装配式建筑之盒子建筑

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1.河北天硕工程检测有限公司河北邯郸056900

摘要：在建筑工业化发展道路上，盒子结构建筑是建筑工业化高度发展的结果，其核心概念就是标准化的预制装配式空间模块。用工厂预制的盒子状立体构件运到施工现场组装成的房屋，创造出了前所未有的建筑形象。

关键词：工业化、全装配、盒子建筑、单元

1工业化建筑体系和建筑工业化发展

模块化建筑是多年来工业建筑中发展的一个新的项目，工业化建筑体系是建筑工业化发展道路上的一个阶段。它在设计、生产工艺、施工方法及组织管理等各个环节使其配套，将建筑建设打造成一个工业化生产的完整过程。这种建筑建设过程的基本特征是使设计标准化、建筑生产工厂化、施工机械化及项目组织管理科学化。

建筑工业化发展的途径可分为预制装配式建筑和现浇或现浇与预制相结合的建筑。其中，预制装配式建筑是如同工厂制造的产品，用工业化方法生产，成为建造房屋用的构配件制品，然后运到现场进行安装。其主要优点是构件质量好，自重轻、抗震性能好，效率高，受季节的影响小，可以大大缩短现场工期，降低劳动强度，减少现场湿作业量，提高装配化程度。但是，盒子建筑要求有较完善的生产设备、运输设备和吊装设备，否则将会限制它的使用。目前，装配式建筑主要有板材、骨架、盒子等结构方式。其建筑类型主要有砌块建筑、大板建筑、框架板材建筑和盒子建筑等。[1]

工业化住宅因其围护材料的革新，使用能耗远低于传统住宅；同时建造过程中的集中生产也使得建造能耗低于传统手工方式。工业化生产改变了混凝土构件的养护方式，实现养护用水的循环使用。工厂化集中生产的方式，降低了建筑主材的损耗；装配化施工的方式，降低了建筑辅材的损耗。

2盒子建筑和盒子建筑的定义

盒子建筑是指用工厂化生产的盒子状构件组合而成的全装配式建筑。这种盒子内一切设备、管线、装修、固定家具均已做好，外立面装修也可以完成。将这些箱形的整体构件运至施工现场，就像“搭建积木”一样拼装在一起，或与其他预制构件及现制构件相结合建成房屋。形象地说，在盒子结构建筑中一个“房间”类似于传统建筑中的砌块，在工厂预制以后，运抵现场进行垒砌施工，只不过这种“盒子式的房间”不再仅是一种建筑材料，而是一种空间模块。现场仅需要完成盒子就位，构件之间的连接，管线连接等总体工序。[2]

盒子建筑是一种新型房屋建筑结构型式。这种构件是由顶板、底板和四面墙板组成，是六面体形（也有的做成五面和四面体的），因它的外形很与盒子相似，故称“盒子构件”。这种盒子构件，只需要在工厂成批生产一些六面、五面或四面的型体，一个房间大小为空间标准的盒子构件，在现场将其交错迭砌组合起来，再统一连接水、暖、电等管线，就能建成单层、多层或高层房屋建筑。

3盒子结构建筑的发展

作为一种独特的建筑结构形式，用工厂预制的盒子状立体构件运到施工现场组装成的房屋，早在20世纪50年代的瑞士就形成盒子建筑结构体系。在1967年加拿大蒙特利尔市建成了一个由354个盒子构件组成的，其中包含了商店等公共设施在内的综合性居住体。这座名为“Habitat67”（67号栖息地）的钢筋混凝土盒子建筑充分发挥了“盒子”作为一种结构形式和建筑造型手段的作用，创造出了前所未有的建筑形象。67号栖息地由建筑师穆时•萨夫迪（MosheSafdie）于1967年所设计建造的，也是当时1967年蒙特利尔世界博览会的主题之一。

1973年在匈牙利举行了盒子建筑的国际讨论会，70年代中期有较大的发展，现已有20余国建成不同类型的盒子构件房屋，其中以居住房屋为多，也有少量公共建筑和工业建筑。盒子构件房屋在美国是从活动房屋演变而成，但在大多数国家则从装配式建筑发展而来。起初采用木或钢制的为多，现在大多采用钢筋混凝土的盒子构件，也有的是采用铝合金、塑料或用玻璃纤维增强的塑料制成。罗马尼亚和苏联建造的钢筋混凝土盒子构件房屋能安全地承受7～8度的地震荷载。中国于1979～1980年起在青岛、南通、北京开始少量不同类别的试点工程。

目前，世界上已有三十多个国家修建了盒子构件房屋，生产盒子构件较多的国家也有二十多个。盒子构件的使用范围也由低层发展到多层乃至高层。有的国家已建到15层或20层以上。加拿大有规模庞大的盒子构件综合体，苏联甚至出现了盒子构件建筑小区，并逐渐由城市推广到了农村。我国自1979年起，在青岛、南通、北京等地，陆续试建了几栋盒子构件房屋。总建筑面积1634.8平方米，1982年至今又新建盒子构件住宅楼约15000平方来。青岛也用钢筋混凝土杯形构件建造了一栋住宅楼，并已试制钢筋混凝土隧道形盒子构件。现已建成的北京丽都饭店属于轻型盒子构件建筑，第一期工程共用引进的钢构架轻型盒子构件500多个。

4盒子建筑的优缺点

4.1盒子建筑的优点：

1、施工速度快，同大板建筑相比可缩短施工周期50%——70%。

2、装配化程度高（装配程度可达85%以上），修建的大部分工作，包括水、暖、电、卫等设施安装和房屋装修都移到工厂完成，施工现场只余下构件吊装、节点处理，接通管线就能使用。

3、混凝土盒子构件是一种空间薄壁结构，自重较轻，与砖混建筑相比，可减轻结构自重一半以上。

4.2盒子建筑的缺点：

影响盒子建筑推广的主要原因是建造盒子构件的预制工厂投资太大，运输、安装需要大型设备，建筑的单方面造价也较贵（与大板建筑差不多）。

5盒子建筑的结构体系

(1)无骨架体系：适合低层、多层和小于等于18层的高层建筑。

一般由钢筋混凝土制作，目前最常用采用整体浇成型的方法，可以使其刚度特别大。

(2)骨架体系：空体框架、有平台框架、筒体结构等。

通常用钢、铝、木材、钢筋混凝土作为骨架，用轻型板材围合形成盒子。这种构件质量很轻，仅100——140kg/m²。

6盒子建筑的组装方式与构造

用盒子构件组装的建筑大体有一下几种方式：

（1）上下盒子重叠组装；

（2）盒子构件相互交错叠置；

（3）盒子构件与预制板材进行组装；

（4）盒子构件与框架结构进行组装；

（5）盒子构件与筒体结构进行组装。

盒子公寓单元：日本设计师黑川纪章设计的中银舱体楼

7盒式建筑的装配形式

盒式建筑的装配形式有：

（1）全盒式，完全由承重盒子重叠组成建筑。

（2）板材盒式，将小开间的厨房、卫生间或楼梯间等做成承重盒子，再与墙板和楼板等组成建筑。

（3）核心体盒式，以承重的卫生间盒子作为核心体，四周再用楼板、墙板或骨架组成建筑。

（4）骨架盒式，用轻质材料制成的许多住宅单元或单间式盒子，支承在承重骨架上形成建筑。也有用轻质材料制成包括设备和管道的卫生间盒子，安置在用其他结构形式的建筑内。盒子建筑工业化程度较高，但投资大，运输不便，且需用重型吊装设备。因此，发展受到限制。

8建筑产业化发展

实施住宅产业现代化能够促进减少建筑的生产建筑能耗，将复杂的技术体系融于一体，目的是去实现使用过程中的节约能源与减少污染物排放。通过工业化生产和现场装配式施工，可以大幅减少建筑垃圾，大大地降低了施工时的噪音，减少了有害气体及粉尘的排放，进而给居民一个和谐的环境。不同于建筑构件工业化的是模块化建筑更注重的是系统、构件、材料这三者的关系。所谓盒子建筑其实就是现代建筑模块化系统的一种方法途径。

因此，无论是日本设计师黑川纪章设计的中银舱体楼，还是香港建筑工地、港口和临时厂区随处可见的集装箱式建筑，建筑都因其形式的多样性和独特的建造方式被越来越多的建筑师所关注。

9结语

盒子建筑在装配式建筑中的发展将会大大加快装配式建筑在全国的推广速度，随着盒子建筑技术的不断应用，它的优势也将在工程实践中不断体现，利用盒子建筑在建筑生产过程中将企业联系起来，真正实现建筑产业的工业化，盒子建筑的普及可谓指日可待。

参考文献：

[1]安艳华,裴刚.《建筑构造》（下册）[M].武汉:华中科技大学出版社,2008:56-57.

[2]刘建荣,翁季.《建筑构造》（下册）[M].北京:中国建筑工业出版社,2013:66.