梁丰 潘天佑 任祖华

中国建筑设计研究院有限公司

1 全装配化、集成化建造体系模块化箱体现场搭接

1 箱式模块化建筑基本特点

随着时代的进步，绿色、生态、可持续发展已经成为国际社会的普遍共识。传统的建筑营造方式多采用混凝土、砌块等建筑材料，在施工现场完成建筑建造，其形式较为粗放，在原料开采、材料加工、施工建造等多个环节会对周边环境造成污染。当建筑到达使用寿命时，其建筑材料无法进行二次利用，而进行拆除则会产生大量建筑垃圾，造成资源浪费和环境破坏。

因此，建筑产业转型升级势在必行，探索新的建筑营造模式成为新时期城市向绿色生态方向转型的关键问题。在此背景下，具有节能、节材、环保、可重复利用等特点的“装配式建筑”，已经成为我国未来城市建设的重点发展方向。由预制构件在工地装配而成的建筑，称为装配式建筑它的主要特征是标准化设计、工厂化生产、装配化施工、一体化装修、信息化管理、智能化应用，可以节约资源、节省时间、减少污染、绿色建造。

箱式模块化建筑，是由一个个独立的模块单元组合而成的一种建筑形式，模块单元由工厂预制，并通过交通工具运输到工地现场进行组装。每个模块单元都是一个独立的结构体，主要采用钢结构框架构成空间单元。在每个单元内，预先安装机电设备和楼面、墙面、吊顶等部分，有些甚至会完成外墙部分的安装，这些工序都在工厂内完成。模块单元的形式大多为长方体集装箱式，也被大家称为“集装箱建筑”。箱式模块化建筑体系具有工业化生产、全装配式构造、集成化体系、模块化系统、机械化施工等优势，因此施工速度非常快。工厂预制加工可以保证建筑高质量施工，模块化箱体在完成其临时性的使命之后，可以移至他处循环利用。这些特点使箱式模块化建筑体系成为了装配式建筑发展的新方向，作为推动绿色建筑发展的重要角色，建筑师也应与时俱进，积极投身装配式建筑领域的研究与实践。中国建筑设计研究院本土设计研究中心在雄安市民服务中心企业临时办公区、江西景德镇锦荣学校等一系列设计实践中，就箱式模块化建筑体系进行了积极的探索。

2 雄安市民服务中心企业临时办公区项目设计策略

雄安市民服务中心企业临时办公区项目开始于2017年，作为雄安的第一个建设工程，本项目是雄安新区向全国乃至世界的展示窗口，其示范先导的意义重大。因此，建设速度快、施工品质高、设计理念新是项目的三大特殊要求。

由于项目的特殊性与时间的紧迫性，我们面临的主要问题有：1）如何做到建设速度与建筑品质的兼顾；2）如何避免冬季施工对建筑质量的不利影响；3）如何解决临时建筑未来的拆除问题；4）项目的创新点和示范点在哪里。

基于项目的特殊性，我们选择了全装配式、集成化的箱式模块体系。建筑由若干个单元化空间模块组成。每个模块单元集结构、设备、内装、外装于一体，装修工序全部转移至工厂环境下完成，然后经过陆运或海运运输到现场进行简单拼接搭建、细节完善。因此，集成模块外部尺寸应满足水路运输和公路运输要求，最后确定的箱体模块尺寸为12m×4m×3.6m。

2 雄安市民服务中心企业临时办公区鸟瞰

3 雄安市民服务中心园区规划方案总平面图

4 雄安市民服务中心企业临时办公区项目单元尺寸选取

5 雄安市民服务中心企业临时办公区项目模块单元拆分图

6 雄安市民服务中心企业临时办公区项目模块单元功能适应性研究

7 雄安市民服务中心企业临时办公区项目十字单元组合示意图

8 雄安市民服务中心企业临时办公区项目中部共享服务体系

9 雄安市民服务中心企业临时办公区项目混合型的功能

业主：河北雄安市民服务中心有限公司

建设地点：河北省雄安新区

建筑设计：中国建筑设计研究院有限公司

项目负责人：崔愷、任祖华

设计团队：梁丰、庄彤、朱宏利、王俊、陈谋朦、盛启寰、邓超、朱巍（建筑）；刘长松、丁路通、任乐明、孔维伟、白倩楠、王海波、武晓敏、张兰英、蔡玉龙（结构）；刘志军、李仁杰、张越（给排水）；张英杰、张思健（暖通）；裴韦杰、杜建勋（电气）；路建旗、李爽、王炜（总图）；彭典勇、韩文文、饶劢（室内）

技术标准：住房和城乡建设部科技与产业化发展中心、中国残疾人联合会、中国建筑设计研究院有限公司国住人居工程顾问有限公司、中集模块化建筑投资公司、中国中建设计集团有限公司

室内设计：中国建筑设计研究院有限公司、超级番茄设计顾问有限公司

景观设计：戴水道景观设计咨询(北京)有限公司、天津华汇景观设计团队

灯光设计：北京清华同衡规划设计研究院有限公司

BIM 设计：中国建筑设计研究院有限公司BIM 设计研究中心

绿色建筑：中国建筑科学研究院天津分院

总建筑面积：36 023m2

设计时间：2017

建成时间：2018

摄影：张广源、傅晓铭、李季

企业临时办公区位于市民服务中心园区北侧，相较于园区南侧规划展览馆、会议中心等具有庄重气质的功能区域，办公区的建筑更加轻松与活跃。建筑功能包含住宿、独立办公、开敞办公、会议等，我们结合使用要求，对模块的尺寸进行了适应性研究。

设计布局中，将单元化模块组合成若干1 000m2左右的十字单元，中部为服务核，四周是功能空间。多组十字布局组合后，在远端可以自然形成丰富的街道和院落空间。此外，十字单元建筑布局向四周开放，有良好的采光和自然通风，可最大化地与环境共融，且单元布局灵活，可生长性强，可以根据需要增加或减少建筑体量。

由于项目为新区起步项目，基地周边公共服务设施不完善，我们在十字型建筑体系中植入数个分散的功能体，包括商业、健身、职工食堂等。将这些功能体的屋顶连接起来，形成连续的二层共享平台。首层廊下空间与二层平台形成连续开放的步行体系，与各十字型建筑相接，办公人员可以轻松到达中部共享区域进行活动。二层共享平台中设计多个大小不一的院落，种植绿树，院落中设计部分下凹式雨水花园，给使用者提供自然、生态的环境。

设计最后形成了六栋办公楼、一栋位于西南角的酒店、一个中部平台下的商业和职工食堂。结构方面，四周的建筑单体均采用箱式模块化结构体系，中部平台采用钢结构。建筑周边分散布置运动场地，便于办公人员使用。十字形规划布局使建筑周边均为绿化景观，建筑最大化与环境相融，为企业办公人员创造良好的办公环境，最终形成开放、自由、绿色的企业临时办公区规划形态。

3 江西景德镇锦荣学校设计策略

3.1 项目背景

2019年，我们团队利用在雄安项目中积累的箱式模块化建筑的经验，积极参与了江西景德镇锦荣学校的设计工作。景德镇锦荣学校位于江西景德镇，任务要求设计一个临时性的过渡学校，以满足快速招生的需求。校园总建筑面积1万m2，是涵盖从小学到高中全年龄段的寄宿制学校。

本项目的设计面临以下几个问题：1）快速建造，景德镇锦荣学校需在一年内建造完成并投入使用；2）未来搬迁，待最终校址确定，现学校建筑需搬迁至新址，如何快速便捷地拆除并再次安装；3）场地紧张，实际可用面积不足，如何解决各类建筑功能、运动场地与实际用地之间紧张的矛盾关系；4）多雨天气，当地多雨的气候条件下，如何创造多适应性的校园活动空间。

基于以上问题，我们采取了立体化、轻介入、模块化的设计策略，来解决功能需求多与用地狭小之间的矛盾，实现快速建造、拆卸及高品质、多适应性的建筑目标。

3.2 设计策略

3.2.1 立体化

10 江西景德镇锦荣学校场地主导下的方案生成过程

11 江西景德镇锦荣学校基地现场俯拍图

12 江西景德镇锦荣学校建筑与场地关系

13 江西景德镇锦荣学校建筑架空层场地设计

根据场地的高差关系，我们将建筑竖向上分为标准层及架空层两个层次。可标准化、能够在工厂完全预制的教室、宿舍部分再设置2～4层标准层，使其成为高效率的教学和生活空间。活动场地（体育跑道、乒乓球场地等）及食堂、多功能厅、展览接待等校园公共空间布置在首层（架空层），形成丰富的公共开放空间。建筑采用南北向布局，形成东西方向上的视线通廊，为师生提供开阔的观看山体和自然环境的良好视觉环境。

3.2.2 轻介入

结合原始场地高差关系，保留首层视线通透，创造丰富的首层活动空间。轻介入的核心策略是保留原始地形由北向南近4m的高差，将场地整理成台地系统，在不同的高度上布置场地和功能，避免因土方开挖、回填延长工期。不同的高差和建筑功能之间，通过台阶、草坡、草台的方式进行衔接，多块下凹绿地形成湿地系统，以恢复场地生机。原始场地为池塘，有很好的生态基底，但因近些年周边建设的干扰，池塘早已被填平。架空层以主庭院为核心形成鱼骨形公共共享与活动空间，围绕主庭院，布置多功能厅、餐厅、超市等校园公共功能，结合南北向主路径，布置学生活动室、200m跑道、乒乓球台及部分器械活动场地，形成以学生活动与日常使用为主轴的校园立体空间系统，同时解决了用地紧张的问题。场地北侧近端的高台部分，布置篮球、排球、网球场地。为避免场地大开挖，架空层采用独立桩基础，结构采用标准化树状钢构件，空间尽量开敞。集装箱为4m宽的模块，为了获得更大开敞空间，选择8m宽的树形结构支撑上部标准化教室和宿舍。

14 江西景德镇锦荣学校百米跑道与首层架空层

15 江西景德镇锦荣学校教室模块单元功能拆解图

16 江西景德镇锦荣学校宿舍模块单元功能拆解图

17 江西景德镇锦荣学校跑道与建筑主庭院

18 江西景德镇锦荣学校宿舍模块

19 江西景德镇锦荣学校教室模块

20 江西景德镇锦荣学校室外活动空间

业主：景德镇陶溪川教育展有限公司

建设地点：江西省景德镇市

建筑、室内、景观、灯光设计：中国建筑设计研究院有限公司

项目负责人：崔愷、任祖华、庄彤

设计团队：潘天佑、赵春婷、朱宏利、梁文华、张海燕、黄永辉（建筑）；张兰英、韦振飞、曲可鑫、刘长松、贺艳杰、王金谱（结构）；李仁杰、刘志军、张越（给排水）；高丽颖、鄢宇博（暖通）；张小泉、杜建勋、康境文（电气）；高治、李燕（总图）；彭典勇、邹彦慧、曹阳、张洋洋（室内）

总建筑面积：10 500m2

设计时间：2019

建成时间：2020

摄影：潘天佑

3.2.3 模块化

为了加快建设进度、控制建造质量，满足二次拆卸运输安装、可循环使用的要求，项目设计采用模块化的建造模式，高度标准化与集成化。项目的装配率达到了95%，工厂完成大部分的室内外装修工作，现场仅完成模块化之间的连接以及部分活动家具摆放。建筑采用钢结构系统和栓接的组装方式，减少现场焊接、浇筑工作。本项目的模块化设计主要为如下几个方面：

（1）模块化的教室、宿舍：标准层功能主要有普通教室、实验室、阅览室、办公室及学生宿舍，这些功能均由长12m、高3.6m、宽4m的标准集装箱组成（现行道路情况下的最大集装箱运输尺寸）。模块单元之间采用自锁节点的连接方式，便于灵活组合、快速安装和拆卸。

（2）高度集成化单元箱体：教室、宿舍高度集成化，在工厂内完成所有设备和家具的安装，现场仅对竖向和水平管线进行连接和安装。为了便于日常使用，将卫生间、淋浴间、洗手盆进行了三分离的布置。除了床铺外，宿舍每人均配备了书架、立式储物柜、床下储物等空间。教室由两个单元箱拼装而成，除学生座椅外，其余设备及家具均在工厂制造安装完成。材料的选择也体现了工期要求，在保证防火、保温、气密性的基础上，建筑的外围护系统采用了保温饰面一体化舾装板，这种常用于游艇的材料可以直接作为饰面材料，不需要二次装修处理。为了突出箱式建筑的工业感，部分外墙采用小波筋波纹钢板作为饰面层。在室内色彩上，宿舍采用浅木色和暖白色的搭配，呈现温馨氛围；教室以白色为基底，采用亮黄色、浅蓝色、橙红色的书柜作为活跃色彩。

21～23 江西景德镇锦荣学校架空层室外跑道空间

（3）模块化楼梯、首层树状柱子：除箱体外，建筑楼梯、架空层树状结构、室外活动风雨棚等建筑构件均采用了标准化的设计，便于现场安装。

（4）模块化安装：依赖于模块间自锁节点的研发，模块安装和拆卸的效率大大提升。

3.2.4 绿色节能，气候适应

首层架空提高了自然通风能力，能够很好地解决当地潮湿气候环境带来的影响。建筑采用外廊系统，有利于日常的采光通风，主庭院覆盖轻质阳光板，形成多适应性校园活动空间。可循环利用的模块、结构及构件系统，也是节能降耗的重要组成部分。

3.3 投入使用

景德镇锦荣学校已经于2020年9月投入使用，作为当地乃至江西省的第一个全装配式学校，具体使用情况还有待实际运行检验。但看到草地上嬉戏的学生和跑道上欢乐奔跑的人们，还是能够感受到建筑空间带给使用者的愉悦体验。

24 江西景德镇锦荣学校室外活动风雨棚

25 江西景德镇锦荣学校建筑之间绿化庭院

26 江西景德镇锦荣学校建筑外廊绿化

4 结语

“箱式模块化建筑”在雄安市民服务中心企业临时办公区项目和景德镇锦荣学校项目中的应用，为装配式建筑设计提供了新的思路。我们在两个项目中，结合功能需求和场地条件，通过箱式模块化建筑设计的方法解决了建筑实际使用中的问题。另外，不同的设计策略，赋予了建筑形体以独特的造型。希望我们的实践经验，能为未来装配式建筑设计提供一定的借鉴。

图片来源

图1 来源于中集模块化建筑投资公司；图2 由李季拍摄；图3 来源于天津华汇建筑设计院；图4～10，12，13，15，16 来源于中国建筑设计研究院有限公司本土设计研究中心；图11，14，17～26由潘天佑拍摄。