孫菁芬 陳曉娟 解丹 林正豪 李珺杰 / SUN Jingfen, CHEN Xiaojuan, XIE Dan, LIN Zhenghao, LI Junjie

模塊化裝配式設(shè)計建造可持續(xù)建筑
——以清控人居科技示范樓項目為例

孫菁芬 陳曉娟 解丹 林正豪 李珺杰 / SUN Jingfen, CHEN Xiaojuan, XIE Dan, LIN Zhenghao, LI Junjie

1 模塊化裝配方式在本項目中的必要性

首先，作為可持續(xù)示范建筑，清控人居科技示范樓（Tsinghua Eco-Studio，THE-Studio，以下簡稱“科技示范樓”）本身的實驗性和示范性定位決定了其對建造和空間品質(zhì)的較高要求。建筑本身不僅要經(jīng)得起時間和環(huán)境的考驗，還要有舒適的室內(nèi)空間，因此必須采用可靠的工業(yè)化部品、成熟的生產(chǎn)和施工方式，以保證最基本的建筑品質(zhì)要求。

其次，項目的建造要求高但相應(yīng)的設(shè)計和建造周期短。這意味著常規(guī)的土建施工流程難以滿足要求。按照常規(guī)的土建建造程序，結(jié)構(gòu)由下往上逐層施工，封頂后，再進行屋面、墻面等建筑外圍護及設(shè)備管線的施工等，屋頂和外墻封閉后，室內(nèi)裝修工程才能開展。在常規(guī)流程下，往往后一步工序需等前面的工序結(jié)束后，再進行現(xiàn)場測量確定尺寸，消化施工誤差，下料之后再繼續(xù)施工。這種建造方式不僅周期長，且應(yīng)對施工誤差的靈活度低，故在備料和尺寸定位上也需按照先后順序在現(xiàn)場確定。

模塊化裝配式的設(shè)計建造方式則與之不同。首先在設(shè)計階段，就明確了各模塊單元獨立成體系，在結(jié)構(gòu)和構(gòu)造上相對獨立，如嵌套的盒子，可以分別備料和施工。其次，在建筑的最底部，鋼筋混凝土的基礎(chǔ)圈梁及局部挑板作為整體建筑的“主板”，為各模塊提供獨立的安裝基座。各裝配模塊分別落在各自對應(yīng)位置，即使不同系統(tǒng)間有尺寸誤差，也不影響建筑的整體使用和完成度。在此前提下，各體系可以完全獨立備料和加工，保證產(chǎn)品質(zhì)量；同時也可以在現(xiàn)場并行施工，將常規(guī)串聯(lián)式的工序流程變?yōu)椴⒙?lián)式，大大縮短建造時間。

第三，建筑作為實驗平臺，對建筑部品有可實驗可更新的特殊要求。本建筑在設(shè)計之初的定位，就意味著竣工并不是建筑的最終狀態(tài)，它需要提供一種能根據(jù)研究的內(nèi)容、測試數(shù)據(jù)的結(jié)果，進行調(diào)整和更新的靈活性。在此前提下，模塊化裝配式的設(shè)計和建造方式，能更方便地滿足要求。模塊的獨立性為各部件性能的檢測和數(shù)據(jù)搜集提供了條件。模塊的組裝建造方式和互相間較弱的依賴聯(lián)系，為構(gòu)件將來的更新提供了便利。

2 建造體系的梳理及4組建構(gòu)模塊的劃分成型

為滿足內(nèi)部不同功能需求，建筑南北兩側(cè)分別設(shè)置了6組并排的輕鋼箱體單元，南北各兩層。北側(cè)為內(nèi)部工作人員日常辦公管理用房，外加茶歇間及公共衛(wèi)生間；南側(cè)為對外接待及會議區(qū)。為改善南北兩側(cè)輕鋼箱房空間的靈活性，局部去掉了箱體墻板，僅保留部分框架，南北兩側(cè)的輕鋼箱體之間作為兩層通高的中部展示大廳，大廳頂部有采光通風(fēng)側(cè)高窗。建筑周圈設(shè)有20m×20m的簡易外表皮，外

表皮由2.4m高的玻璃幕墻和幕墻上方的通風(fēng)遮陽表皮共同組成。外表皮與建筑主體之間形成一圈空腔：將南北側(cè)較窄空腔用來布置地道風(fēng)立管及雨落管等垂直管線；將東西空腔用作安置電氣、給排水、環(huán)能等專業(yè)的設(shè)備間，同時便于對外展示設(shè)備的運營和維護。因科技示范樓所處地形為西高東低的景觀坡地，故利用東西高差，在東側(cè)平臺下方設(shè)置了嵌入地形的地下室，用于較大的專業(yè)設(shè)備機房，并將主體建筑底層架空，以便布置設(shè)備管線。

在上文所述的設(shè)計前提下，將建筑從結(jié)構(gòu)，建筑圍護，環(huán)能及機電設(shè)備這3大體系中分門別類地拆解，再歸納合并，最終形成構(gòu)成本項目的4組裝配模塊（圖1）。

圖1 建筑拆解示意

2.1 結(jié)構(gòu)體系

2.1.1 大空間木結(jié)構(gòu)（屋頂屋架及展廳區(qū)大空間）

本次的建筑主體結(jié)構(gòu)為鋼木混合的木建筑結(jié)構(gòu)體系，大空間梁柱構(gòu)建采用膠合木框架結(jié)構(gòu)。膠合木是指用膠粘方法將木料拼接成尺寸與強度符合工程要求而又具有整體木材效能的建造材料。所有木梁柱構(gòu)件均采用強度等級為TCT24的同等組合膠合高強工程木，樹種為花旗松，樹種級別SZ1①。局部室內(nèi)外不可見結(jié)構(gòu)構(gòu)件采用鋼結(jié)構(gòu)，如南北兩側(cè)位于設(shè)備夾層內(nèi)的柱子和梁。木構(gòu)件間采用螺栓或銷釘連接，木構(gòu)件與鋼構(gòu)件之間采用螺栓連接。膠合木構(gòu)件和鋼構(gòu)件均在工廠內(nèi)按照《膠合木結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》（GB/T 50708-2012）和《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（GB50205-2001）完成組件的加工及防蟲防火的處理后運輸?shù)浆F(xiàn)場，在地面進行局部拼接，再用塔吊吊裝就位并組裝，調(diào)節(jié)位置后最終定位固定（圖2）。

2.1.2 裝配式輕鋼箱體結(jié)構(gòu)（展廳周邊附屬房間的結(jié)構(gòu)）

裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)用于建筑南北兩側(cè)的小空間，采用3m×6m×3.3m的箱體框架單元。其中底框梁和角柱為4mm厚的Q235冷彎薄壁型材，頂框梁為3mm厚Q345冷彎薄壁型材。箱房的內(nèi)外墻面均為80mm厚金屬面巖棉夾芯板。

首層南北兩側(cè)均采用6個并列的框架單元，按照建筑空間布局的需要選用輕鋼箱房的底板、頂板和側(cè)墻。二層區(qū)域南北兩側(cè)主要選用輕鋼箱房的底板，以發(fā)揮開敞大空間的優(yōu)勢；僅在東南角會議室和東北角獨立辦公室部分采用輕鋼梁柱框架（圖3）。輕鋼箱房結(jié)構(gòu)完全按照廠家的工藝流程標(biāo)準(zhǔn)在工廠內(nèi)完成組件加工和噴涂，單元構(gòu)建運輸?shù)浆F(xiàn)場后，在場地外完成組裝，最終吊裝就位并固定。輕鋼箱房單元與木結(jié)構(gòu)柱跨一一對應(yīng)，嵌入其中（圖4）。

從經(jīng)濟性和省材的角度，這種房中房的結(jié)構(gòu)模式不僅浪費材料，也浪費空間，但這種方式卻為本項目贏得了最寶貴的時間，而且所幸結(jié)構(gòu)材料本身是可回收循環(huán)利用的鋼材。這也是在本項目的特殊背景下，設(shè)計師在結(jié)構(gòu)體系選擇中做出的權(quán)衡和讓步。

2.2 建筑圍護體系

建筑首層的熱工圍護界面為簡易雙層皮：即內(nèi)側(cè)的輕鋼箱體薄壁鋼板巖棉復(fù)合墻和外圍的玻璃幕墻表皮。因輕鋼箱體自帶圍護界面，節(jié)省了首層外墻的施工時間，同時也為首層箱房在建筑屋面工程封頂前開始室內(nèi)裝修的施工提供了條件（圖5）。

建筑二層圍護界面為木結(jié)構(gòu)密肋復(fù)合墻板+外表皮系統(tǒng)。木結(jié)構(gòu)密肋復(fù)合墻板是在密肋龍骨之間填充保溫材料，室外部分外加保護層，防水層和飾面板；室內(nèi)部分則用耐火石膏板和裝飾板封

閉。從內(nèi)到外的構(gòu)造層次分別為：9.5mm木裝飾板，12mm耐火石膏板，140mm×38mm木墻骨（內(nèi)置保溫巖棉），9.5mmOSB板（Oriented Strand Board，定向纖維板），防水透氣膜，25×38木龍骨，8mmFC（Fiber Cement，纖維水泥板）外掛板。二層的木構(gòu)密肋墻面與木構(gòu)密肋屋頂交接，成為封閉的建筑維護界面。從2.4m玻璃幕墻以上，則采用外掛隔熱表皮系統(tǒng)。

在設(shè)計初期，并未確定外掛隔熱表皮的具體材料，只是定性為木構(gòu)墻面外側(cè)可遮陽隔熱的簡易雙層皮，固定于幕墻龍骨上安裝。外掛隔熱材料可選擇的余地大，木格柵、竹編表皮等都在考慮之列。這既體現(xiàn)了前文提到的模塊化裝配體系中構(gòu)件可靈活更換的特點，也是本項目在確保了工業(yè)化體系較高的建筑品質(zhì)后，給傳統(tǒng)手工業(yè)留下一片自由發(fā)揮的空間。最終，我們選擇了當(dāng)?shù)剌^常見且成熟的手工藝品——藤編。

2.3 設(shè)備及能源體系

圖2 主體鋼木混合結(jié)構(gòu)示意

圖3 輕鋼箱體獨立結(jié)構(gòu)單元

圖4 木結(jié)構(gòu)兩側(cè)嵌套輕鋼箱體

圖5 屋頂封閉前輕鋼箱體內(nèi)裝施工現(xiàn)場

建筑主體涉及的設(shè)備及能源系統(tǒng)包括：地道風(fēng)送風(fēng)系統(tǒng)、生物質(zhì)鍋爐供暖和地板輻射采暖系統(tǒng)、建筑常規(guī)的強弱電系統(tǒng)、數(shù)據(jù)監(jiān)測系

統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)、太陽能光伏發(fā)電及太陽能光熱設(shè)備系統(tǒng)、建筑室外綠地雨水收集設(shè)備、帶源分離潔具的給排水系統(tǒng)等。

因此，設(shè)備夾層的設(shè)置，為設(shè)備的安裝、線路的敷設(shè)、運營過程中的檢修維護等提供了便利的空間條件。

利用建筑內(nèi)外兩層維護表皮之間的空腔，形成垂直方向的設(shè)備夾層。東西兩側(cè)較寬的夾層作為各專業(yè)的設(shè)備儀器間，南北兩側(cè)較窄的夾層走垂直管線。建筑東西兩側(cè)的4個主設(shè)備間分配如下：東南角用于智能控制模塊設(shè)備間；東北角用于太陽能光伏及光熱設(shè)備間；西南角作為建筑南側(cè)景觀雨水收集的水泵間；西北角作為預(yù)留的設(shè)備間。

利用地形高差，在東側(cè)首層地下，設(shè)置集中的設(shè)備機房，如地道風(fēng)除濕機房，生物質(zhì)鍋爐機房，變配電間等，并在主體建筑地下設(shè)水平管道夾層。

水平及垂直設(shè)備夾層的設(shè)置使設(shè)備安裝不受土建及內(nèi)裝工程進度的影響，實現(xiàn)施工的并行作業(yè)。預(yù)留的各種設(shè)備夾層為將來實驗和增補其他設(shè)備系統(tǒng)預(yù)留了空間，提供了可能性。常規(guī)對建筑室內(nèi)空間影響較大的風(fēng)管，水管可以在空腔內(nèi)組織，作為建筑表皮肌理的一部分，對外有一定的展示度。

羅列建筑3大系統(tǒng)內(nèi)的各分項后，將工業(yè)化水平要求高、相關(guān)度高且施工流程緊密的分項，組合成一套建構(gòu)模塊。最終以上3大體系中的各分項被歸納為4組建構(gòu)模塊：（1）木建筑模塊；（2）輕鋼箱體模塊；（3）外表皮及幕墻模塊；（4）設(shè)備模塊。

4大建構(gòu)模塊分別對應(yīng)各自成熟的工業(yè)化部品和廠家：木建筑模塊由專業(yè)的膠合木生產(chǎn)及施工單位配合；輕鋼箱體模塊有輕鋼廠家專業(yè)的生產(chǎn)流水線和裝配施工人員；外表皮及幕墻模塊有幕墻廠家負(fù)責(zé)鋼龍骨、玻璃的加工生產(chǎn)和施工，藤編單元雖是地方傳統(tǒng)手工制品，但也被編號定位，并由幕墻施工隊負(fù)責(zé)安裝；設(shè)備模塊，則是從國內(nèi)外工業(yè)發(fā)達地區(qū)的設(shè)備廠家訂貨，并由廠家指導(dǎo)安裝。所有這些成熟的工業(yè)產(chǎn)品組合到一起，確保了建筑最基本的建造品質(zhì)的同時，也預(yù)留了允許地方傳統(tǒng)工藝自由發(fā)揮的余地。除了前文所述的藤編表皮，另一個典型的例子就是室內(nèi)大廳和室外景觀平臺的鋪地石材。貴安周邊的車田鎮(zhèn)，是一處歷史悠久、知名度高的采石場。車田鎮(zhèn)出產(chǎn)的特色青石，是一種深灰色帶有自然紋理的頁巖，經(jīng)手工處理或簡單的機械加工即可成為石板，是當(dāng)?shù)爻Ｓ玫牡孛驿佈b材料（圖6）。

對于工業(yè)化起步發(fā)展的貴州地區(qū)，技術(shù)含量較高的工業(yè)化產(chǎn)業(yè)（如玻璃加工、金屬加工等產(chǎn)業(yè)），其成本要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于北上廣深等工業(yè)發(fā)達地區(qū)，但傳統(tǒng)的手工業(yè)（如竹編藤編、石材加工）則價廉物美。因此將工業(yè)化和手工藝相結(jié)合，是因地制宜，取長補短，效率和效益最大化的方式。

3 各裝配模塊在建筑圖紙中的整合及技術(shù)深化過程

建筑的平立剖面設(shè)計圖紙成為統(tǒng)籌各裝配模塊的索引。明確劃分4組模塊的分界面，同時深化交接處的構(gòu)造，作為反提的設(shè)計條件，以確保不同模塊設(shè)計內(nèi)容在交接處的合理和完整。

鋼筋混凝土基礎(chǔ)底板、基礎(chǔ)框架梁、框架挑板共同構(gòu)成了本建筑的安裝底盤，為各模塊體系提供了明確的定位及互不干擾的結(jié)構(gòu)施工條件。底盤的鋼筋混凝土構(gòu)件為輕鋼箱房柱腳、木結(jié)構(gòu)柱腳、幕墻豎向主龍骨均預(yù)留了足夠的預(yù)埋件施工安裝空間；同時也根據(jù)設(shè)備管線要求，預(yù)留了電氣管線、水管及風(fēng)管的洞口，以便設(shè)備管線的入戶定位和組裝。

深化設(shè)計過程中，最受關(guān)注、最需要協(xié)調(diào)的一般都是不同的建構(gòu)模塊交接的部位，建筑師需匯總各模塊部品的技術(shù)細(xì)節(jié)，進行統(tǒng)籌協(xié)調(diào)。最典型的例子是南北外墻處，同時涉及木建筑模塊、輕鋼箱體模塊外表皮及幕墻模塊和設(shè)備模塊這4個建構(gòu)模塊：木構(gòu)造屋頂和外墻藤編表皮存在天溝安裝和泛水板交圈的問題；木構(gòu)造外墻有和輕鋼箱房的結(jié)構(gòu)搭接和外圍護墻面封閉的需求；輕鋼箱房、木構(gòu)外墻必須滿足風(fēng)管接入和風(fēng)口設(shè)置的需求；幕墻及藤編表皮與木構(gòu)墻體有底部雙層皮空腔封閉，將風(fēng)管包封在圍護表皮室內(nèi)的需求；此外設(shè)備空腔還存在自然通風(fēng)的需求。故建筑的墻身設(shè)計，需要綜合協(xié)調(diào)，解決以上問題（圖7）。

圖6 當(dāng)?shù)厍嗍寮庸?/p>

另一個典型的問題，發(fā)生在二層木構(gòu)外墻與首層輕鋼箱體的結(jié)構(gòu)搭接上，是設(shè)計深化過程中對初始設(shè)計原則的反饋調(diào)整。為保證各模塊體系的結(jié)構(gòu)計算及明晰的結(jié)構(gòu)安全，設(shè)計之初確定的原則是各模塊獨自受力，以便不同結(jié)構(gòu)體系的荷載計算。按照這一原則，木構(gòu)外墻應(yīng)落在木結(jié)構(gòu)上，不應(yīng)將荷載傳給輕鋼箱房。在設(shè)計深化過程中，此原則成為了掣肘障礙。因為輕鋼箱房是嵌套在木結(jié)構(gòu)框架內(nèi)的，即首層輕鋼箱體的外墻在木建筑結(jié)構(gòu)柱的內(nèi)側(cè)，如要二層外墻與一層輕鋼箱房外墻封閉交圈，則有兩種處理思路，一種是二層木構(gòu)外墻退到柱子內(nèi)側(cè)，保證完成面與首層輕鋼箱房外墻齊平；

第二種是木構(gòu)外墻設(shè)在柱子之間，則二層外墻挑出于一層外墻，需再處理水平縫隙的封堵。與此同時，南北空腔中的設(shè)備管線綜合模塊提出了強制要求：地道風(fēng)送風(fēng)口必須送至二層房間，幕墻及藤編表皮模塊也需確保二層藤編表皮與木構(gòu)外墻之間的通風(fēng)隔熱空腔。故二層木構(gòu)外墻只能選擇與首層輕鋼箱房外墻平齊，退到木結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)。在此情況下，木構(gòu)外墻在空間上位于輕鋼箱體的正上方，受力上卻要避開箱體，傳給外圍結(jié)構(gòu)柱，顯然是將原本簡單的傳力路徑復(fù)雜化了。不僅如此，結(jié)構(gòu)構(gòu)件在木構(gòu)外墻的外側(cè)，意味著較多的冷橋及防水穿破點，對建筑外圍護也極為不利。既然在原有的設(shè)計前提下沒有簡潔有效的解決方案，只能追本溯源，由建筑師、結(jié)構(gòu)工程師、木結(jié)構(gòu)專業(yè)工程師和輕鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)工程師，進行四方協(xié)同磋商，能否跨越初始前提，讓二層的木構(gòu)外墻落在首層的輕鋼結(jié)構(gòu)上。這一方案最大的隱患是：輕鋼箱房之前作為室內(nèi)構(gòu)筑物，完全不必考慮建筑外墻水平風(fēng)荷載，一旦木構(gòu)外墻立于其上，就要考慮建筑的風(fēng)荷載因素，故原本經(jīng)濟的輕鋼梁柱就需進行結(jié)構(gòu)加強處理。另一隱患是，木構(gòu)外墻底部立于輕鋼箱體上，頂部卻連接木構(gòu)屋頂，兩個結(jié)構(gòu)體系的形變量不同，交接部位易開裂。為解決以上兩大問題，輕鋼結(jié)構(gòu)工程師對輕鋼箱房的結(jié)構(gòu)做了加強，在構(gòu)建尺寸不變的情況下，加大鋼板厚度，確保水平風(fēng)荷載的受力。同時，木結(jié)構(gòu)和輕鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)工程師計算了各自結(jié)構(gòu)體系的形變量，得出差異不大，交接處構(gòu)建不會拉裂的結(jié)果。最終，木構(gòu)外墻可以安穩(wěn)地立于輕鋼箱體上，不僅實現(xiàn)了圍護界面的封閉，也滿足了設(shè)備模塊風(fēng)管和外表皮幕墻模塊隔熱空腔的需求。

與之類似的模塊交接問題還有很多，都是通過建筑專業(yè)詳圖設(shè)計、分包商及各工種針對詳圖反饋信息，建筑專業(yè)再調(diào)整詳圖，分包商再反饋，最終共同確認(rèn)解決這些矛盾的方法。期間各專業(yè)及各分包商同建筑專業(yè)需高密度配合，隨時共享各項技術(shù)信息，對問題及時反饋、調(diào)整。正是在這樣的工作模式下，才能確保短時間內(nèi)設(shè)計信息的全面交圈及滿足施工深度的設(shè)計出圖。

圖7 北側(cè)墻身4個建構(gòu)模塊交接處詳細(xì)示意

4 施工建造過程建構(gòu)模塊的并行施工流程

施工的過程驗證了模塊化裝配式的組合設(shè)計方式，讓建造過程中的并行下料加工及現(xiàn)場施工成為可能。建筑整體對各模塊施工誤差的容忍度和適應(yīng)性都較強。

施工總包方從3月13日開始場地的定位測量及場地平整等工作（注：此時施工圖尚未全部完成），3月17日開始基礎(chǔ)開挖等一系列基礎(chǔ)土建施工，從3月27日到4月27日進行地下室及地下設(shè)備夾層的鋼筋混凝土土建施工，為地上的模塊裝配化作準(zhǔn)備。在此期間，木業(yè)、輕鋼箱房、幕墻等廠家分別在工廠內(nèi)進行各自構(gòu)件的備料和生產(chǎn)加工。

4月25日，輕鋼箱體廠家首先進場，在項目場地邊完成現(xiàn)場框架的拼裝，并于4月30日在鋼筋混凝土底盤上吊裝就位。5月1日，木業(yè)廠家進場，3日開始大廳部分木結(jié)構(gòu)梁柱的吊裝施工，與此同時，輕鋼箱房同步進行隔墻墻板的拼裝和外窗的施工。5月7日，幕墻廠家進場，并于3日后開始外圍豎龍骨安裝。木業(yè)廠家同步進行屋面結(jié)構(gòu)和二層外墻龍骨的安裝。此時首層輕鋼箱房內(nèi)的管線安裝及室內(nèi)裝修施工也開始同步進行。

5月8日，輕鋼箱房部分驗收完成，木業(yè)的主體梁柱結(jié)構(gòu)也完成近70%。5月20日，幕墻立柱龍骨完成，木業(yè)屋面及二層外墻龍骨及歐松板基層接近完成，金屬線槽已安裝，首層輕鋼箱房室內(nèi)已完成，主要房間的電線電纜走線已完成，主要空間已開始安裝內(nèi)飾面秸稈板。5月22日，地道風(fēng)戶外管線敷設(shè)完成，同時，建筑內(nèi)的風(fēng)管也開始安裝。木業(yè)開始屋面防水層的施工，總包方完成屋頂風(fēng)帽主體結(jié)構(gòu)的加工，幕墻完成屋頂幕墻天窗的骨架組裝。5月26日，木業(yè)坡屋面的防水完成，坡屋面天窗安裝完成，開始準(zhǔn)備屋面瓦的施工。同步，建筑南北空腔內(nèi)的設(shè)備風(fēng)管安裝完成；幕墻開始二層部分鋁板包封及藤編單元的試安裝。

按照計劃，5月30日應(yīng)拆除外部腳手架，在此之前，還要完成頂部太陽能光電、光熱板的安裝，屋頂風(fēng)帽的鋁板包封，煙囪的安裝，幕墻的玻璃天窗、藤編的安裝等工作。

6月1號開始，進入全面的室內(nèi)裝修階段，尤其是室內(nèi)大廳和二層的內(nèi)裝工程，潔具及設(shè)備安裝，照明燈具及電氣末端面板的安裝等。同時幕墻繼續(xù)進行首層玻璃、鋁板通風(fēng)口及鋁板封閉工作。

圖8 4大建構(gòu)模塊的施工流程

6月7號全面開始室外工程，6月10日同步開始強弱電及智能化電氣的調(diào)試，最終按照計劃將于6月21日全部完成，預(yù)留3天竣工清理。

在實際的施工進展中，可以看到不同部品廠家同時交叉作業(yè)的并行施工節(jié)點。5月1日至6月1日，是項目現(xiàn)場交叉作業(yè)面最廣的一段時間。高峰時期，4大模塊對應(yīng)的若干廠家加總包方同時開展現(xiàn)場作業(yè)，當(dāng)然，是此消彼長的施工方式。此過程中雖偶爾會出現(xiàn)意料外的影響因素，比如雷雨天氣、部品到場時間的耽擱、手工藤編的尺寸誤差，但模塊化拼裝方式給建筑預(yù)留的靈活性和包容性，以及現(xiàn)場施工技術(shù)人員的辛勞和智慧，都讓這些問題能得以及時解決，并將整體工程迅速向前推進（圖8）。

5 結(jié)語

木建筑模塊、輕鋼箱體模塊、外表皮及幕墻模塊、設(shè)備模塊這4個裝配化模塊在設(shè)計初期的確定，實現(xiàn)了設(shè)計過程中的同步深化設(shè)計，獨立的工廠預(yù)制下料生產(chǎn)。模塊之間的獨立保證了較強的誤差消化能力和較大的誤差寬容度。統(tǒng)一的混凝土基礎(chǔ)底板不僅為各模塊獨立的結(jié)構(gòu)受力提供支撐，也確保了各模塊的準(zhǔn)確定位，以及并行施工過程中各自施工界面有條不紊地展開，互不干擾。各模塊的裝配化建造，為建筑構(gòu)件的更換更新，設(shè)備的改動安裝預(yù)留了便利的條件和足夠的空間。而最終的目的，不僅是在短時間內(nèi)建造出有可持續(xù)技術(shù)展示度的建筑，更要保證建造的高品質(zhì)，空間環(huán)境的高品質(zhì)，并滿足建筑作為實驗平臺的靈活度及開放性。

注釋

① 結(jié)構(gòu)用集成材中，目測分等層板強度性能中的最高級別。

孫菁芬，清控人居建設(shè)（集團）有限公司

陳曉娟，清控人居建設(shè)（集團）有限公司

解丹，清控人居建設(shè)（集團）有限公司

林正豪，清華大學(xué)建筑學(xué)院，生態(tài)規(guī)劃與綠色建筑教育部重點實驗室（清華大學(xué)）

李珺杰，清華大學(xué)建筑學(xué)院，生態(tài)規(guī)劃與綠色建筑教育部重點實驗室（清華大學(xué)）

2015-06-04

MODULAR PREFABRICATION FOR SUSTAINABLE ARCHITECTURE：A CASE STUDY ON THE THE-STUDIO

為在短時間內(nèi)建造一座可持續(xù)示范建筑——清控人居科技示范樓，滿足技術(shù)展示、建筑運行數(shù)據(jù)采集以及為技術(shù)更新提供實驗平臺等各項要求，項目采用了模塊化+裝配式的設(shè)計和建造方式。建筑被劃分為木建筑模塊，輕鋼箱體模塊，外表皮及幕墻模塊，設(shè)備模塊4部分。4大建構(gòu)模塊各自獨立安裝在共同的基礎(chǔ)底板上，不同模塊間有較大的誤差包容度，實現(xiàn)了從深化設(shè)計到部品加工及現(xiàn)場施工的并行作業(yè)，極大地縮短了建造周期，保證了建筑整體的完成度，也為示范建筑作為開放的實驗平臺提供了靈活性。

The THE-STUDIO (Tsinghua Eco-Studio) is a sustainable and low-energy building functioning as a platform to showcase technologies, collect data on building operation, as well as update technologies. To achieve the objective in a short time, the modular prefabrication design and construction model is adopted, and the building is divided into four modules∶ the wooden building module, the lightweight steel construction module, skin and curtain wall module, and the MEP module. These four building modules are separately installed on a same base plate with a larger error tolerance between different modules, which achieve parallel activities from the detailed design to products processing and to on-site construction. It not only greatly shortens the construction cycle and ensures the completion of the building, but also promotes the f exibility of the demonstration building as an open experimental platform.

可持續(xù)建筑 低能耗 模塊化 裝配化 輕鋼結(jié)構(gòu) 木結(jié)構(gòu)

Sustainable Architecture, Low Energy Consumption, Modular, Prefabrication, Lightweight Steel Construction, Wood Construction

本文由國家自然基金面上項目（51278262）支持。