于斯逸

摘 要：自最初誕生以來(lái)，模塊化策略便給建筑的設(shè)計(jì)與制造等問(wèn)題帶來(lái)了一定影響作用。在當(dāng)今社會(huì)的迅猛發(fā)展階段，土地、環(huán)境以及能源等因素，已給建筑領(lǐng)域的發(fā)展，帶來(lái)了一定阻礙?？萍嫉倪M(jìn)步，所給人類(lèi)帶來(lái)的，并不只是空前的消費(fèi)動(dòng)力，也伴隨有無(wú)可估量的環(huán)境惡化以及資源消耗。未來(lái)，任何領(lǐng)域中理念、體制、技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)都會(huì)逐步發(fā)生變化，建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域也不例外，未來(lái)，建筑優(yōu)化設(shè)計(jì)的核心發(fā)展方向在于提升建筑設(shè)計(jì)的水準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化與綠色建筑的有效對(duì)接。本文就怎樣為建筑硬件資源的持續(xù)活力提供有力保障，在時(shí)空的雙重維度上，提出了模塊化策略的可持續(xù)性效應(yīng)，進(jìn)而就建筑可持續(xù)性設(shè)計(jì)中，模塊化策略的應(yīng)用方法進(jìn)行探究、討論。

關(guān)鍵詞：模塊化；設(shè)計(jì)策略

在當(dāng)前的建筑生產(chǎn)活動(dòng)中，亟需在資源較為有限的基礎(chǔ)上，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)足發(fā)展目標(biāo)，因建筑生產(chǎn)活動(dòng)，需要投入大量物力以及人力，如出現(xiàn)問(wèn)題，會(huì)引發(fā)建筑閑置現(xiàn)象，進(jìn)而造成資源浪費(fèi)。另外，在原有建筑無(wú)法與新時(shí)期的使用需求保持同步之時(shí)，也會(huì)引發(fā)閑置現(xiàn)象。作為一種成熟的設(shè)計(jì)以及生產(chǎn)方式，模塊化策略已普及應(yīng)用于制造業(yè)領(lǐng)域中，不少建筑師也就怎樣應(yīng)用模塊化策略，以引導(dǎo)建筑生產(chǎn)活動(dòng)，并使之與當(dāng)代工業(yè)體系保持同步進(jìn)行了探究討論。模塊化設(shè)計(jì)階段，通過(guò)拆分與組合的方式，以實(shí)現(xiàn)多樣化功能、需求整合的思想，將可持續(xù)理念體現(xiàn)了出來(lái)，建筑設(shè)計(jì)中，模塊化設(shè)計(jì)的應(yīng)用，能夠?yàn)椤按媪拷ㄖ眴?wèn)題的解決，提供有效方法。

1 與模塊化有關(guān)的定義簡(jiǎn)介

1.1 模塊

模塊的概念可追溯至20世紀(jì)初的德國(guó)，該概念于20世紀(jì)中葉被普遍接納、認(rèn)可，并發(fā)展為與之相關(guān)的一系列理論。到目前為止，與模塊相關(guān)的、為眾人所廣泛接納的概念是：“模塊是一種通用、典型的獨(dú)立單元，它具有一定的接口結(jié)構(gòu)以及功能，可組合為一個(gè)系統(tǒng)。

1.2 模塊化

對(duì)于“模塊化”的核心，Baldwin以及Clark作為哈佛大學(xué)教授，將之歸納為 “將較小的，能夠獨(dú)立進(jìn)行功能設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，組合建立為一個(gè)復(fù)雜流程或產(chǎn)品”的過(guò)程。從中不難得知，“模塊化”是指應(yīng)用系統(tǒng)論的觀(guān)點(diǎn)，將復(fù)雜問(wèn)題分解為多個(gè)子系統(tǒng)后，再分別進(jìn)行操作的系統(tǒng)理論?！澳K化”包含了兩大過(guò)程，即模塊集中化與分解化。

1.3 建筑模塊化

應(yīng)用模塊化的策略來(lái)進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的方法，即為建筑模塊化。具體而言，它是指將建筑這一集成了多個(gè)專(zhuān)業(yè)的復(fù)雜整體，分解為具有一定功能性、標(biāo)準(zhǔn)性的模塊，將模塊作為單元，進(jìn)行設(shè)計(jì)、生產(chǎn)，并借助于模塊單元的組合與拼接，以實(shí)現(xiàn)建筑的整體生產(chǎn)流程。

2 建筑模塊化的四項(xiàng)可持續(xù)性原則

（1）借助于模塊這一中間層次的設(shè)置，將整體流程簡(jiǎn)化，從而有效縮短建筑周期以及工程設(shè)計(jì)，即為模塊化策略的核心所在，由此，也能更好地利用社會(huì)資源，彰顯了資源保護(hù)的基本準(zhǔn)則。

（2）模塊應(yīng)兼?zhèn)渫ㄓ眯?、互換性以及獨(dú)立性三大體系特點(diǎn)。建筑模塊是建立整體系統(tǒng)的單一部件，它有著多樣化的可能性，可實(shí)時(shí)更新，并在拆分后，進(jìn)行重新組裝、替換，可獨(dú)立編輯。模塊化建筑有助于提升建筑耗材的利用率，將反復(fù)利用資源的基本準(zhǔn)則體現(xiàn)了出來(lái)。

（3）作為一種標(biāo)準(zhǔn)化形式，一旦模塊化建筑得以普及應(yīng)用，不但會(huì)改善建筑的整體生命周期，并且還能將建筑生產(chǎn)對(duì)環(huán)境所造成的不良影響作用最小化，將保護(hù)自然的基本原則體現(xiàn)了出來(lái)。

（4）就生產(chǎn)方式而論，建筑設(shè)計(jì)中，模塊化策略的應(yīng)用能夠在建筑生產(chǎn)流程中，引入預(yù)制生產(chǎn)，進(jìn)而改善建筑物的品質(zhì)，延長(zhǎng)建筑物的使用壽命以及整體生命周期，進(jìn)而在單位時(shí)間內(nèi)，降低建筑的平均損耗，它具有長(zhǎng)足發(fā)展意義，并將質(zhì)量原則體現(xiàn)了出來(lái)。

3 建筑模塊化應(yīng)用方法的可持續(xù)性原則體現(xiàn)

總體而言，建筑模塊的組合與分解，體現(xiàn)了建筑模塊化的實(shí)質(zhì)意義，可將其應(yīng)用方式，劃分為兩個(gè)不同階段：其一，依照市場(chǎng)需求、設(shè)計(jì)目標(biāo)來(lái)明確模塊劃分的基本準(zhǔn)則；其二，依照一定的組織方法，將劃分好的模塊組合為一整體。而建筑行業(yè)的固有特點(diǎn)決定著其在模塊化的具體應(yīng)用方法上，會(huì)獨(dú)具特色，接下來(lái)，本文就不同階段，其應(yīng)用方法對(duì)于可持續(xù)性原則的表現(xiàn)與體現(xiàn)進(jìn)行探討：

3.1 建筑模塊的劃分

3.1.1 將使用功能作為基礎(chǔ)

對(duì)于建筑而言，功能是其基本屬性，功能規(guī)律在模塊化建筑中的應(yīng)用，是模塊劃分的首要考慮原則。以東京中銀艙體大廈為例，日本建筑師黑川紀(jì)章依照功能，將設(shè)備、家具模塊化，經(jīng)組合后，建立了一個(gè)居住模塊，其規(guī)格為2.3m×3.8m×2.1m，再借助于此類(lèi)居住模塊的穿插組合，構(gòu)建了整棟建筑。

基于使用功能，劃分模塊化的長(zhǎng)遠(yuǎn)意義在于：模塊能夠與其使用功能對(duì)應(yīng)起來(lái)，并能獨(dú)立完成該功能所需建筑設(shè)備的安裝，實(shí)現(xiàn)其所需使用空間的組裝。在其他建筑需要增添或補(bǔ)充某種功能模塊或需更換功能需求之時(shí)，對(duì)于作為特定功能模塊的臨時(shí)組合的整體建筑而言，僅需定向更換特定模塊，或進(jìn)行增刪便可。如此一來(lái)，不但有效提升了建筑耗材的使用率，并且也簡(jiǎn)化了施工流程，規(guī)避了繁多的現(xiàn)場(chǎng)操作。

3.1.2 以設(shè)計(jì)目標(biāo)為核心

不限于將功能使用作為劃分模塊的基本原則，建筑模塊化還應(yīng)將設(shè)計(jì)目標(biāo)落實(shí)到位。在構(gòu)建設(shè)計(jì)階段，應(yīng)當(dāng)將如文化、傳統(tǒng)、思想等源于建筑本體以外的內(nèi)容、設(shè)施、結(jié)構(gòu)、造型、材料以及功能等納入全盤(pán)考慮范疇之內(nèi)。因此，對(duì)于模塊化策略的實(shí)際應(yīng)用而言，應(yīng)在優(yōu)先考慮設(shè)計(jì)著眼點(diǎn)的前提下，兼顧功能以及建筑設(shè)計(jì)本體思想的表達(dá)。

3.2 建筑模塊的組合

3.2.1 空間關(guān)系

在一定意義上，建筑建造亦是空間營(yíng)造的過(guò)程，模塊化建筑也概莫能外。由于建筑建成之后，其空間效果是由模塊間的組合而決定的，為此，在模塊組合的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)優(yōu)先將不同模塊間的空間關(guān)系納入考慮范疇之內(nèi)。

抽象說(shuō)來(lái)，不同的模塊間具有三種關(guān)系，即相離、相切以及相交。建筑需求、功能需求、景觀(guān)朝向等因素，均會(huì)給模塊空間關(guān)系的組織帶來(lái)一定影響。我們可以通過(guò)模塊化建筑的空間關(guān)系是否與可持續(xù)性原則相符，來(lái)判斷該設(shè)計(jì)方案是否優(yōu)秀，譬如，科學(xué)的排布規(guī)律，有助于提升能源的利用率，改善建筑的功能，良好的體量關(guān)系，有助于降低能源消耗。

3.2.2 交接設(shè)計(jì)

依照 “模塊化”理論，模塊具有四大屬性，其中，應(yīng)將 “接口”作為重點(diǎn)考慮對(duì)象。不同建筑模塊的交接，涵蓋了多樣化的建筑的物質(zhì)性因素，應(yīng)將構(gòu)造以及結(jié)構(gòu)等因素，納入考慮范疇之內(nèi)。

對(duì)于原始的模塊化住宅而言，電、水、結(jié)構(gòu)、暖等，均需采用科學(xué)的方式，連接起來(lái)。本文采用系統(tǒng)性的方式，對(duì)O-House案例中不同模塊間的連接方式進(jìn)行了探究與討論，對(duì)原有的連接方式，進(jìn)行了歸納分析，另外，還改良了傳統(tǒng)的連接方式，實(shí)現(xiàn)了電、水、結(jié)構(gòu)、暖的預(yù)制生產(chǎn)。

4.建筑設(shè)計(jì)的模塊化影響策略分析

4.1 模塊化設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)

模塊化設(shè)計(jì)理念，作為綠色設(shè)計(jì)方式的一種，已成為國(guó)內(nèi)建筑設(shè)計(jì)中一種較為成熟的設(shè)計(jì)方法，它具有三大優(yōu)勢(shì)：1.縮短產(chǎn)品的研發(fā)周期，可提前制成；2.提升產(chǎn)品的精準(zhǔn)度，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的系列化創(chuàng)新，能夠更好地適應(yīng)市場(chǎng)變化；3.降低環(huán)境的負(fù)作用；4.有序進(jìn)行回收拆卸與處理，進(jìn)行反復(fù)利用。

4.2 建筑功能對(duì)模塊化的影響與整合

在建筑設(shè)計(jì)中，功能扮演著重要角色，它占有主導(dǎo)性地位。在新的發(fā)展時(shí)期，建筑便是基于功能而得以漸漸時(shí)興并發(fā)展起來(lái)的?！懊烙^(guān)、牢靠、實(shí)用”作為建筑的三大核心因素，其中，最為關(guān)鍵的因素便是 “實(shí)用”，該因素亦是建筑的一種固有屬性。就本質(zhì)意義而論，人們的生活活動(dòng)具有社會(huì)性，且是動(dòng)態(tài)的，這也意味著功能亦是動(dòng)態(tài)的，具有社會(huì)性。作為建筑與生活間所達(dá)成的一種默契，功能體現(xiàn)了人與建筑間的和諧關(guān)系。城市模塊化的動(dòng)機(jī)雖然各不相同，但由始至終，均需將功能擺在首要位置。

4.3 建筑結(jié)構(gòu)對(duì)模塊化的影響與整合

建筑結(jié)構(gòu)是建筑模塊化的一種影響因素，在建筑師看來(lái)，建筑功能與建筑結(jié)構(gòu)間的關(guān)系，并不只是對(duì)于物質(zhì)空間的需求，其范圍極其廣泛。在外部結(jié)構(gòu)上，建筑具備標(biāo)明通道、劃分空間以及空間隔斷等功能。建筑的內(nèi)部結(jié)構(gòu)功能與外部結(jié)構(gòu)功能存在相似之處，能夠在空間上，借助于結(jié)構(gòu)的緊密排列而限定建筑功能。

4.4 環(huán)境對(duì)建筑設(shè)計(jì)模塊化的影響與整合

建筑往往是以具體的形態(tài)而存在的，而非以獨(dú)立的個(gè)體，存在于周邊的空間環(huán)境當(dāng)中。建筑功能與其周邊的附屬設(shè)施、景觀(guān)以及道路等密不可分。在布置建筑設(shè)計(jì)的功能之時(shí)，應(yīng)將如水電管線(xiàn)的布置等因素納入考慮范疇之內(nèi)，預(yù)留一定空間，以免對(duì)室內(nèi)功能造成不良影響。

5模塊化建筑的應(yīng)用前景展望

迄今為止，隨著模塊化策略的不斷發(fā)展，它已在集裝箱、住宅建筑等領(lǐng)域，發(fā)展為建筑設(shè)計(jì)架構(gòu)的核心思路；在建筑設(shè)計(jì)中，模塊化策略是一種解決其多樣性、標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題的核心方法，該策略也常作為完整設(shè)計(jì)框架下的部分內(nèi)容，用以解決復(fù)雜性建筑中的問(wèn)題。參照其他領(lǐng)域中模塊化策略的發(fā)展歷程，可對(duì)其應(yīng)用前景，做出如下分類(lèi)：

5.1 集成式模塊化設(shè)計(jì)

借助于層級(jí)化的模塊策略，采用大型模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)小型模塊的集成，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)功能的多元化與綜合化目標(biāo)。如今，集成式模塊的設(shè)計(jì)方法已被普及應(yīng)用于大部分模塊化建筑中，如前文中所提到的O-House太陽(yáng)能住宅等，此類(lèi)模塊化建筑在設(shè)計(jì)階段，優(yōu)先依照功能需求，劃分為不同模塊，隨后對(duì)分好的模塊進(jìn)行整體設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化了建筑的建設(shè)以及建筑流程，提升了生產(chǎn)效率，并控制了成本。

5.2 系列式模塊化設(shè)計(jì)

在標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的框架下，探索產(chǎn)品多元化的設(shè)計(jì)方案，即為系列式模塊化設(shè)計(jì)。它主要針對(duì)特定類(lèi)型的產(chǎn)品，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化處理之后，對(duì)產(chǎn)品的形式、規(guī)格、功能以及參數(shù)等進(jìn)行調(diào)試，獲取產(chǎn)品擴(kuò)展的可能性，并采用標(biāo)準(zhǔn)化的方式，獲取個(gè)性化、多樣化的部件產(chǎn)品。

5.3 典型模塊化設(shè)計(jì)

將完整的產(chǎn)品，提煉為經(jīng)典模塊，借助于模塊內(nèi)部以及不同模塊間的差異的簡(jiǎn)化，以消除冗余功能，進(jìn)而讓模塊具備更好的模塊以及互相交換模式，其優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)于模塊的替換上：首先，用戶(hù)可依照自身需求，選取產(chǎn)品的擴(kuò)展功能；其次，用戶(hù)只需選擇所需更換的模塊以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品更新，而無(wú)需舍棄整個(gè)產(chǎn)品。

6 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)歷多年的粗放型發(fā)展，建筑行業(yè)漸漸走向資源節(jié)約型、建筑生產(chǎn)資源高效利用型、可持續(xù)性發(fā)展路線(xiàn)。在建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域中，模塊化設(shè)計(jì)策略的應(yīng)用，不但能節(jié)省建筑資源，并且能維持建筑空間的活力。但為了讓模塊化建筑更好地實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)足發(fā)展目標(biāo)，我們應(yīng)注意使模塊化建筑更好地與實(shí)際功能需求、社會(huì)文化形態(tài)保持同步。

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（作者單位：杭州師范大學(xué)）