模块化建筑应急运用研究

蔡一睿，戚景韬，陈莹，田雨欣，王慜，韩颖，梁献超

（金陵科技学院建筑工程学院，江苏 南京 211169）

0 前言

近些年装配式建筑迎来了高速发展期。2017年发布的《建筑节能与绿色建筑发展“十三五”规划》中提出到2020年，城镇装配式建筑应占新建建筑比例超过15%。与国外相比，我国的模块化建筑还处于起步阶段，仅在临时建筑、小品和住宅建筑等方面应用。

但是2020年的新冠疫情，使得模块化建筑登上舞台，广泛应用于应急救灾领域并大放异彩。最为突出的是武汉的“雷神山医院”，其耗时之短，质量之高，充分向国人展现了模块化建筑“轻，快，好，省”的优点。

本文从模块化建筑的分类入手并分析其特点，通过对不同案例的研究总结归纳，并针对现在的灾害情况自主设计一种单元体“蜂宅”作为方案储备，分析其可行性、适用性。

1 模块化建筑的分类与特征

根据模块化建筑集成度的不同，可分为板装箱式、集装箱式、板拼式、墙骨结合式。墙骨结合式运用较多，安装速度快。板拼式是运用形如“L”“T”与“十”的高集成墙板进行组装，多应用于别墅建筑。集装箱式是对箱体进行改造，通过开门开窗和装修，将其改造成集装箱建筑，广泛应用于住宅、餐厅、售楼处等建筑。板装箱式集成度最高，安装拆卸方便，运输快捷，多运用于小型住宅。

根据使用寿命的长短不同模块化建筑可分为永久性模块化建筑与非永久性模块化建筑。非永久性（NPMC）是指使用模块化技术来创建可移动的建筑物和结构，例如移动教室，展示厅或临时医疗诊所。

2 我国模块化建筑案例分析

模块化建筑因其组装灵活、施工简便、安装快速，因此常用于应急医院、临时学校等应急建筑。国内诸多院校及大型设计院都对其有相对成熟的研究，技术储备相对完善。因此笔者选取了疫情期间搭建的“雷神山医院”和“南京江心洲临时集装箱校园”两个项目进行分析。

2.1 应急医院——“雷神山医院”

为应对突如其来的新冠疫情，国务院在武汉市紧急搭建了“雷神山医院”，项目占地面积7.9万㎡，医疗隔离区约5.1万㎡，设置病床1600张，可同时容纳医护人员2000人。

2.1.1 规划构架

与传统医院不同，雷神山医院在整体上采用了鱼骨式布局，以医护人员的通道为主轴串联左右不同的分支，两侧间隔布置了病房、药库等。项目采用了37个功能模块，分设南北两区。南区为隔离区，北区为病房区，通过这种布局方式，使得各模块分区规划明确，边界清楚。

2.1.2 功能布局

传染病通常会从病原、宿主、环境三方面进行传播。因此，传染病医院需依据“三区两通道”原则将功能区分为三类：清洁区、污染区、半污染区。由病房、缓冲前室组成污染区；由污染通道、护士站、配药室、办公室以及医护工作区组成半污染区；由值班室、卫生间、仪器药品库房组成清洁区（图1）。

图1 功能布局

功能区的划分不仅是为了标准化生产组装，更是为了将传播风险控制在最低，将病原局限于污染区。

2.1.3 流线分析

雷神山医院的流线分为医护通道与病患通道。医护走道在“鱼骨”位置，患者走道在“鱼刺”位置，在流线上避免交集。同时医护人员进入病房区前需做好一系列防护措施后再通过缓冲室进入。最大程度上降低了医护人员被感染的风险。

2.1.4 结构分析

雷神山医院采用箱式房屋模块单元，钢骨架和冷弯薄壁钢构成整体结构，其底部铺设底框方管，其上铺设地板以及地板革，围护墙体选用彩钢复合材料，顶部设吊顶板后在其上设顶框方管、顶框保温棉和屋顶蒙皮。

医院创新地使用了“一板四柱”的结构方式，即“一块板的重量由四根柱承担”，如需增加板的数量，则柱子数量也需增加。这种拼接模式，会出现多柱合一的束柱，其功能类似于短肢混凝土剪力墙，结构稳定。

2.2 临时学校——“南京江心洲临时集装箱校园”

由于岛屿开发的需要，原中学需要进行改建，为不耽误学生课业，在岛屿搭建一所临时学校满足日常教学需求。项目用地为11200㎡，建筑面积为2872㎡。为了有效节省施工时间，所有建筑均采用预制集装箱构件进行组装。

2.2.1 功能区域分析

学校由办公区、教学区、入口广场以及绿化区组成。入口为一个矩形的广场，教学区呈“几”字形围绕广场布置。教学区东北向为办公区，其中一层围绕中心广场呈“口”字形布置，二层呈“H”形。教学区与办公区以连廊为联系纽带，分区独立而又相互连通。同时安排大量绿化，优化学校环境。

2.2.2 屋顶结构分析

教室作为学生所处时间较多的功能单元，屋顶遮阳必须充分考虑。屋顶遮阳一般有四种方式：直接铺盖式、短柱支承式、篷支式以及外部独立支承式。临时学校采用了直接铺盖式，教室外部的屋顶中埋藏灯具，这样的设计不仅满足照明基本需求，还节约了建筑成本。

3 中小型模块化应急建筑设计

中小型模块为模块化建筑组合过程中的最基本单位。以中小型模块作为试验点不断适应和完善社会的发展，探究模块化建筑的可能性。笔者以应急建筑为例，探讨中小型应急模块化建筑在实际生活中的运用。

3.1 测温场所设计

小型单元组合空间灵活多变，能够满足不同的使用需求。新冠疫情持续发展，各大公共场所均需设立测温消毒场所对进出人员进行检测以避免感染，临时性的测温消毒场所提供了一种新的建筑形式与空间，为模块化的进一步发展带来可能。

笔者以“峰宅”单元出发，设计出无人检测与人工检测两种测温场所。无人检测布置检测区与消毒区，无人区配以闸机与红外线人体测温仪，再进行消毒，保障了公共场所人员的安全（图2、图3），适用于各大车站、商业综合体、学校和医院。

图2 无人测温消毒单元体平面图

图3 无人测温消毒单元体剖面图

人工检测则是增添放置办公桌和行李检测机的空间，人通过行李检测通道后，通过额温枪人工检测体温，再进行消毒，广泛适用于超市、小区、博物馆等人流量较小的场所（图4）。

图4 人工测温消毒单元体平面图

3.2 临时安置区设计

针对于如非典、新冠疫情等各类严重的传染性疾病，临时性的隔离就诊场所在这两次大型公共卫生事件中发挥了举足轻重的作用。疫情虽得到了逐步的控制，但如今洪涝频发，近日四川、重庆、湖北等地遭遇了特大洪水灾害，多地被洪水淹没，房屋被摧毁，灾民无家可归。笔者设计的“蜂宅”单元体面积约10m²，内部配以门厅、卫生间和双人床以及储藏间，适合1-2人居住，为受灾群众提供临时性的安置场所。

单元体在平面上通过不同排列组合，可以形成单一式、分散式和围合式三种布局。单一式布局呈现出链条的形式，序列性强，在空间上相互分隔，在流线组织上相互联系，排列整齐，便于人员管理（图5）。

图5 单一式组合的不同布局

分散式的布局可以因地制宜，常用于南方丘陵多水系地区，单元体朝向和入口方向可以根据当地气候做适当调整，组合方式满足当地生活习俗与文化特色，具有一定的地域性和场所感。一般适用于隔离，或者库房。

围合式的布局能够营造出院落，结合院落的设计能够营造出良好的环境氛围，给居住者舒适的心理感受，符合中国传统建筑的布局形式（图6）。

图6 组合布局

4 模块化建筑应急设计运用建议

尽管模块化建筑在应急设计方面表现突出，但也带来不少严峻问题，有待我们去处理，如：相关标准欠缺，生产技术不够完善，平战结合的综合服务能力薄弱等。因此，笔者提出以下几点建议。

4.1 企业学习国外先进技术与标准

国内模块化建筑与国外相比生产技术不娴熟，标准不明确。企业应加紧开展模块化应急建筑的标准制定工作，同时向国外学习生产技术，对模块的分类规划并数据化。

4.2 国家颁布标准

随着社会需求的多样化，住宅、酒店、学校等建筑都会对模块化建筑提出更高的要求，而高品质的建筑实施离不开国家的支持。国家应尽早出台产业政策，将应急建筑设计纳入国家应急产品体系，投入资源，大力发展支持。

4.3 提高平战综合服务能力

平战综合能力即紧急情况时可以紧急调配，平时另做他用，合理安排。然而我国模块化建筑平时大都处于闲置状态，说明非永久性模块化建筑对平战结合的综合服务能力不高。为提高平战结合能力，应统筹规划、合理选址。同时可以结合数据化、智慧化来建设的特点，推动模块化建筑的改造再利用，创造价值。

4.4 培养新型技术人才

人才的缺乏，也对模块化建筑发展有不利影响。引进和培养设计人才、管理人才，加强人才梯队建设，保障人才竞争力才能保证模块化建筑的高质量发展。

4.5 人性化设计

随着社会的发展，人们愈发注重生活品质和所处环境。因此在模块化建筑的设计建造中，不能仅仅满足于大量出现在全国各个建设工地的集装箱板房，应在满足基本需求的前提下，增添人性化的设计，给予客户和使用者更好的居住感受。

5 结语

经过2020年的各种灾害后，模块化建筑已完全展现了在应急建设中的优越性。但是在优势体现的同时，模块化建筑的缺点与不成熟也明显暴露出来。希望在日后的实践分析中，相关企业可以尽快完善模块化生产技术，国家可以出台规范政策，为市场和客户提供更优质，更健康的产品。