箱式模塊化建筑細部設(shè)計
——雄安市民服務(wù)中心企業(yè)臨時辦公區(qū)建筑細部剖析 ＊

梁豐 陳謀朦 宋旻斐

雄安，一座“未來之城、創(chuàng)新之城、綠色之城”，被賦予人們對未來城市最美好的展望。雄安市民服務(wù)中心作為雄安新區(qū)啟動的第一個項目，其設(shè)計理念和建造方式對整個新區(qū)建設(shè)具有重要指導意義。

雄安市民服務(wù)中心項目面臨的情況較為特殊。一方面，設(shè)計時定位為臨時建筑，預計使用期僅10年；另一方面，作為新區(qū)示范項目，必須以高標準進行設(shè)計建造。此外，項目還面臨冬季施工、工期緊張等具體問題。因此，傳統(tǒng)建造方式無法滿足本項目的諸多要求。于是我們進行了一次全新的探索，采用“集成化的模塊體系”“工廠化的加工方式”“拼裝式的施工模式”進行建造。

這種建造模式是將建筑分解為一個個高度集成化的模塊單元，結(jié)構(gòu)、設(shè)備管線、內(nèi)外裝修在工廠預加工，現(xiàn)場只需進行簡單的拼裝組合即可。工業(yè)化的工廠加工可以有效控制建筑的質(zhì)量和品質(zhì)，同時實現(xiàn)批量生產(chǎn)，保證建筑工期；每個模塊單元自成體系，當建筑完成其“臨時性”的歷史使命時，模塊之間可以重新組合、再次利用，減少建筑垃圾。

“模塊單元”在廣東江門的工廠生產(chǎn)，經(jīng)過海運和陸運到達施工現(xiàn)場。單元最大尺寸控制在12m～4m～3.6m，稱為箱式模塊化建筑，由于單個模塊的特征和“集裝箱”相似，因此也有一個通俗的名字——集裝箱建筑（圖1）。這種高度集成化、工業(yè)化、裝配式的建筑模式不僅契合了項目的諸多要求，也與國家所倡導的建筑發(fā)展方向相一致。在設(shè)計之初，方案以“單元化”作為出發(fā)點，布局和造型遵循模塊化設(shè)計語言；在建筑構(gòu)造的細節(jié)處理上也做了更深入的研究，探索出了一套適合“模塊化”建筑體系的設(shè)計方法，滿足全新的“工廠生產(chǎn)—現(xiàn)場組裝”的施工模式。

1 模塊單元示意圖

1 外墻細部處理

1.1 建造模式選擇

建筑外墻有兩種建造模式，第一種是待模塊單元現(xiàn)場組裝完成后，由幕墻施工單位統(tǒng)一進行外墻施工安裝；第二種是在工廠生產(chǎn)模塊階段將外墻安裝到位，之后運抵現(xiàn)場直接組裝，節(jié)約施工時間。因此，考慮到較短的建設(shè)工期，本項目選擇第二種建造模式。

1.2 立面設(shè)計

建筑外墻由水泥纖維板、玻璃、金屬板按比例組合而成。單元開間為4m，幕墻以800mm為模數(shù)設(shè)計?？紤]到模塊化單元間的施工縫，一個典型的幕墻單元由中間3組800mm和兩端785mm的幕墻板構(gòu)成。800mm幕墻板分為五種基本樣式：淺灰、中灰、深灰水泥纖維板單元和玻璃-金屬、玻璃-綠化單元（圖2,3）。通過五種樣式進行排列組合，形成四種模塊化單元的典型立面形式，便于工廠生產(chǎn)安裝。其中三種水泥纖維板的構(gòu)造做法相同，室外部分由外到內(nèi)為：12mm水泥纖維板、鋁合金龍骨、9mmCFC板、防水透氣膜、100mm巖棉、9mmCFC板，室內(nèi)部分則根據(jù)房間功能確定墻體做法。這樣的構(gòu)造做法確保了幕墻在工廠的大規(guī)模生產(chǎn)，減少了工地現(xiàn)場安裝的工作量，提高了施工質(zhì)量和速度。

2 立面單元示意圖

3 集裝箱結(jié)構(gòu)外挑綠化罩架構(gòu)造圖

1.3 細部構(gòu)造

由于箱式模塊化建筑不同構(gòu)造單元之間存在許多連接部位，因此在確保外形美觀的同時，還需要解決保溫、防水等技術(shù)問題。設(shè)計突出橫向拼縫，弱化豎向拼縫，確保建筑在水平方向的整體性，在豎直方向形成明確的樓層關(guān)系，突出尺度感與模塊化設(shè)計語言。豎向拼縫僅20mm，先用發(fā)泡聚氨酯填充縫隙，避免出現(xiàn)冷橋，之后嵌扣35mm灰色鋁合金扣板來解決防水問題，同時使拼縫與兩側(cè)灰色水泥纖維板融為一體。為突出水平向拼縫，調(diào)整外墻水泥纖維板高度，使上下兩層墻板間距控制在200mm，在其中填充保溫棉，外側(cè)覆2.5mmC形鋁單板，形成一條橫向貫通的水平帶，使建筑的外觀效果符合設(shè)計初衷（圖4）。

4 模塊單元拼裝構(gòu)造示意圖

2 模塊化單元室內(nèi)細部處理

每個模塊化單元的結(jié)構(gòu)都可看作獨立長方體框架（圖5），其中頂部、底部均由主梁和次梁框架構(gòu)成。樓面和頂棚的施工在工廠完成，其構(gòu)造做法與傳統(tǒng)建筑有很大差別。樓面固定在底部結(jié)構(gòu)上方，做法為：在底部鋼梁上鋪貼兩層20mmCFC板，再根據(jù)房間具體功能選擇樓面層做法，例如酒店區(qū)域為地毯，辦公區(qū)域為PVC，衛(wèi)生間為地磚等。頂棚固定在頂部結(jié)構(gòu)下方，做法為：在頂部次梁下安裝防火石膏板，其間填充50mm巖棉板。表層根據(jù)房間具體功能選擇做法，例如辦公區(qū)采用顆粒狀黑色漆涂層玻鎂板，走道及門廳等公共區(qū)采用鋁擴張網(wǎng)吊頂，衛(wèi)生間等有水房間采用鋁條板吊頂?shù)龋▓D6）。

5 建筑單元組合示意圖

6 樓板構(gòu)造示意圖

3 屋面細部處理

拼裝后的模塊化單元屋頂需整體現(xiàn)澆屋面，這也是施工現(xiàn)場唯一的濕作業(yè)工作。與常規(guī)梁柱結(jié)構(gòu)體系不同，由于每個單元體的內(nèi)、外裝均已完成，因此施工時需要更嚴格地控制作業(yè)過程、明確構(gòu)造設(shè)計：一要防止屋面澆筑過程中混凝土砂漿滲漏到室內(nèi)；二要避免女兒墻澆筑時污染外幕墻；三要確保設(shè)計達到一級防水要求。構(gòu)造設(shè)計中，首先采用0.7mm聚乙烯丙綸復合防水卷材鋪設(shè)在頂板（兩層CFC板）之上，防止混凝土漿滲漏。防水卷材之上依次為現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板、DS砂漿找坡層、找平層、防水層、保溫層、隔離層。屋面面層根據(jù)實際需求，有木條板屋面、卵石屋面等不同做法。屋面邊緣設(shè)置排水溝，溝中鋪卵石，溝內(nèi)設(shè)置雨水斗，雨水經(jīng)外墻雨水立管排入場地。

4 建筑降板及露臺細部處理

模塊化單元為矩形鋼框架中加設(shè)主次梁的結(jié)構(gòu)形式。對于一般功能房間，設(shè)計中使模塊結(jié)構(gòu)底部次梁與主梁頂面齊平，方便樓面面層施工。對于有水及其他需要降板的房間，設(shè)計中則使模塊結(jié)構(gòu)底部次梁與主梁底面齊平，利用主梁與次梁的高度差形成結(jié)構(gòu)降板。

為了豐富建筑外觀，突破箱式模塊化建筑過于整齊、單調(diào)的形體輪廓，設(shè)計多處、多方向的懸挑露臺。鑒于建筑主體模塊單元的尺寸已達到最大值，因此露臺需采用獨立的模塊單元（圖7），待主體模塊單元吊裝完成后，再進行安裝。為了保證露臺的正常排水，室外露臺采用架空木條板樓面。在構(gòu)造設(shè)計中，將底部結(jié)構(gòu)主、次梁底部做平，降低了結(jié)構(gòu)板標高，確保露臺的常規(guī)排水設(shè)計。

7 建筑露臺8 模塊單元與混凝土基礎(chǔ)交接處

5 模塊化單元與混凝土基礎(chǔ)交接設(shè)計

建筑基礎(chǔ)部分為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。在模塊化單元安裝前，需要先完成鋼筋混凝土基礎(chǔ)的澆筑施工。由于場地標高較低，因此抬高基礎(chǔ)、提升建筑室內(nèi)外高差成為解決建筑防水的重要措施之一。而高出地面的基礎(chǔ)，又成為了外立面的組成元素，設(shè)計將外墻與底層基礎(chǔ)做了特殊處理。底層基礎(chǔ)露出地面，且向內(nèi)退入一定距離，建筑外墻懸挑于基礎(chǔ)之外，使上層建筑形象更為突出（圖8）。同時基礎(chǔ)圍合出的底層架空空間內(nèi)設(shè)置設(shè)備夾層?；炷粱A(chǔ)將上層各模塊化單元固定于大地上，使各部分成為一個整體（圖9,10）。

9 集裝箱結(jié)構(gòu)首層與樓板交接處構(gòu)造

10 集裝箱結(jié)構(gòu)設(shè)備管廊與樓板交接處構(gòu)造

6 結(jié)語

雄安市民服務(wù)中心企業(yè)臨時辦公區(qū)項目中進行的“箱式模塊化建筑”探索，為裝配式建筑提供了新思路和新經(jīng)驗。在這次實踐中，我們邊學習、邊設(shè)計，并且從方案設(shè)計階段就與施工單位、制造廠家進行了深入的配合，共同研究模塊尺寸、推敲構(gòu)造節(jié)點、優(yōu)化連接體系，為整個項目的順利實施奠定了堅實的基礎(chǔ)?！跋涫侥K化建筑”的造型和空間并不復雜，但因其與傳統(tǒng)建造邏輯不同，因此仍有很多問題值得推敲、研究和總結(jié)，尤其是面對高質(zhì)量建設(shè)需求時，建筑細部的設(shè)計將會花費很大精力。希望此次對項目經(jīng)驗的整理、歸納，能夠?qū)ξ磥硌b配式建筑的設(shè)計起到一定借鑒意義。

項目名稱：雄安市民服務(wù)中心企業(yè)臨時辦公區(qū)

業(yè)主：河北雄安市民服務(wù)中心有限公司

建設(shè)地點：河北省保定市容城縣

項目負責人：崔愷、任祖華

設(shè)計團隊：梁豐、莊彤、朱宏利、王俊、陳謀朦、盛啟寰、鄧超、朱?。ńㄖ粍㈤L松、丁路通、任樂明、孔維偉、白倩楠、王海波、武曉敏、張?zhí)m英、蔡玉龍（結(jié)構(gòu)）；劉志軍、李仁杰、張越（給排水）；張英杰、張思?。ㄅǎ?；裴韋杰、杜建勛（電氣）；路建旗、李爽、王煒（總圖）；

室內(nèi)設(shè)計：韓文文、饒勱、彭典勇

總建筑面積：3.6萬m

設(shè)計時間：2017.06

建成時間：2018.04

攝影：張廣源

1-6,9,10 作者自繪

7,8 張廣源攝影