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摘要：盒子結構建筑的建筑形式蹴禚羹赫髫囂嘉造成本低，是建筑工業化的一個重要發展方向。文中對盒子結構建筑的發展，不同的類型以及建筑特點分別作了介紹。并從其核心概念出發，對盒子結構建筑應用的現實意義和發展方向作了著重探討。...

盒子結構建筑及應用與展望

劉頤佳，高  路

(西南交通大學建筑學院，四川成都610031)

1.盒子結構建筑概述

    盒子結構建筑是建筑工業化高度發展的結果，其核心概念就是標準化的預制裝配式空間模塊。它是以一個“房間”為基本的預制構件，在工廠中先將房間的墻體與樓板連在一起制成箱形的預制整體構件，再將這些箱形的整體構件運至施工現場，象“搭積木”一樣拼裝在一起，或與其他預制構件及現制構件相結合建成房屋。形象地說，在盒子結構建筑中一個“房間”類似于傳統建筑中的砌塊，在工廠預制以后，運抵現場進行壘砌施工，只不過這種“盒子式的房間”不再僅是一種建筑材料，而是一種空間模塊。

    1.1盒子結構建筑的發展

    作為一種獨特的建筑結構形式，早在20世紀50年代的瑞士就形成盒子建筑結構體系。在1967年加拿大蒙特利爾建成了一個由354個盒子構件組成的，包括商店等公共設施在內的綜合居住體。這座名為“Habital67”的鋼筋混凝土盒子建筑充分發揮了“盒子”作為一種結構形式和建筑造型手段的作用，創造出了前所未有的建筑形象。隨后在70年代盒子結構的建筑得到了較大發展，在北美、歐洲和日本都有建筑實例出現。到70年代中期已有20多個國家建成了不同類型的盒子結構房屋，其中以居住房屋為多，也有少量公共建筑和工共建筑。

    我國于1979年起在北京、青島等少數城市也開始了鋼筋混凝土盒子結構建筑的試點工程，目前已有了較為成熟的技術。由北京中建建筑科學技術研究院研發的一次性整體現澆墻體與樓板的盒子預構件，在盒子之間采用了滑動隔震節點技術，能有效吸收地震所釋放的能量，且安裝簡單，這也使其在對鋼筋混凝土盒子結構建筑的研究方面躋身于世界先進行列。

    1.2盒子結構建筑的分類

    1.2.1按照盒子結構建筑的承載類型分類

    (1)無承重骨架類盒子結構建筑。這種類型的盒子構件本身作為承重構件，能承受其他盒子及自身傳遞來的垂直和水平荷載。由于受到盒子承載能力的限制，這種類型的盒子結構建筑層數一般較少，以多層建筑居多。

    按照盒子間搭接的方式又可將其分為規整的重疊搭接方式和較為復雜的品字形搭接方式等。

    (2)有承重骨架類盒子結構建筑。這種類型的盒子構件需安裝在現澆鋼筋混凝土井筒上，或者嵌填在鋼或鋼筋混凝土框架內，以這些承重骨架作為支撐體結構，盒子僅承擔自身的荷載。這種類型的建筑需要額外的承重結構，現場施工工程量較大。但由于不受自身承載能力的限制，使其在建筑層數上不受限制。同時由于盒子本身不承載其它荷載，因此自身重量較輕，便于安裝，在使用上也更具靈活性。

    1.2.2按照盒子結構建筑的材料類型分類

    (1)鋼框架復合材料盒子。這類盒子采用鋼框架承擔荷載，墻面一般采用復合材料制作，因此較混凝土結構的盒子重量輕，方便靈活。如北京東北郊的麗都飯店采用的就是這種鋼木結構的六面體盒子，重量僅約為0.3t/m²。

    (2)鋼筋混凝土盒子。其整體性較好，抗震性能強，是目前應用最為廣泛的一種盒子類型。其類型又可大致分為6種。

    (1)建設周期短。由于其特殊的構造形式，大量的工作已在工廠中完成，只需在施工現場安裝和連接，建筑工業化的程度高，大幅減少了施工現場的工作量，因此不僅建設周期短，而且也大大縮短了建設資金的周轉時間。

    (2)造價相對較低。以北京中建建筑科學技術研究院研發的鋼筋混凝土盒子結構建筑為例，盒子構件出廠價為每平方米300多元。主體結構完工后造價每平方米將近400元。在交付使用時，建筑造價與磚混結構住宅相當或略低。并且若能實現工業化的大規模生產其生產成本將會進一步降低。

    (3)產品質量易于控制。由于盒子構件是采用工業化生產，標準化程度高，工藝穩定。同時現場施工的環節減少，人為因素對產品質量的影響較小，不利環境條件的制約因素也相應減少。因此從出廠到安裝施工的質量都容易得到控制和保證。

    (4)抗震性能好。尤其是鋼筋混凝土的盒子，由于每個盒子構件都是一次性整澆成形，在盒子之間的安裝節點處都作了滑動隔震點處理，一般來說一幢6層的盒子結構住宅可抵抗8度以上地震。

    (5)施工方便，擾民少。盒子結構建筑物施工占地少，現場用料少，濕作業少，同時運輸車輛和施工機械的噪聲也相對較小，工地現場文明，對周圍居民生活干擾較小。

    (6)標準化的模塊式空間。住宅、旅館、學生宿舍以及辦公樓等對建筑空間的功能要求統一，空間形式重復性大，盒子結構建筑中模塊化的空間形式為其提供了最好的解決方案。但對于空間跨度大，變化較多，功能要求復雜的建筑來說有一定的局限性，需和其它結構形式配合使用。

    (7)使用期間靈活性大。采用盒子結構的建筑物，無論是永久的，還是臨時性的都可以化整為零、拆遷搬家、易地重建，以適應城市規劃建設的需要。采用盒子結構的住宅建筑體系不僅有利于危舊房屋拆遷改造，加快住宅建設速度，而且在條件允許時還可以不拆舊樓，使原有建筑層數變多，單元數量增加。

3.盒子結構建筑應用的現實意義

    隨著我國經濟水平的提高，城市化進程的腳步也逐漸加快。大量的人日不斷涌入城市。目前在我國大部分城市的外來務工人員和其他流動人口占城市戶籍總人口的20％～30％左右，在部分發達地區這個比例還會更高。而在未來幾年，農村需要向城市轉移的富余勞動力總量達l.5億～2億人。這些都對一個城市的綜合承載能力提出了新的挑戰。同時在城市中還存在著相當比例的中低收入者，他們和大部分與外來務工人員一樣，由于經濟條件的限制，難以解決其基本的居住需求，隨著城市的變化，其居住條件反而變得更加惡劣。

    要解決這部分人群的居住問題除了需要由政府牽頭，動用全社會的力量來共同完成之外，在建筑形式方面，盒子結構建筑可以發揮其建設周期短、成本低、靈活性大的特點，為這一社會問題的解決創造條件。

    事實上在世界各國已有一些這方面的類似嘗試。在20世紀70年代，世界各國曾相繼大力研發盒子結構建筑的一個重要初衷，也是為了用現代工業化手段解決城市人口的增長與居住條件惡化的矛盾。

    有意思的是在世界其它地方人們還進行了另外一種嘗試。在過去10年中，倫敦城市人口增長了7％，人口迅猛增長的一個直接后果就是住房短缺。同時隨著房地產價格飛漲，占城市人口比例一半的中低收入者想買房子已有很大困難。當地的房地產開發商想出了一個在世界各地的城市中都適用的解決住房短缺的辦法。他們利用閑置的集裝箱貨柜，把它們像搭積木一樣搭起來，改裝成單元房或辦公室。一個集裝箱可以承受40t的負載，用它可以輕松地搭建起一座5層的單元房。而每平米造價也只有倫敦一般商品房的三分之一。施工速度也是驚人的。且這些建筑的形式頗為新穎，因此引起了公眾的格外關注。

    集裝箱建筑是盒子結構建筑的一個變通形式，或者說是雛形，是盒子結構建筑沒有得到大規模普及前，人們所能找到的價格低廉的工業替代品。在使用的核心理念上兩者是相同的，都可以看作是標準化的空間模塊。它的出現，可以看作是對盒子結構建筑在解決城市居住問題上的一次概念性實驗。以此我們可以看出，隨著建筑工業化程度的進一步提高，專為居住而生產的，設施更完善的“盒子式構件”將得到更充分的運用并在處理城市人口與居住問題上發揮更為積極的作用。

4.對盒子結構建筑發展的展望

    “新陳代謝派”的建筑師們認為，建筑不應是靜止的，應像生物的新陳代謝一樣處于動態過程中。他們認為事物總是在生長和變化；因此建筑也應該是根據實際使用需要而不停的生長和變化，應該在城市和建筑中引進時間的因素，這也是建筑需要“代謝”和“生長”的內在動因。以人的個體為例，隨著時間的推移，個體的人會組建成家庭，而隨著子女的出生，家庭的人口數量會逐漸增多。在這個過程中人對建筑空問的大小和形式的要求是在不斷變化的。這種生長在傳統建筑卻很難實現，人們只能搬離原來的建筑，甚至是將其拆毀后另行建造。而盒子結構建筑采用預制的標準化空間模塊的形式，根據需要，人們只要在預先設置好的支撐體結構上，對盒子的數量以及位置進行增減和變化就能實現建筑物本身的生長和代謝，創造出“彈性”的建筑空間。

    “新陳代謝派”的代表人物建筑師黑川紀章早在1970年的大阪國際博覽會上，便推出了盒子式的TB實驗性住宅，將建筑所具有的發展可能性充分表現出來了。在1972年，黑川紀章在中銀艙體大樓的設計中也運用了這種建筑形式。大樓的中心運用兩個包括電梯問、樓梯間以及各種設備在內的核心結構筒作為支撐體。將140個規則的長方形艙體作為居住單元插在這兩個筒體上。這些艙體可以隨時進行更換，增加或者減少。而這正是利用了盒子結構建筑在模塊化，靈活化方面的特性，實現了建筑進行“新陳代謝”的設計初衷。雖然在大樓完工后的30年內并未真正對這些艙體進行過變動，甚至在近些年內由于對其抗地震能力和土地使用率的擔心，使大樓陷入了可能被拆除的窘境。但是其無疑為盒子結構建筑在今后的發展方向進行了一次有偉大意義的嘗試。

    事實上，在“新陳代謝理論”之前，法國人尤納·弗里德曼就曾在上世紀50年代提出過更為激進的“可持續變化建筑”理論(其理論對后來的“新陳代謝派”建筑有過重要影響)，以尋找一種建筑和城市設計的可能性。其中同樣涉及到盒子結構建筑未來可能的發展方向。

    弗里德曼在《移動建筑》一書中闡述道，建筑物的設計不應該僅靠建筑師，更應該由住宅的居住者依據實際的使用需求而決定。他認為建筑是應該具有“移動性”的，即在建筑空問上給予居住者自由變動的可能性，使建筑空間能隨著居住者的愿望而改變。在這期間他探討了具有大型支撐體結構的預制裝配式建筑體系。并提出過多種“可移動建筑”的設想方案。其中最著名的就是“空中城市”。它由一個較為規則的剛性網絡狀支撐體結構作為基礎設施，盒子式的個體住宅被隨機植入其中。在使用中，個體住宅的數量和位置根據使用者的實際需要是靈活可變的，從而用規則的標準化的單體構件組成了一個不規則的建筑整體空間。因此“空中城市”可以是任意形狀。弗里德曼認為，“它不能被設計，只能根據客觀需要，順其自然的發展。移動建筑意味著不規則的，建筑的最終目標是隨著居民生活方式的改變而改變，建筑形式是一個過程，沒有最終狀態”。實際上“空中城市”類似一個自然發生和生長的村落．只不過它是在三維空問內發生的。

    弗里德曼其實也是運用與盒子結構建筑相同的核心概念對建筑的可持續性發展作出了探討。無論是弗里德曼的建筑構想還是“新陳代謝派”的建筑實踐都為盒子結構建筑今后的發展趨勢指明了方向。隨著科學技術的進一步發展，也許其空間形式會發生相應的變化，可能不會再拘泥于六面體的盒子形式，是多種多樣的，但是其核心概念任然會被沿用下去，在解決城市住宅問題和建筑的可持續性發展方面和其它的先進結構體系一起發揮更為重要的作用。

參考文獻

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(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：尚雯瀟 尹維維 編輯  文徑 審核)

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