裝配式建筑視角下的中小學建筑模塊化策略研究

王鶴年

北京市朝陽區教育服務保障中心 北京 100026

目前，在運用裝配式建筑施工方法的過程中，人們更多地注重如何高效地施工，降低施工成本，而有關的建筑施工設計與裝配式建筑施工技術的研究卻存在著割裂的現象。目前的設計階段僅限于完成方案設計之后，再進行構件的設計和優化，沒有將設計與裝配式建筑建造結合起來，導致工程趨于簡單化和單一化，建筑的空間和形式比較呆板，創意不足。為此，本文試圖從建筑學的角度出發，探討我國中小學在裝配式建筑中應采取的模塊化策略，以期為今后的有關設計與研究提供借鑒。

1 中小學校園的單體建筑分析

1.1 中小學建筑的系統化分級

建筑產品是裝配式建筑的終極形態，它是以工業生產的形式產生的，每個建筑產品都是由兼具各種功能的體系組成的，為了滿足使用者的使用需求，各個功能系統之間結合的方式也是多種多樣的。在進行建筑方案設計時，按照功能空間的分類，可以將建筑產品劃分為不同的層級。將幾種不同的構件部分集合起來，組成一個具有基本相同空間功能和規模的功能模塊，這些功能模塊組成一個整體，再通過這些模塊的組合可以形成一個建筑系統，也就是最后的建筑產品。在對中小學裝配式建筑的設計研究中，可以把中小學建筑的各個功能要素進行系統化分級，中小學建筑是由不同的功能單元組成的，功能單元又是由功能模塊組成的。

1.2 中小學建筑的空間配置構成分析

隨著中小學建筑相關設計規范的頒布，各地的學校建設逐步定型，學校采取了教學用地與實驗用地相結合的標準化模式，具有很強的可操作性，便于在全國范圍內進行推廣，為我國教育事業的普及提供了一個很好的設計范例[1]。但是隨著社會的發展，城市化的加速，教育在人們心目中的地位越來越重要，學校的規模與學校的空間需求之間出現了沖突，學校承載能力明顯不足。隨著相關設計規范的頒布以及我國教育體制改革的深入實施，使得標準化的模式得到了突破，學校的空間布局不再局限于過去對空間環境的定義[2]。目前，我國城市中小學在空間配置上正處于規范化升級階段，要在各種規范的基礎上，結合新時代的教學需求，進行各種模式的創新，提高學校的空間與環境質量。

在中小學的建筑空間中，除了要有基本的知識傳授和實踐操作的環境之外，還可以增添一些非強制性的功能，比如游泳館，禮堂等。

擴大靈活性空間的規模，鼓勵學生進行各種不同的行為活動。增加走廊的寬度，創造靈活的空間，它可以用作一個開放式的討論區域，為教師和學生之間的交流和合作提供充足的空間。

在受用地空間限制的情況下，一些不要求日照條件的功能空間可以進行一系列的創新，使豎向空間的使用率最大化。

2 空間模塊的設計

2.1 設計原則

在裝配式建筑施工中，采用規格小、組合方式多的空間模塊是最好的。一般來說，空間模塊都有自己的特點和屬性，按照各自的特點，空間模塊可以劃分為三大類。一是功能性空間模塊，功能性空間模塊在特定的區域內會以自身為重復排列，而不會與其它模塊發生較差，在復雜的建筑空間中，功能性空間模塊的特征是最明確的。二是樞紐性空間模塊，這種模塊的空間具有高度的靈活性和多變性，一些未知的功能空間的功能都可以被預知并被用戶所激發。

2.2 功能性空間模塊

2.2.1 教室模塊

不論是單純的教學空間，還是在教學空間周圍形成多個拓展的空間，教學空間都是中小學建筑的重中之重。在我國的教學改革進程中，新的教育思想與現代信息相融合，教學單元不再僅僅包含具有傳統教學思想的普通教室，還包含具有多種功能的專用教室。教室模塊是最常用的單元，這種模塊大多以矩形為主，主要是為了方便拼接和拆解，同時，也可以在一定范圍內進行變形處理[3]。

（1）普通教室。在以往的課堂教學中，班級常駐空間指的是班級固定的常規課堂，是教學空間的中心所在。目前，我國普通教室的模塊化空間類型從可以容納的功能類型來看，大致可以分為兩種，一種是單一式，另一種是復合式，復合式的教室多見于發展水平比較高的一些學校[4]。復合式普通教室的教學空間可以進行行列式或彈性布置，每個空間的功能都是可以自由變換的，這種復合式普通教室模塊是符合空間類型的發展趨勢的。

（2）專用教室。在現今階段，隨著教學模式的改變和素質教育的全面發展，對專用教室模塊的要求越來越高，不，同學科都在倡導專用教室的應用。在小學階段，為了使學生的綜合素質得到全面發展，會設立很多不同的學科來供學生學習。在初中階段，會增加一些科目，對專用教室的需求也就變得更大。在專用教室的應用方面，打比方說，音樂教室的功能是普通教室一般無法滿足的。在中小學建筑功能性空間模塊中，除了需要有完善的音樂教室，還需要配備一些配套的基礎設施。同樣的實驗教室，實驗教室的功能也是普通教室無法滿足的，實驗教室中需要配備一些專業的操作儀器和設備，由于在普通教室中配備這些設備，會影響學生其他科目的學習，所以，就需要進行專用教室模塊的建設。但其實實驗教室和普通教室的模塊面積是相似的，所以，兩者可以采用一個通用的尺寸和模型來進行設計。

2.2.2 辦公模塊

有效防范保險公司財務風險問題的發生，應該根據保險公司經營業務領域的實際情況，建立完善保險公司財務風險預警體系，合理的設置財務風險預警指標，綜合保險公司經營活動中的財務數據信息以及業務數據信息等，及時發現可能出現的財務風險，進而制定應對措施。同時，還應該充分發揮內部審計的作用，通過內部審計來審查、評價、改善保險公司的業務活動、內部控制和風險管理的適當性和有效性。在內部審計的實施方面，應該增強保險公司內部審計機構的獨立性，綜合運用審核、觀察、監盤、訪談、調查、函證、計算和分析程序等方法，對審計過程中發現的問題及時進行反饋整改，進而確保保險公司內部財務控制目標的實現。

辦公模塊主要可以分為教學辦公模塊和行政辦公模塊，與教學區的距離不能太遠。教學辦公模塊多和其他功能的單元模塊混合布局，需要較大的空間來滿足特定的班級或學科老師的需求，并根據年級或班級進行布局，靠近樓梯單元，便于老師出行自由。教學辦公模塊通常由年級組老師與各學科教研組辦公室組成，在教學辦公單元與教室單元結合進行設計時，教師辦公室應位于相應的普通教室旁邊，學科教研組的辦公室應位于相應的專業教室的旁邊。按照教學辦公模塊的要求，教師的人均使用面積不得少于5㎡，除了教師教學辦公外，還要有教師休息活動的地方。因其用途和形式不受規定模式的限制，一般與鄰近的其它模塊相似。在場地條件許可的情況下，行政辦公區域通常單獨建立，每間的面積比較小，可容納的人口也不多。其排列的方式可以劃分為內廊式與外廊式。

2.2.3 公共教學模塊

在傳統的中小學建筑中，公共教學模塊往往被忽視，比如，體育場館，除了可以滿足體育教學的需求，還可以在舉辦其他集體活動時提供場地。在學?？臻g的布局中，舉辦集體活動的場所空間越來越受到重視，一些公共教學模塊悄然出現。然而在公共教學模塊出現后，卻出現了使用率低的問題，一些公共教學模塊很少在平時的教學中被使用。大部分的公共教學模塊，都可以作為一個獨立的教學單元成立[5]。圖書館作為中小學建筑中公共教學模塊的重要組成部分，被大多數學校作為學校的標志。

2.3 樞紐性空間模塊

樞紐型空間模塊可以是與其它空間模塊的過渡空間，與其它的空間模塊構成一個復雜的空間體系，對空間的感知層次更為豐富。通過對功能空間進行劃分，與課堂教學真正地延伸到課堂之外。由于設計者并未賦予此空間特殊的功能，四，該空間成為了中小學建筑中最富生命力和想象力的一個空間，并且該空間的潛能是在建成后被學校的老師和學生們發掘出來的。

2.4 空間模塊的組合形式

2.4.1 單線式

這種排列方式主要表現為外廊式，通過多種形式的結合，可以產生不同的走廊空間和外觀效果。

（1）平行排列。這些模塊按照直線進行排列，形成了一條便于行人通行的平直通道，盡量減少走到和場地的占地面積，進行平行排列，有利于保持外表面的平整且能做到節能，同時，結構相對來說也是較為簡單的。

（2）鋸齒排列。這些模塊以一定的間隔呈鋸齒形排列，可以形成一個三角形停留空間的走道，其變化性很大，占地面積也比較大，外觀多變，不利于節能，同時結構也較為簡單。

（3）重復交錯排列。在兩個相同的模塊之間，間隔一定的距離安排一個模塊，可以形成一個長方形的停留空間，這樣的空間模塊組合形式既方便出行，也有利于休息，結構也是比較簡單的。

2.4.2 平行式

將模塊按照對稱或穿插的方式進行排列，有一個內廊進行連接，每個單元模塊之間的聯系非常緊密。這種穿插式模塊的設計中，模塊間的間隙可以用作庭院，也可以是活動的場所，增強了空間的靈活性和通透性。平行布局的方式可以根據單線式的組合方式來進行變形，從而產生各種不同的走廊空間效果。

2.4.3 圍合式

圍合式的組合形式以中央庭院為中心，其它的功能模塊以中央庭院為中心進行排列，這種布局方式具有強烈的向心性和整體性。各單元模塊之間的交流性更強，適用于多功能復合的平面空間。半圍式的結構設計使中央庭院與戶外的聯系更為密切，比圍合式的結構更具有通透性。

3 功能單元的設計

在空間模塊劃分的基礎上建立了功能單元，每個功能單元具有完整的功能，可以通過多種形式對工單元進行組合，一些公共的空間教學模塊，獨立構成一個功能單元。

3.1 教學單元

基本教學單元集合了多種功能，在這種功能集約的基礎上，在功能單元中可以適當地增加一些教師辦公和交流的功能。采用模塊化的設計策略，可以使教學單元具有更多的功能。比如，普通教室空間可以適時轉化為生物、地理等學科的專用教室空間，在部件不品的可逆性基礎上，靈活變化，改變學校部門空間的功能，對用戶的功能要求可以進行一鍵轉換。

3.2 辦公單元

按使用功能劃分，單元可劃分為教師辦公單元與行政辦公單元，使用這些空間的人員分別為教師和行政職員。教師辦公單元和教學單元有著密切的關系，除教師辦公模塊設在教學單元內部之外，教師辦公單元更多地與教學單元毗鄰，方便為不同的班級提供服務。教師辦公單元在設計師要注重開放性，使師生之間的距離感消失，便于教師與學生之間的溝通交流，教師辦公單元設立在轉角處和交通交匯處為最佳，便于人流的走動。行政辦公單元則是獨立的，行政辦公單元的功能具有多樣性，設在學校的出入口處和主要的活動場地為最佳，便于各類人員的迅速抵達。

3.3 公共教學單元

除了公共教學模塊可以作為一個單獨的單元之外，公共教學單元也可以將不同的空間進行組合。

4 立面的模塊化策略

在裝配式建筑的設計中，一定要堅持標準化的原則。在堅持標準化原則的前提下，采用立面的模塊化策略必須遵循三個基本準則，即模塊生產標準化，模塊類型有限化，模塊組合個性化。只有在堅持這三種基本原則的基礎上，才能夠進行建筑的立面模塊化設計。通過對建筑立面模塊化的分析，可以將其設計要素分成三類。

4.1 構件

在進入工業時代之后，由于工業技術的發展，立面已經從建筑物的支撐結構中分離出來，成為了一個獨立的存在。標準化的構建也在工業的發展中隨之出現，以追求利潤最大化為目標的模塊化策略也出現了一些重復的現象，而單一的立面效果又很難反映出建筑物本身的特征。一方面，設計師要將原有的設計元素和現有的設計方法結合起來，另一方面，在新技術、新材料不斷涌現的情況下，可以大量的生產出新的構件，以滿足用戶的個性化要求，同時，也為復雜的建筑立面設計提供了更多的支持。

4.2 網格

在立面裝飾化趨勢的影響下，立面設計與建筑結構和內部功能逐漸分離，形成了網格要素，這種由幾何構成的關系形成了一種有序的體系。標準的二維網格適合大規模的生產模式，在立面設計的不同部位可以采用不同類型的模塊，使其可以豐富多樣。但是，對于一些復雜的建筑形態往往具有強烈的個性特點。網格切割異形和曲面的建筑立面是生產企業進行構建定制的關鍵一步，采用不同類型的嵌板，以達到形體的標準要求。

4.3 單元

單元這個要素可以說是“盒子建筑”的縮影，它是建筑的立面和內部各種屬性空間的連接，是不同空間模塊對外界面的展現。立面的模塊化效果的產生一般需要內部空間功能的分類和模塊化組合，這樣一來，在建筑的立面被標準化建設的同時，也可以按照建筑內部的空間模塊的組合性和建筑物的生長性特點來創造出豐富的立面效果。

5 結語

近幾年來，在教育建設方面的需求越來越大，對教育建設的要求也在提高，很多學校建筑都要在較短的時間內完工，而裝配式建筑的應用就可以有效地解決人力資源的短缺和建筑的質量不足的問題，為加快建筑的建設提供了有力的條件。與此同時，模塊化設計的理念也在隨之發展，從家具的設計到建筑的布局，都可以采用模塊化的策略來進行設計。在教育理念和發展趨勢的影響下，裝配式建筑模塊化設計在未來將會得到廣泛應用，可以縮短設計的工期，提高資源的利用效率，裝配式建筑的模塊化設計正是順應了未來的發展趨勢，使我國的建筑業能夠朝著可持續發展的方向發展。