集裝箱建筑適應(yīng)性設(shè)計(jì)與建造研究(4)

2013年6月15日

第 1 章緒論

1.1 選題背景及意義

1.1.1 選題背景

我國是集裝箱生產(chǎn)第一大國，生產(chǎn)能力已經(jīng)達(dá)到每年580萬TEU（國際標(biāo)準(zhǔn)箱單位，以20英尺箱體容積為計(jì)量單位），全世界96％以上的新造集裝箱由我國生產(chǎn)。同時(shí)，我國也是集裝箱淘汰大國，累計(jì)有約120萬個(gè)集裝箱在中國被淘汰出貨運(yùn)業(yè)，并且每年在國內(nèi)淘汰出貨運(yùn)業(yè)的集裝箱多達(dá)30萬個(gè)。如果將其全部改造加以利用，那么每年可以建造出近450萬平方米建筑面積的集裝箱建筑物。由于集裝箱大修成本很高，一般正常工作10年之后就會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)及圍護(hù)鋼板銹蝕強(qiáng)度降低的問題，不適合再作為運(yùn)輸集裝箱使用。對舊集裝箱的處理方法一般為閑置在碼頭任由銹蝕或者將其回爐煉鋼，這樣的處理方式既不經(jīng)濟(jì)也不環(huán)保。如何對從運(yùn)輸業(yè)淘汰下的集裝箱進(jìn)行再利用逐漸成為一項(xiàng)社會問題。

與此同時(shí)，隨著經(jīng)濟(jì)和社會的不斷發(fā)展，各種新興建筑類型的需求不斷涌現(xiàn)，半永久性建筑、快速建造建筑、臨時(shí)性建筑、可移動建筑等等具有特殊要求的建筑建造和設(shè)計(jì)研究卻未跟得上需求的發(fā)展。隨處可見的簡易板房、彩鋼房、臨時(shí)性磚房往往由使用者自行建造，由此導(dǎo)致的安全性差，衛(wèi)生條件落后，在城市中往往與低劣的居住環(huán)境劃上等號。而集裝箱則擁有現(xiàn)成的內(nèi)部空間，并有著堅(jiān)固、方便轉(zhuǎn)運(yùn)、價(jià)格低廉、可重復(fù)性使用等等優(yōu)勢，為這類建筑的發(fā)展提供了現(xiàn)成的內(nèi)部空間、建筑材料和發(fā)展思路。

舊集裝箱用于建筑設(shè)計(jì)并不是一個(gè)陌生的課題。在國外特別是荷蘭、美國、日本這類海運(yùn)集裝箱存量特別大的國家，對集裝箱建筑的改造設(shè)計(jì)有著豐富的經(jīng)驗(yàn)。不僅僅在港口城市，由于集裝箱可以極為方便的通過鐵路、卡車轉(zhuǎn)運(yùn)至內(nèi)陸城市，在遠(yuǎn)離港口的內(nèi)陸地區(qū)也有眾多成熟案例。集裝箱建筑的設(shè)計(jì)和建造在西方發(fā)達(dá)國家已經(jīng)成為一項(xiàng)擁有廣闊市場，有著相當(dāng)高設(shè)計(jì)水平和技術(shù)水平的成熟建造方式。同時(shí)這種建造方式也直接發(fā)展出屬于集裝箱建筑特有的美學(xué)價(jià)值，并且正在逐漸發(fā)展出集裝箱建筑文化，通過名目繁多的集裝箱專賣店、藝術(shù)館、住宅、各類集裝箱藝術(shù)展覽、箱體建筑DIY網(wǎng)站等等表現(xiàn)形式不斷涌現(xiàn)。集裝箱建筑在西方國家已經(jīng)不僅僅是粗糙和廉價(jià)的代名詞，反而成為一種相當(dāng)酷的藝術(shù)門類，有著非常多的業(yè)主和設(shè)計(jì)師熱愛著這樣的建構(gòu)方式。

這種具有完整內(nèi)部空間及良好結(jié)構(gòu)狀態(tài)的工業(yè)制成品，如果將它重新作為建筑構(gòu)件或者建筑的單元體加以再利用，可以帶來良好的低碳環(huán)保效應(yīng)。如何利用這類從運(yùn)輸業(yè)中淘汰下來的舊集裝箱，發(fā)達(dá)國家在這方面有著豐富的經(jīng)驗(yàn)，而國內(nèi)這項(xiàng)研究還遠(yuǎn)遠(yuǎn)落在后面。

1.1.2 研究目的及意義

隨著集裝箱貿(mào)易的擴(kuò)大和推廣，在我國長三角、珠三角、渤海灣地區(qū)，以及港口、鐵路交通便利的地區(qū)，舊集裝箱改造建筑的出現(xiàn)逐漸成為一種社會現(xiàn)象。這種以集裝箱改造活動房、改造房屋、簡易集裝箱房等等為名的集裝箱改造建筑產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)形成，發(fā)展非常迅速。但是這種發(fā)展卻缺乏深入的理論研究，特別是缺乏建筑學(xué)專業(yè)視角的關(guān)注。雖有花樣繁多的生產(chǎn)企業(yè)，但是卻始終難以擺脫廉價(jià)的外衣。比如各類建設(shè)工地的集裝箱臨時(shí)性房屋，集裝箱臨時(shí)性辦公用房等等，這類集裝箱的改造往往只是對集裝箱箱體進(jìn)行簡單加工，室內(nèi)陳設(shè)簡陋，給排水、電器等設(shè)備未經(jīng)統(tǒng)一安排布設(shè)，節(jié)能保溫等性能改造過程中缺乏嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)理論分析與實(shí)驗(yàn)檢測，節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)不盡科學(xué)美觀，缺乏舒適性僅僅滿足最基本的使用需求。因此對集裝箱建筑這種建筑形式進(jìn)行針對性研究，并對其經(jīng)濟(jì)性、功能適應(yīng)性等方面進(jìn)行探討，是相當(dāng)有現(xiàn)實(shí)意義的。

對集裝箱在建筑領(lǐng)域內(nèi)的研究和分析，不僅是對一種可能的建筑材料的再利用研究，同時(shí)也是對一種工業(yè)產(chǎn)品和建筑類型的跨界研究。通過對集裝箱單箱體的研究，探索在這種模數(shù)化單元空間內(nèi)的功能精細(xì)化設(shè)計(jì)，可以促進(jìn)集裝箱建筑工業(yè)化定制的發(fā)展；對集裝箱在建筑功能和空間上的可適性研究，有利于促進(jìn)這種現(xiàn)成的空間資源大規(guī)模用于建筑的設(shè)計(jì)和建造；對集裝箱改造措施的研究，有利于科學(xué)地提高集裝箱的建筑適用范圍，提升使用舒適度，為集裝箱性能改造提供參考方案。因此需要研究國內(nèi)外集裝箱建筑的成功范例，從中歸納可供設(shè)計(jì)、建造參考的理論依據(jù)，這是集裝箱建筑發(fā)展過程中急需解決的問題之一，也是作為一項(xiàng)新建筑類型必須完成的理論積累。

集裝箱建筑既是一種有價(jià)值的模塊化建筑類型，但同時(shí)由于集裝箱空間、材料等客觀條件的限制，也有著自身的局限性。對集裝箱用于建筑設(shè)計(jì)的潛力進(jìn)行發(fā)掘，有利于今后設(shè)計(jì)師在使用集裝箱這種模塊工具進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)揚(yáng)長避短，充分發(fā)揮自身的結(jié)構(gòu)、空間優(yōu)勢，促進(jìn)集裝箱類型建筑的美學(xué)價(jià)值和建造技術(shù)快速提高。因此利用好這種特殊的工業(yè)與建筑跨界產(chǎn)品，研究其在設(shè)計(jì)和建造上的適應(yīng)性，使之揚(yáng)長避短發(fā)揮自身優(yōu)勢，來實(shí)現(xiàn)新時(shí)期建筑發(fā)展對于低碳、低成本、快速建造、可拆卸等等需求，成為了建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域的一個(gè)嶄新課題。

1.2 有關(guān)概念及范疇界定

本文是對集裝箱在建筑領(lǐng)域的適應(yīng)性再利用設(shè)計(jì)和建造的探索，以達(dá)到節(jié)能低碳環(huán)保的目的。在這里需要對研究對象及一些關(guān)鍵詞進(jìn)行界定，以達(dá)到減少理解偏差的作用。

1.2.1 集裝箱的定義

集裝箱也被稱作貨箱或貨柜，是一種按照規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的箱體貨運(yùn)設(shè)備，可反復(fù)使用，并具有一定強(qiáng)度、剛度和整體性便于機(jī)械裝卸。由于集裝箱可以方便的進(jìn)行轉(zhuǎn)移運(yùn)輸，因此大大擴(kuò)展了它在世界各地的傳播和使用。

集裝箱的結(jié)構(gòu)主要分為以下幾個(gè)部分：鋼框架、構(gòu)成箱體圍護(hù)的波浪形側(cè)墻板、地板及其附加梁，開啟門扇及其附屬部分、以及各裝卸用構(gòu)件。各種組成部分相互焊接，形成了具有完整獨(dú)立的盒子結(jié)構(gòu)體（圖1.1）。

20英尺標(biāo)準(zhǔn)集裝箱結(jié)構(gòu)圖

圖1.1 20英尺標(biāo)準(zhǔn)集裝箱結(jié)構(gòu)圖

1.2.2 用于集裝箱建筑改造的箱體分類

1. 安裝使用材料分類

由于集裝箱的主體結(jié)構(gòu)（箱壁、門板、骨架）使用了怎樣的材料即決定了集裝箱的材料分類。因此依據(jù)材料分類集裝箱一般可以分為鋁質(zhì)、玻璃鋼、鋼制三種。鋁質(zhì)集裝箱重量輕加工方便，具有良好的防腐蝕性能修理費(fèi)低使用年限長，外表看起來十分美觀，但是不足之處是造價(jià)太高，焊接性能差，同時(shí)使用量較少。玻璃鋼制集裝箱耐化學(xué)腐蝕，隔熱性好，修理簡便；缺點(diǎn)是老化速度快耐久性不強(qiáng)，而且重量大，螺栓連接部分強(qiáng)度比金屬集裝箱低。鋼制集裝箱最為常見，結(jié)構(gòu)牢固，耐久性好，鋼質(zhì)結(jié)構(gòu)改造方便，價(jià)格低廉，在各類運(yùn)輸中使用最為廣泛，因此是本文主要研究的用于建筑化改造的箱體類型。

2. 按照使用用途分類

集裝箱依據(jù)用途分類可以分為干貨柜（也叫貨柜）、冷凍柜、開頂柜、框架柜、罐式柜等等。其中干貨柜在集裝箱中的使用最多，一般在電視鏡頭看到的碼頭上成堆的貨柜都是這種集裝箱類型。干貨集裝箱采用封閉式結(jié)構(gòu)，本身箱體水密性良好，在長度方向一側(cè)設(shè)置鋼質(zhì)門扇，用來運(yùn)輸無需控制溫度的件雜貨。常見的干貨集裝箱分為20英尺和40英尺長度兩種規(guī)格。

3. 其他分類方法

集裝箱按照總重分類可以分為2.5噸、5噸、10噸、20噸、30噸集裝箱。一般對于鋼制集裝箱來說，最常用的重量一般毛重為17-22噸左右，當(dāng)改建作為建筑用箱體使用時(shí)，可以滿足荷載使用要求。此外依據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，還可以分為折疊式、固定式等集裝箱類型，這里就不一一列舉。

由于制造數(shù)量最多、使用最為廣泛、意義也最為重要的集裝箱是標(biāo)準(zhǔn)鋼制干貨柜集裝箱，這類集裝箱在舊集裝箱市場上最容易購買到。因此本文把對集裝箱改造的研究對象限定在20英尺、40英尺兩種最常見、最容易被改造成為集裝箱建筑的標(biāo)準(zhǔn)鋼制干貨集裝箱貨柜的改造利用上。對于采用輕鋼做結(jié)構(gòu)骨架彩鋼夾芯板材為墻面，以集裝箱為名義但卻并沒有鋼質(zhì)的結(jié)構(gòu)體系的新造建筑，由于其結(jié)構(gòu)體系、物理性能都與鋼制集裝箱相去甚遠(yuǎn)，因此不在本文的研究范疇之內(nèi)。

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集裝箱建筑適應(yīng)性設(shè)計(jì)與建造研究(1)

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