集裝箱建筑適應(yīng)性設(shè)計(jì)與建造研究(10)

2013年6月22日

其次，集裝箱建筑在結(jié)構(gòu)與材料上也是標(biāo)準(zhǔn)化的。集裝箱通常由鋼骨架、側(cè)墻板、以及連接件等等附屬結(jié)構(gòu)焊接而成，側(cè)墻本身就是建筑受力的鋼結(jié)構(gòu)，整個(gè)結(jié)構(gòu)單元體可以反復(fù)重復(fù)利用；在組合拼接的過程中，可以極為方便的與相鄰的單元進(jìn)行疊放、拼合；在大型集裝箱建筑的設(shè)計(jì)施工時(shí)，也可以很好的和各種附加結(jié)構(gòu)相配合。這為集裝箱建筑的工廠化施工提供了某種程度的保障（圖 3.1）。

集裝箱建筑模塊化裝配式建造,集裝箱房屋,集裝箱活動(dòng)房,住人集裝箱,集裝箱住宅

圖 3.1 集裝箱建筑模塊化裝配式建造

第三，集裝箱建筑在改造過程中的措施和材料也是標(biāo)準(zhǔn)化的。由于集裝箱在改造為建筑使用的過程中，鋼結(jié)構(gòu)的材料特性導(dǎo)致了結(jié)構(gòu)單元體的熱傳導(dǎo)性、結(jié)構(gòu)單元的重量、以及結(jié)構(gòu)單元各個(gè)節(jié)點(diǎn)的連接方式、尺寸、性能均為相同，因此在進(jìn)行保溫隔熱改造、結(jié)構(gòu)外部基礎(chǔ)的制作、內(nèi)部裝修施工等等過程中附屬用材也標(biāo)準(zhǔn)化通用化，這為集裝箱建筑的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供了便捷。

3.1.1.2 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定與安全

集裝箱在運(yùn)輸業(yè)中的壽命一般為10-15年，當(dāng)從運(yùn)輸業(yè)中淘汰之后，那些未受較大損壞的集裝箱箱體本身依然具有良好的物理性能，一般還可以保證15年以上的結(jié)構(gòu)周期，在保養(yǎng)條件較好或者與混凝土等其他結(jié)構(gòu)配合情況下，還能夠維持更久的使用時(shí)間。

集裝箱本身就是一個(gè)較完美的結(jié)構(gòu)單元，盒子式鋼結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu)特性使得每個(gè)結(jié)構(gòu)單元都具有良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。通常40英尺集裝箱波浪形金屬板承重能力為1700公斤／平方米，箱體端部抗壓能力為500公斤／平方米，4個(gè)角柱的承重能力達(dá)到86.4噸，橫向剛性15.2噸，縱向剛性7.6噸。集裝箱箱體抗壓和抗風(fēng)能力很強(qiáng)，通常情況下具有抵抗120千米/小時(shí)風(fēng)速的能力；同時(shí)集裝箱箱體需要考慮海運(yùn)時(shí)海水的滲透，是整體水密結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，自身有較好的水密性與防腐蝕性，能夠有效保證居住者的安全性。由于集裝箱箱體較傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)輕，集裝箱建筑在遇到地震災(zāi)害時(shí)表現(xiàn)出良好的整體性，具有堅(jiān)固、耐用、安全性高的特點(diǎn)。因此不論是在通常氣候條件下，還是在地震高發(fā)地區(qū)，臺(tái)風(fēng)侵襲地區(qū)等等惡劣的地質(zhì)、氣候環(huán)境下，集裝箱建筑均能很好的適應(yīng)。

3.1.1.3 經(jīng)濟(jì)性

集裝箱在全球范圍內(nèi)應(yīng)用廣泛，作為一種目前最普遍的運(yùn)輸單元，相關(guān)的運(yùn)輸和裝卸配套設(shè)施比較完善。集裝箱活動(dòng)性建筑在運(yùn)輸時(shí)可以使用現(xiàn)有的成套運(yùn)輸工具；在建設(shè)時(shí)通過模塊化的組合方式可以輕松的安裝，甚至可以通過業(yè)主DIY的方式便可建造完成；需要搬遷時(shí)只需經(jīng)過少量拆卸便可方便的拆除轉(zhuǎn)運(yùn)。這些特點(diǎn)決定了集裝箱建筑所需的人力、物力資源更少，體現(xiàn)了其經(jīng)濟(jì)性。集裝箱本身的封閉結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)自身重量較傳統(tǒng)的磚混和鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)輕得多，這決定了集裝箱建筑對(duì)周邊環(huán)境與配套設(shè)施的要求不高，平整的基地即可達(dá)到施工要求，有效節(jié)約了土地資源。集裝箱建筑這些性質(zhì)可以在很多領(lǐng)域廣泛適用，便捷且經(jīng)濟(jì)。

3.1.1.4 靈活性

與傳統(tǒng)建筑形式相比，集裝箱建筑的最大優(yōu)勢(shì)是建造靈活性：局部需要更新改造時(shí)，可以用新箱體替換；需要移走拆除時(shí)，可以很方便地整體拆解并異地重建。通過標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)業(yè)化的生產(chǎn)，能夠大大提高集裝箱建筑的生產(chǎn)速度，通過預(yù)制建筑的技術(shù)減少現(xiàn)場(chǎng)施工周期，有效的減少對(duì)現(xiàn)場(chǎng)資源和環(huán)境的污染與破壞，其次，與傳統(tǒng)建筑材料混凝土相比集裝箱建筑的材料主要以鋼材木板為主，在集裝箱建筑報(bào)廢后其材料能有效地再利用和回收，也有利于循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

3.1.2 集裝箱建筑較之其他類型建筑類型的優(yōu)勢(shì)

集裝箱建筑由于具有標(biāo)準(zhǔn)化、結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)性以及靈活性的特征，因此在使用過程中有著非常突出的優(yōu)點(diǎn)，表3.2列舉了集裝箱建筑與傳統(tǒng)磚混建筑的比較。

首先，集裝箱建筑單元運(yùn)輸方便可整體遷移，集裝箱組合建筑組裝拆卸方便，尤其適合使用期限有限需要更換地點(diǎn)的建筑類型；

其次，此類建筑堅(jiān)固耐用，主要結(jié)構(gòu)單元由高強(qiáng)度鋼組成，堅(jiān)固耐用具有很強(qiáng)的抗震、抗壓、抗變形能力；

第三，密封性能好，嚴(yán)格的制造工藝使這種可移動(dòng)式建筑具有良好的水密性；

第四，集裝箱建筑基于整體盒子式的鋼結(jié)構(gòu)之上，可以通過拼接組合等手段衍生出豐富的組合空間。如辦公空間、住宅空間、甚至大跨度空間等等；

第五，結(jié)構(gòu)重量較混凝土、磚混結(jié)構(gòu)輕，建設(shè)所需的能耗少，同時(shí)性能優(yōu)越，穩(wěn)定牢固，防震性能出色；

第六，集裝箱建筑絕大部分構(gòu)件都可以回收再利用，極大程度降低了建造過程中垃圾的產(chǎn)生，環(huán)保可持續(xù)。

表 3.2 集裝箱建筑與傳統(tǒng)磚混建筑比較

性能	集裝箱建筑	傳統(tǒng)磚混建筑
工業(yè)化生產(chǎn)	“工廠制造+現(xiàn)場(chǎng)安裝”模式，產(chǎn)品制造和地基處理可以同時(shí)進(jìn)行	無
抗震強(qiáng)度	可達(dá)到8級(jí)	脆性結(jié)構(gòu)在地震荷載下破壞嚴(yán)重
耐火等級(jí)	防火板等防火設(shè)施齊全	較好
結(jié)構(gòu)跨度	可組成多種造型，結(jié)構(gòu)形式變化豐富	實(shí)現(xiàn)大跨度結(jié)構(gòu)耗費(fèi)材料，形式單一
預(yù)防白蟻	經(jīng)防白蟻措施處理后可免除白蟻侵襲	白蟻高發(fā)區(qū)同樣需要做防白蟻處理
施工周期	節(jié)省一半或以上的建筑時(shí)間和費(fèi)用	受自然條件影響大，施工周期約190—300天
工廠預(yù)制	在工廠完成模塊化建筑單元的改裝和內(nèi)部裝修，再將模塊化單元運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)，完成安裝和外部裝飾，大分工作量在工廠完成	很少有預(yù)制構(gòu)件
低碳環(huán)保	使用再生工業(yè)建材，減少施工現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生的施工垃圾和裝修垃圾	產(chǎn)生大量建筑垃圾、粉塵、噪音及不可回收物
使用率	墻體薄，得房率高	墻體過厚，得房率低
安裝快捷	造型多樣，擺成造型后，再進(jìn)行切割和焊接鋼梁以增強(qiáng)集裝箱的承重能力形成整體空間	施工過程復(fù)雜，需較長(zhǎng)的養(yǎng)護(hù)周期
外觀式樣	形式可以自由組合，創(chuàng)造多樣化的組合模式	樣式單一死板
施工效率	10天/百平方米	30天/百平方米
建筑垃圾	5噸/萬平方米	200噸/萬平方米
耗水量	0.005立方米/平方米	0.15立方米/平方米
抗風(fēng)能力	12級(jí)	10級(jí)
保溫	0.04瓦/（平方米x開）	0.08瓦/（平方米x開）
回收率	95%以上	20%

由于低碳、可持續(xù)的發(fā)展方向已經(jīng)成為世界各國在建筑領(lǐng)域的共識(shí)。根據(jù)英國權(quán)威雜志《New Civil engineer》分析，一棟傳統(tǒng)建筑在施工過程中碳排放量通常來源于以下14個(gè)方面（圖 3.2）：（1）屋頂施工過程0.9%；（2）自然通風(fēng)設(shè)備使用部分10.7%；（3）外立面施工過程8.4%；（4）建筑施工材料運(yùn)輸過程部分1.8%；（5）施工過程電梯使用部分1.2%；（6）建筑施工材料的浪費(fèi)部分2.1%；（7）柴油機(jī)機(jī)器及辦公室電器使用部分5.2%；（8）墻體和隔間施工部分2.1%；（9）建筑施工過程現(xiàn)場(chǎng)調(diào)度室電器使用部分4.2%；（10）活動(dòng)地板施工過程4.6%；（11）混凝土墻體施工18%；（12）鋼筋結(jié)構(gòu)的使用部分35%；（13）建筑基礎(chǔ)施工部分4.1%；（14）不可估計(jì)2%碳排放量。

傳統(tǒng)建筑施工過程碳排放分項(xiàng)比例