轻钢轻板住宅模块化设计概念

6.3.1　轻钢轻板住宅模块化设计概念

对轻钢轻板住宅系统设计方法的探讨是建立在模块化的思想基础上。所谓模块就是可组合成系统的，具有某种确定功能和接口结构的通用独立单元，小到物质的构成，大到一个建筑物，甚至一个城市，都有模块化的特征。物质中的质子、中子、电子就是构成元素的基本模块，用有限的积木可以构成多种不同造型的房屋、汽车、桥梁，这些积木块就是各种不同造型的模块。

模块化是指为了取得最佳效益，从系统观点出发，研究产品（或系统）的构成形式、分解和组合方法，通过建立模块体系，运用模块组合成产品（或系统）的全过程。在轻钢轻板住宅设计中，模块化设计是基于“类型学”原理进行的。类型学立足于“不变”，即从历史发展纵轴上研究设计的演变“基因”和内在本质时，寻求“不变”与“变”之间的关系。对轻钢轻板住宅设计而言，类型学就是对设计中的各种形态、功能进行分析，对多种复杂形态进行抽象和提陈，从而得出具有某种秩序的内在结构（图6-5），它所关注的主要内容就是轻钢轻板住宅设计中建筑、结构、设备形态和功能等模块的组合方法。

图6-5　建筑构件“构件”即构成整个技术结构体系各个层次中的一个部分

住宅建设从社会需求来说，是大量性的社会化生产过程。轻钢轻板住宅的标准化是其生产过程的法规，它保证了轻钢轻板住宅部品、产品种类、规格及数量在一定时期内保持稳定，然而，从个人需求来说，住宅建设要适应各种家庭不同生活方式的需要，因而要求轻钢轻板住宅设计建造的多样化，所以轻钢轻板住宅的标准化和多样化的设计内容既对立又统一。标准化是确定规格、品种中的不变因素，多样化是在标准化基础上，组织可变的灵活因素，人们在不断探索标准化和多样化两者协调的方法，使二者协调统一起来。通过模块化技术，住宅企业可以向适应多品种、小批量生产方式转化，由此产生的住宅模块标准就是一种能适应住宅产业需要，有发展前途的通用体系标准化，它可以满足轻钢轻板住宅的标准化和多样化的协调关系。

轻钢轻板住宅体系要求产生新的设计程序和方法。就一个工业化建造体系来说，它是同类房屋高度的概括，因而轻钢轻板住宅体系的设计，不同于传统的建筑设计，它需要科学、严密、特别是综合地解决房屋生产全过程，从设计生产到施工一系列问题，而具体建筑物的方案设计则和传统的设计程序不同，从分析已有体系的技术细部着手，选择体系，进行模块化设计（图6-6）。轻钢轻板住宅模块化设计是在一定范围内，通过模块的选择和组合来构成不同的轻钢轻板住宅产品。轻钢轻板系统模块化设计理论认为轻钢轻板系统是个大模块，它由具有独立功能的一些子模块（住宅部品）构成，这些子模块（如结构部品、厨卫部品、智能化部品等）通常是住宅构件等基本元素的集合体。功能部件的模块化包括功能部件的模块化设计、模块化制造和模块化装配等，不同的轻钢轻板可以根据内部层次结构和功能需要，由相应的模块（住宅部品）集合而成（图6-7）。建筑师（也可称为轻钢轻板系统总设计师）承担的职责是如何集成这些模块。

图6-6　基于类型学的设计分析流程

图6-7　模块的建立过程

模块化的侧重点是在部件级的标准化，由此达到产品的多样化。模块化技术的实质就是运用标准化原理和科学方法，通过对某一类产品或系统的分析研究，把其中含有相同或相似的单元分离出来，进行统一、归并、简化，由分解得到的模块以通用单元的形式独立存在。各模块具有相对独立的完整功能，建筑师只需了解这些模块的功能原理及输入、输出、接口，就可选用合适的模块合成产品或系统。

模块化技术是实现标准化与多样化的有机结合和多品种、小批量与高效率的有效统一的一种最有生命力的标准化方法，它是实现复杂产品及工程系统多样化的主要手段。模块化设计方法将解决标准化、系列化原则与住宅功能多样化审美要求、多样化的矛盾。轻钢轻板住宅设计将会由传统的单体设计转变为对住宅模块的选用，从而建筑师将注意力更多地集中在如何体现设计思想，充分发挥创造性上，而且扩大了住宅生产批量，便于采用先进技术进行大规模地集中生产，减少技术过失的重复出现，提高住宅产品质量，降低住宅成本，增大互换性，便于实现住宅的多样化，大大缩短住宅产品设计和生产周期，增强住宅市场竞争能力，有利于住宅产品的改进。

实现轻钢轻板系统设计的最好方法是建立能配置成多种最终产品和服务的模块化构件。规模化是通过构件而不是产品获得的；经济性是通过在不同产品中反复使用模块化构件获得的；定制化是通过能够配置成众多的个性化产品获得的。所谓模块化构件是通过对现代轻钢轻板住宅产品系统化分析，将其中某些含有相同或相似功能的单元分离出来，用模块化原理进行统一、归并和简化，形成能独立存在的、典型化的标准单元或通用单元，这些单元是具有特定功能和接口结构的独立单元，并可按不同需要进行新的组合。

用系统设计的观点进行轻钢轻板住宅产品开发与传统住宅开发的主要区别在于：系统设计强调轻钢轻板住宅主要由模块化构件组合而成，其他体系住宅是传统的、整体式产品，它是面向单一功能的空间，或针对一项具体的任务，设计工作量大，而且改变每一个局部环节，常会导致住宅整体结构的全面变动，不仅周期长，而且影响住宅的质量、竣工日期和造价；而系统设计则是面向某一类轻钢轻板住宅，因为它已有—个现成的模块化构件体系，它的主要任务是选用模块化构件，并进行接口和组装设计。只有当现有模块化构件的简单组合不能完全满足新产品需要时，才需对某些模块化构件进行改型或重新设计。另外，模块化构件的定型和商品化不仅减少了建筑师低水平的重复劳动，而且最终实现技术的共享和资源的合理优化配置（图6-8、6-9）。轻钢轻板住宅产品的结构模式可以描述为：

图6-8　子模块构成

图6-9　通过模块集合成产品

新产品（系统）=通用模块（不变部分）+专有模块（变动部分）

这个公式表明轻钢轻板住宅体系的构成单元是由批量生产的通用固定部分和为实现多样化需求的可变部分组合而成。这种组合可以是形体组合、构件组合、材质组合及色彩组合，但都是通过模块化构件实现的。从住宅中的构件看，一般楼梯、门是基本元件。对功能明确的单元而言，可以各采用一个固定规格组合。对于屋面，可以选取多个专有模块化构件，以求得丰富的的组合变化。供书房选用的通用模块化构件与卧室选用的专有模块化构件可以进行青少年房间的配置，不同尺寸的房间可以个性化选择。总之，轻钢轻板住宅系统组合具体可以概括为五种构成模式：

（1）现有通用模块化构件加接口结构组合。

（2）通用模块化构件加专有模块化构件。

（3）改型部分通用模块化构件加接口结构。

（4）通用模块化构件加新型模块化构件。

（5）改变与外观有关的模块化构件（形态、色彩、表面装饰等）。

工业化生产的装配住宅一开始就是沿着大量性建筑（mass-building）和单个建筑（individual-building）两者相互影响，相互补充的方向发展的，由于轻钢轻板住宅是标准化装配房屋的发展，它是一种模块积木，一套建筑构配件，可以很好地把大量生产和个性结合起来。

住宅部品是由建筑材料、制品、产品、零配件组合而成，轻钢轻板住宅的通用部品是一组具有相对独立完整功能的模块，因而必须要建立轻钢轻板住宅部品（模块）协调体系，模块通用化和系列化是模块化协调体系的集中表现，通用化指的是同一类型不同规格或不同类型产品的许多功能相同而结构相似的零部件，统一后彼此可以相互代换的标准化方法。系列化是指同类归并，按最佳数列科学排列的大小分档、分级，以便非常有效地精简品种，防止盲目形成杂乱无序的标准化方法。国外住宅建筑工业化过程中，已逐步实现了工业化住宅产品系列化，它们把住宅产品的结构典型化同尺寸参数系列化^[7]联系起来，形成了工业化住宅产品的系列化，住宅产品的通用化和系列化可以满足人们对住宅多样化的要求。模块化技术针对用户的不同要求，只需在结构上更换产品中一个或几个模块，就可以组成不同的轻钢轻板住宅，这样就使得轻钢轻板住宅模块化产品必然具有很大的通用性。可见模块化技术在轻钢轻板住宅中具有广阔的应用前景。图6-10表示了传统的标准化和现代模块化的区别与联系。

图6-10　传统的标准化和现代化比较