装配式建筑视角下的中小学建筑模块化策略研究

王鹤年

北京市朝阳区教育服务保障中心 北京 100026

目前，在运用装配式建筑施工方法的过程中，人们更多地注重如何高效地施工，降低施工成本，而有关的建筑施工设计与装配式建筑施工技术的研究却存在着割裂的现象。目前的设计阶段仅限于完成方案设计之后，再进行构件的设计和优化，没有将设计与装配式建筑建造结合起来，导致工程趋于简单化和单一化，建筑的空间和形式比较呆板，创意不足。为此，本文试图从建筑学的角度出发，探讨我国中小学在装配式建筑中应采取的模块化策略，以期为今后的有关设计与研究提供借鉴。

1 中小学校园的单体建筑分析

1.1 中小学建筑的系统化分级

建筑产品是装配式建筑的终极形态，它是以工业生产的形式产生的，每个建筑产品都是由兼具各种功能的体系组成的，为了满足使用者的使用需求，各个功能系统之间结合的方式也是多种多样的。在进行建筑方案设计时，按照功能空间的分类，可以将建筑产品划分为不同的层级。将几种不同的构件部分集合起来，组成一个具有基本相同空间功能和规模的功能模块，这些功能模块组成一个整体，再通过这些模块的组合可以形成一个建筑系统，也就是最后的建筑产品。在对中小学装配式建筑的设计研究中，可以把中小学建筑的各个功能要素进行系统化分级，中小学建筑是由不同的功能单元组成的，功能单元又是由功能模块组成的。

1.2 中小学建筑的空间配置构成分析

随着中小学建筑相关设计规范的颁布，各地的学校建设逐步定型，学校采取了教学用地与实验用地相结合的标准化模式，具有很强的可操作性，便于在全国范围内进行推广，为我国教育事业的普及提供了一个很好的设计范例[1]。但是随着社会的发展，城市化的加速，教育在人们心目中的地位越来越重要，学校的规模与学校的空间需求之间出现了冲突，学校承载能力明显不足。随着相关设计规范的颁布以及我国教育体制改革的深入实施，使得标准化的模式得到了突破，学校的空间布局不再局限于过去对空间环境的定义[2]。目前，我国城市中小学在空间配置上正处于规范化升级阶段，要在各种规范的基础上，结合新时代的教学需求，进行各种模式的创新，提高学校的空间与环境质量。

在中小学的建筑空间中，除了要有基本的知识传授和实践操作的环境之外，还可以增添一些非强制性的功能，比如游泳馆，礼堂等。

扩大灵活性空间的规模，鼓励学生进行各种不同的行为活动。增加走廊的宽度，创造灵活的空间，它可以用作一个开放式的讨论区域，为教师和学生之间的交流和合作提供充足的空间。

在受用地空间限制的情况下，一些不要求日照条件的功能空间可以进行一系列的创新，使竖向空间的使用率最大化。

2 空间模块的设计

2.1 设计原则

在装配式建筑施工中，采用规格小、组合方式多的空间模块是最好的。一般来说，空间模块都有自己的特点和属性，按照各自的特点，空间模块可以划分为三大类。一是功能性空间模块，功能性空间模块在特定的区域内会以自身为重复排列，而不会与其它模块发生较差，在复杂的建筑空间中，功能性空间模块的特征是最明确的。二是枢纽性空间模块，这种模块的空间具有高度的灵活性和多变性，一些未知的功能空间的功能都可以被预知并被用户所激发。

2.2 功能性空间模块

2.2.1 教室模块

不论是单纯的教学空间，还是在教学空间周围形成多个拓展的空间，教学空间都是中小学建筑的重中之重。在我国的教学改革进程中，新的教育思想与现代信息相融合，教学单元不再仅仅包含具有传统教学思想的普通教室，还包含具有多种功能的专用教室。教室模块是最常用的单元，这种模块大多以矩形为主，主要是为了方便拼接和拆解，同时，也可以在一定范围内进行变形处理[3]。

（1）普通教室。在以往的课堂教学中，班级常驻空间指的是班级固定的常规课堂，是教学空间的中心所在。目前，我国普通教室的模块化空间类型从可以容纳的功能类型来看，大致可以分为两种，一种是单一式，另一种是复合式，复合式的教室多见于发展水平比较高的一些学校[4]。复合式普通教室的教学空间可以进行行列式或弹性布置，每个空间的功能都是可以自由变换的，这种复合式普通教室模块是符合空间类型的发展趋势的。

（2）专用教室。在现今阶段，随着教学模式的改变和素质教育的全面发展，对专用教室模块的要求越来越高，不，同学科都在倡导专用教室的应用。在小学阶段，为了使学生的综合素质得到全面发展，会设立很多不同的学科来供学生学习。在初中阶段，会增加一些科目，对专用教室的需求也就变得更大。在专用教室的应用方面，打比方说，音乐教室的功能是普通教室一般无法满足的。在中小学建筑功能性空间模块中，除了需要有完善的音乐教室，还需要配备一些配套的基础设施。同样的实验教室，实验教室的功能也是普通教室无法满足的，实验教室中需要配备一些专业的操作仪器和设备，由于在普通教室中配备这些设备，会影响学生其他科目的学习，所以，就需要进行专用教室模块的建设。但其实实验教室和普通教室的模块面积是相似的，所以，两者可以采用一个通用的尺寸和模型来进行设计。

2.2.2 办公模块

有效防范保险公司财务风险问题的发生，应该根据保险公司经营业务领域的实际情况，建立完善保险公司财务风险预警体系，合理的设置财务风险预警指标，综合保险公司经营活动中的财务数据信息以及业务数据信息等，及时发现可能出现的财务风险，进而制定应对措施。同时，还应该充分发挥内部审计的作用，通过内部审计来审查、评价、改善保险公司的业务活动、内部控制和风险管理的适当性和有效性。在内部审计的实施方面，应该增强保险公司内部审计机构的独立性，综合运用审核、观察、监盘、访谈、调查、函证、计算和分析程序等方法，对审计过程中发现的问题及时进行反馈整改，进而确保保险公司内部财务控制目标的实现。

办公模块主要可以分为教学办公模块和行政办公模块，与教学区的距离不能太远。教学办公模块多和其他功能的单元模块混合布局，需要较大的空间来满足特定的班级或学科老师的需求，并根据年级或班级进行布局，靠近楼梯单元，便于老师出行自由。教学办公模块通常由年级组老师与各学科教研组办公室组成，在教学办公单元与教室单元结合进行设计时，教师办公室应位于相应的普通教室旁边，学科教研组的办公室应位于相应的专业教室的旁边。按照教学办公模块的要求，教师的人均使用面积不得少于5㎡，除了教师教学办公外，还要有教师休息活动的地方。因其用途和形式不受规定模式的限制，一般与邻近的其它模块相似。在场地条件许可的情况下，行政办公区域通常单独建立，每间的面积比较小，可容纳的人口也不多。其排列的方式可以划分为内廊式与外廊式。

2.2.3 公共教学模块

在传统的中小学建筑中，公共教学模块往往被忽视，比如，体育场馆，除了可以满足体育教学的需求，还可以在举办其他集体活动时提供场地。在学校空间的布局中，举办集体活动的场所空间越来越受到重视，一些公共教学模块悄然出现。然而在公共教学模块出现后，却出现了使用率低的问题，一些公共教学模块很少在平时的教学中被使用。大部分的公共教学模块，都可以作为一个独立的教学单元成立[5]。图书馆作为中小学建筑中公共教学模块的重要组成部分，被大多数学校作为学校的标志。

2.3 枢纽性空间模块

枢纽型空间模块可以是与其它空间模块的过渡空间，与其它的空间模块构成一个复杂的空间体系，对空间的感知层次更为丰富。通过对功能空间进行划分，与课堂教学真正地延伸到课堂之外。由于设计者并未赋予此空间特殊的功能，四，该空间成为了中小学建筑中最富生命力和想象力的一个空间，并且该空间的潜能是在建成后被学校的老师和学生们发掘出来的。

2.4 空间模块的组合形式

2.4.1 单线式

这种排列方式主要表现为外廊式，通过多种形式的结合，可以产生不同的走廊空间和外观效果。

（1）平行排列。这些模块按照直线进行排列，形成了一条便于行人通行的平直通道，尽量减少走到和场地的占地面积，进行平行排列，有利于保持外表面的平整且能做到节能，同时，结构相对来说也是较为简单的。

（2）锯齿排列。这些模块以一定的间隔呈锯齿形排列，可以形成一个三角形停留空间的走道，其变化性很大，占地面积也比较大，外观多变，不利于节能，同时结构也较为简单。

（3）重复交错排列。在两个相同的模块之间，间隔一定的距离安排一个模块，可以形成一个长方形的停留空间，这样的空间模块组合形式既方便出行，也有利于休息，结构也是比较简单的。

2.4.2 平行式

将模块按照对称或穿插的方式进行排列，有一个内廊进行连接，每个单元模块之间的联系非常紧密。这种穿插式模块的设计中，模块间的间隙可以用作庭院，也可以是活动的场所，增强了空间的灵活性和通透性。平行布局的方式可以根据单线式的组合方式来进行变形，从而产生各种不同的走廊空间效果。

2.4.3 围合式

围合式的组合形式以中央庭院为中心，其它的功能模块以中央庭院为中心进行排列，这种布局方式具有强烈的向心性和整体性。各单元模块之间的交流性更强，适用于多功能复合的平面空间。半围式的结构设计使中央庭院与户外的联系更为密切，比围合式的结构更具有通透性。

3 功能单元的设计

在空间模块划分的基础上建立了功能单元，每个功能单元具有完整的功能，可以通过多种形式对工单元进行组合，一些公共的空间教学模块，独立构成一个功能单元。

3.1 教学单元

基本教学单元集合了多种功能，在这种功能集约的基础上，在功能单元中可以适当地增加一些教师办公和交流的功能。采用模块化的设计策略，可以使教学单元具有更多的功能。比如，普通教室空间可以适时转化为生物、地理等学科的专用教室空间，在部件不品的可逆性基础上，灵活变化，改变学校部门空间的功能，对用户的功能要求可以进行一键转换。

3.2 办公单元

按使用功能划分，单元可划分为教师办公单元与行政办公单元，使用这些空间的人员分别为教师和行政职员。教师办公单元和教学单元有着密切的关系，除教师办公模块设在教学单元内部之外，教师办公单元更多地与教学单元毗邻，方便为不同的班级提供服务。教师办公单元在设计师要注重开放性，使师生之间的距离感消失，便于教师与学生之间的沟通交流，教师办公单元设立在转角处和交通交汇处为最佳，便于人流的走动。行政办公单元则是独立的，行政办公单元的功能具有多样性，设在学校的出入口处和主要的活动场地为最佳，便于各类人员的迅速抵达。

3.3 公共教学单元

除了公共教学模块可以作为一个单独的单元之外，公共教学单元也可以将不同的空间进行组合。

4 立面的模块化策略

在装配式建筑的设计中，一定要坚持标准化的原则。在坚持标准化原则的前提下，采用立面的模块化策略必须遵循三个基本准则，即模块生产标准化，模块类型有限化，模块组合个性化。只有在坚持这三种基本原则的基础上，才能够进行建筑的立面模块化设计。通过对建筑立面模块化的分析，可以将其设计要素分成三类。

4.1 构件

在进入工业时代之后，由于工业技术的发展，立面已经从建筑物的支撑结构中分离出来，成为了一个独立的存在。标准化的构建也在工业的发展中随之出现，以追求利润最大化为目标的模块化策略也出现了一些重复的现象，而单一的立面效果又很难反映出建筑物本身的特征。一方面，设计师要将原有的设计元素和现有的设计方法结合起来，另一方面，在新技术、新材料不断涌现的情况下，可以大量的生产出新的构件，以满足用户的个性化要求，同时，也为复杂的建筑立面设计提供了更多的支持。

4.2 网格

在立面装饰化趋势的影响下，立面设计与建筑结构和内部功能逐渐分离，形成了网格要素，这种由几何构成的关系形成了一种有序的体系。标准的二维网格适合大规模的生产模式，在立面设计的不同部位可以采用不同类型的模块，使其可以丰富多样。但是，对于一些复杂的建筑形态往往具有强烈的个性特点。网格切割异形和曲面的建筑立面是生产企业进行构建定制的关键一步，采用不同类型的嵌板，以达到形体的标准要求。

4.3 单元

单元这个要素可以说是“盒子建筑”的缩影，它是建筑的立面和内部各种属性空间的连接，是不同空间模块对外界面的展现。立面的模块化效果的产生一般需要内部空间功能的分类和模块化组合，这样一来，在建筑的立面被标准化建设的同时，也可以按照建筑内部的空间模块的组合性和建筑物的生长性特点来创造出丰富的立面效果。

5 结语

近几年来，在教育建设方面的需求越来越大，对教育建设的要求也在提高，很多学校建筑都要在较短的时间内完工，而装配式建筑的应用就可以有效地解决人力资源的短缺和建筑的质量不足的问题，为加快建筑的建设提供了有力的条件。与此同时，模块化设计的理念也在随之发展，从家具的设计到建筑的布局，都可以采用模块化的策略来进行设计。在教育理念和发展趋势的影响下，装配式建筑模块化设计在未来将会得到广泛应用，可以缩短设计的工期，提高资源的利用效率，装配式建筑的模块化设计正是顺应了未来的发展趋势，使我国的建筑业能够朝着可持续发展的方向发展。