箱式简易房研究

杨洋 肖婉欣

摘 要：对现有箱式活动房屋进行了调研，分析其组装原理，依据箱式活动房屋的结构类型，将其划分为四类：可折叠箱式活动房屋、可拆卸箱式活动房屋、充气式箱式活动房屋、伸缩式箱式活动房屋，并探究了单体箱式活动房屋的组合方式。对每一类箱式活动房屋进行了细致地研究和分析，在介绍其结构机理的基础上探究了它的适用环境与优点。

关键词：箱式活动房屋；房屋分类；结构类型；单体组合方式

箱式活动房屋是一种可移动、可重复使用的箱式建筑产品。目前，在野外露天工作、建筑工地临时办公、救灾及旅游等方面，都出现了可以满足不同需求的箱式活动房屋。与传统集装箱房屋相比，箱式活动房屋灵活性高、安装简便、运输成本低、可以重复使用。本文在大量深入调查研究的基础上，综合归纳了箱式活动房屋分类的相关要素和特征，根据结构原理，对箱式活动房屋进行分类，然后分析其功能与优势，并讨论了单体箱式活动房屋的组合方式。

一、箱式活动房屋的分类

（一）可折叠箱式活动房屋

折叠结构是一种可展开可折叠的结构，这种结构通常具有两种稳定状态：完全折叠状态和完全展开状态。储存和运输时可以保持折叠状态，方便运输；使用时为完全展开状态，增加使用面积，在这种状态下，通过与其他配件的配合使用，折叠结构可视为几何不变体系，能安全稳定地承受载荷。

折叠箱式活动房屋是将折叠结构与箱式房屋结合形成的一种新型箱式活动房屋。这种箱式房屋与普通箱式房屋相比，灵活性有很大提高。目前，这种房屋在实际生活生产过程中已经得到广泛应用。按照折叠方式的不同，可以把可折叠箱式活动房屋分成：杆系折叠箱式活动房屋、板式折叠箱式活动房屋、索杆系折叠箱式活动房屋。

1.杆系折叠箱式活动房屋

杆系折叠箱式活动房屋的特点是荷载作用在节点上，节点通常为铰接节点或刚接节点。这种房屋在使用时可以先将外部框架展开，然后在框架上搭接墙板。这种房屋结构简单，安装拆卸便捷，结构体系安全可靠。

2.板式折叠箱式活动房屋

板式折叠箱式活动房屋是一种组合式的箱式房屋。与其他折叠结构相比，它安装简便、稳定性高、造型灵活。目前，很多板式折叠箱式房屋已被投入使用，具有较好的发展前景。

3.索杆系折叠箱式活动房屋

索杆系折叠箱式活动房屋的结构受力部件主要为刚性杆和柔性索。由于拉索容易受周围环境影响，因此，在安装使用前常常需要考虑布置地点，结构刚度，结构自重，平衡稳定体系和外形等问题。目前索杆结构主要应用于屋盖。

（二）可拆卸箱式活动房屋

可拆卸箱式活动房屋是一种环保经济型箱式活动房屋，它可以根据不同的服务对象和安装地点，用不同的拆装方式灵活进行空间上的组合。这种房屋布局灵活、环保节约、运输便捷、结构牢固、可多次重复使用。这种临时性箱式活动房屋已经进入了可工业化生产的阶段。可拆卸箱式活动房屋可分为三类：杆式拆装箱式活动房屋、板式拆装箱式活动房屋、新型乐高式拆装箱式活动房屋。

1.杆式拆装箱式活动房屋

杆式拆装箱式活动房屋可以将构成房屋骨架的梁或柱进行拆卸安装。它的各个构件都可以通过工厂标准化生产，不仅拆装简便，也大大减轻了运输上的困难。这种房屋改善了传统箱式活动房安装困难，运输成本高，使用寿命短的问题，并且能够反复多次使用，充分利用资源。

2.板式拆装箱式活动房屋

板式拆装房屋是在原来的房屋骨架基础之上进行墙板的拆卸安装，这种方式不仅可以扩大房屋使用面积，而且能保证足够的强度。实际上，这种箱式活动房的各个部件都可以实现工业化生产，降低了建造成本，运输方便，在现场容易组装。

3.新型乐高积木拆卸式活动房屋

乐高积木拆卸式活动房屋是以乐高积木的拼接为原理，创建的一种新型箱式活动房屋。以乐高积木为原型制成的砖块一头有凸粒，另一头有可嵌入凸粒的凹孔，基于它自身的结构，无需粘结剂和连接装置就可以将多个单体组合以构建不同的房屋造型。这种房屋搭建迅速，拆解再利用方便环保，灵活度高，经常被用于建造幼儿园、游乐场等开放性场所。目前，由丹麦BIG建筑事务所公司设计的乐高新总部大楼已经开始动工。

（三）充气式箱式活动房屋

膜结构是借助新型材料构建的一种新型结构。膜结构与箱式活动房屋结合构建的充气式箱式活动房屋灵活简便，绿色环保，而且可以满足快速构建临时大型建筑的要求。在人们的生活中，它主要可以用于建造临时性的仓库、急救站、展览馆及体育场等。虽然我国在充气式临时房屋建设方面起步较晚，但是发展迅速。目前国内常见的充气式箱式活动房屋可分成自由组装式充气箱式活动房屋、附加式箱式充气箱式活动房屋和一体成型式充气箱式活动房屋三种。

1.自由组装充气式箱式活动房屋

自由組装式箱式活动房屋包含屋顶、底板、左右墙面及前后墙面等几个部分。各部分相互独立又可组合使用。这种箱式房屋屋顶、左右墙面及前后墙面均可设置为充气式，并在内部均匀配设多个拉带，以提高支撑力、抗压度及强度。

2.附加式充气箱式活动房屋

附加式充气箱式活动房屋的充气房屋部分通常设置在箱体外侧并与箱体贯通连接，集装箱内设有与充气膜结构体填充相关联的充气设备和填充料，以便充气房屋充气。这种箱式活动房屋可以满足拓展现有房屋面积的要求，且可附加在任意现有箱式房屋上，使用灵活性被大大提高。

3.一体成型式充气箱式活动房屋

一体成型式充气箱式活动房屋可以通过一次充气完成所有外部墙体的成型，占用有效体积小，未充气状态时的充气肋柔软易折叠，可以紧密地包装储存。这种充气式箱式活动房屋可分成外围护结构、屋顶和底板三个主要部分。其中，围护结构和屋顶可由连接于各箱面侧边的充气模具充气展开。该房屋具有一次成型、易于运输、快速搭建以及充气模具可重复使用的优势。

（四）伸缩式箱式活动房屋

伸缩机构一般是指沿着某个轴的方向或直线方向，该机构的总长度能伸长或缩短。具有这种伸缩机构的产品在使用时能够灵活伸展、收缩，不仅节省了储存空间，也解决了安装上的困难。伸缩式机构在我们的生活生产中早已被大量使用，譬如自动伸缩门、推拉窗、多塔斜拉桥的伸缩装置等。在本文中，为了解决箱式房屋拼装慢、运输困难的问题，在传统箱式房屋的基础上，我们可以设计一种伸缩结构，使其能够任意伸缩，以达到安装简便，居住便捷的目的。同时，我们也可以根据箱式活动房屋的不同应用情况，将伸缩机构与其有机地、灵活地结合起来，形成便于运输、安装的伸缩式箱式活动房屋。结合以上对伸缩机构和箱式活动房屋的研究以及箱式活动房屋的实际应用，我们可以将伸缩式箱式活动房屋分为平行四边形铰接伸缩机构箱式活动房屋和导轨伸缩机构箱式活动房屋。

1.平行四边形铰接伸缩机构箱式活动房屋

我们的日常生活中大多数伸缩结构都是平行四边形铰接伸缩机构，它主要利用了平行四边形的不稳定性。比如学校的电动伸缩门、伸缩晾衣架等。在伸缩型箱式活动房屋的应用中，这种连接构件可用在内外箱体的连接中。当平行四边形沿长对角线方向伸张时，内箱体随之伸出；当平行四边形沿短对角线收缩时，内箱体即被收回。从而使内箱体具有足够的机动性，能够自外箱体向各个方向收合或伸张。

2.导轨伸缩式箱式活动房屋

在导轨伸缩机构中，导轨是由金属或者其他材料制成的槽或脊，可承受、固定、引导移动装置或设备并减少其摩擦的一種装置。导轨式伸缩机构可以使它所连接的两部分重合起来，以达到便于储存、运输、减小运输空间的目的。导轨之间还可以采用滚轮等装置来减小它们之中的摩擦力，从而达到无阻碍相对运动。在箱式活动房屋的应用中，导轨的运用可以使箱式房屋伸缩性更大，具有更多的活动空间。

二、模块化组合

模块是指具备单独功能、标准的界面和接口、典型的通用性，并且可以组合成一个完整系统的产品单元。这种设计在经济与技术上具有明显的优势：可实现模块标准化、便于设备的安装调试、提高了生产效率、节约了设计时间以及施工简便等。模块化组合箱式活动房屋利用了模块化设计的优点，可以在现场安装时自由组装成不同造型、尺寸的箱式房屋。

三、搭接式组合

搭接式组合箱式活动房屋是在两个箱式房屋之间利用搭接结构组成的的搭接房。这种组合方式能够有效地增加房屋的固有面积，组合成本低，灵活多变。

四、结语

箱式活动房屋是一种新型建筑产品，虽然我国在箱式活动房屋建设方面起步较晚，但是发展迅速。其安装简便、成本低廉，移动灵活的特点使它在救灾、临时建筑办公、旅游等领域发挥了很大的作用。随着建筑业的不断发展，使用者对房屋的要求也在不断提高。建造适宜居住的箱式活动房屋，将箱式活动房屋的设计与优化节能相结合已逐渐成为研究热点。如通过使用绿色环保的新材料增加其墙板保温性；通过安装太阳能板、风能发电等装置合理利用自然能源；通过设计房屋格局来达到空间最大化利用等目的等。同时，因为箱式活动房屋的推广使用，房屋的回收再利用问题也应得到重视，通过改造更新，旧箱式房屋资源可以被整合再利用。箱式活动房屋作为新兴建筑行业的产物，在未来会有良好的发展前景，而构建灵活性高，功能完备且舒适度高适宜居住的可重复利用箱式活动房屋才是研究的终极目标。