箱式模块化建筑细部设计——雄安市民服务中心企业临时办公区建筑细部剖析 ＊

梁丰 陈谋朦 宋旻斐

雄安，一座“未来之城、创新之城、绿色之城”，被赋予人们对未来城市最美好的展望。雄安市民服务中心作为雄安新区启动的第一个项目，其设计理念和建造方式对整个新区建设具有重要指导意义。

雄安市民服务中心项目面临的情况较为特殊。一方面，设计时定位为临时建筑，预计使用期仅10年；另一方面，作为新区示范项目，必须以高标准进行设计建造。此外，项目还面临冬季施工、工期紧张等具体问题。因此，传统建造方式无法满足本项目的诸多要求。于是我们进行了一次全新的探索，采用“集成化的模块体系”“工厂化的加工方式”“拼装式的施工模式”进行建造。

这种建造模式是将建筑分解为一个个高度集成化的模块单元，结构、设备管线、内外装修在工厂预加工，现场只需进行简单的拼装组合即可。工业化的工厂加工可以有效控制建筑的质量和品质，同时实现批量生产，保证建筑工期；每个模块单元自成体系，当建筑完成其“临时性”的历史使命时，模块之间可以重新组合、再次利用，减少建筑垃圾。

“模块单元”在广东江门的工厂生产，经过海运和陆运到达施工现场。单元最大尺寸控制在12m～4m～3.6m，称为箱式模块化建筑，由于单个模块的特征和“集装箱”相似，因此也有一个通俗的名字——集装箱建筑（图1）。这种高度集成化、工业化、装配式的建筑模式不仅契合了项目的诸多要求，也与国家所倡导的建筑发展方向相一致。在设计之初，方案以“单元化”作为出发点，布局和造型遵循模块化设计语言；在建筑构造的细节处理上也做了更深入的研究，探索出了一套适合“模块化”建筑体系的设计方法，满足全新的“工厂生产—现场组装”的施工模式。

1 模块单元示意图

1 外墙细部处理

1.1 建造模式选择

建筑外墙有两种建造模式，第一种是待模块单元现场组装完成后，由幕墙施工单位统一进行外墙施工安装；第二种是在工厂生产模块阶段将外墙安装到位，之后运抵现场直接组装，节约施工时间。因此，考虑到较短的建设工期，本项目选择第二种建造模式。

1.2 立面设计

建筑外墙由水泥纤维板、玻璃、金属板按比例组合而成。单元开间为4m，幕墙以800mm为模数设计。考虑到模块化单元间的施工缝，一个典型的幕墙单元由中间3组800mm和两端785mm的幕墙板构成。800mm幕墙板分为五种基本样式：浅灰、中灰、深灰水泥纤维板单元和玻璃-金属、玻璃-绿化单元（图2,3）。通过五种样式进行排列组合，形成四种模块化单元的典型立面形式，便于工厂生产安装。其中三种水泥纤维板的构造做法相同，室外部分由外到内为：12mm水泥纤维板、铝合金龙骨、9mmCFC板、防水透气膜、100mm岩棉、9mmCFC板，室内部分则根据房间功能确定墙体做法。这样的构造做法确保了幕墙在工厂的大规模生产，减少了工地现场安装的工作量，提高了施工质量和速度。

2 立面单元示意图

3 集装箱结构外挑绿化罩架构造图

1.3 细部构造

由于箱式模块化建筑不同构造单元之间存在许多连接部位，因此在确保外形美观的同时，还需要解决保温、防水等技术问题。设计突出横向拼缝，弱化竖向拼缝，确保建筑在水平方向的整体性，在竖直方向形成明确的楼层关系，突出尺度感与模块化设计语言。竖向拼缝仅20mm，先用发泡聚氨酯填充缝隙，避免出现冷桥，之后嵌扣35mm灰色铝合金扣板来解决防水问题，同时使拼缝与两侧灰色水泥纤维板融为一体。为突出水平向拼缝，调整外墙水泥纤维板高度，使上下两层墙板间距控制在200mm，在其中填充保温棉，外侧覆2.5mmC形铝单板，形成一条横向贯通的水平带，使建筑的外观效果符合设计初衷（图4）。

4 模块单元拼装构造示意图

2 模块化单元室内细部处理

每个模块化单元的结构都可看作独立长方体框架（图5），其中顶部、底部均由主梁和次梁框架构成。楼面和顶棚的施工在工厂完成，其构造做法与传统建筑有很大差别。楼面固定在底部结构上方，做法为：在底部钢梁上铺贴两层20mmCFC板，再根据房间具体功能选择楼面层做法，例如酒店区域为地毯，办公区域为PVC，卫生间为地砖等。顶棚固定在顶部结构下方，做法为：在顶部次梁下安装防火石膏板，其间填充50mm岩棉板。表层根据房间具体功能选择做法，例如办公区采用颗粒状黑色漆涂层玻镁板，走道及门厅等公共区采用铝扩张网吊顶，卫生间等有水房间采用铝条板吊顶等（图6）。

5 建筑单元组合示意图

6 楼板构造示意图

3 屋面细部处理

拼装后的模块化单元屋顶需整体现浇屋面，这也是施工现场唯一的湿作业工作。与常规梁柱结构体系不同，由于每个单元体的内、外装均已完成，因此施工时需要更严格地控制作业过程、明确构造设计：一要防止屋面浇筑过程中混凝土砂浆渗漏到室内；二要避免女儿墙浇筑时污染外幕墙；三要确保设计达到一级防水要求。构造设计中，首先采用0.7mm聚乙烯丙纶复合防水卷材铺设在顶板（两层CFC板）之上，防止混凝土浆渗漏。防水卷材之上依次为现浇钢筋混凝土楼板、DS砂浆找坡层、找平层、防水层、保温层、隔离层。屋面面层根据实际需求，有木条板屋面、卵石屋面等不同做法。屋面边缘设置排水沟，沟中铺卵石，沟内设置雨水斗，雨水经外墙雨水立管排入场地。

4 建筑降板及露台细部处理

模块化单元为矩形钢框架中加设主次梁的结构形式。对于一般功能房间，设计中使模块结构底部次梁与主梁顶面齐平，方便楼面面层施工。对于有水及其他需要降板的房间，设计中则使模块结构底部次梁与主梁底面齐平，利用主梁与次梁的高度差形成结构降板。

为了丰富建筑外观，突破箱式模块化建筑过于整齐、单调的形体轮廓，设计多处、多方向的悬挑露台。鉴于建筑主体模块单元的尺寸已达到最大值，因此露台需采用独立的模块单元（图7），待主体模块单元吊装完成后，再进行安装。为了保证露台的正常排水，室外露台采用架空木条板楼面。在构造设计中，将底部结构主、次梁底部做平，降低了结构板标高，确保露台的常规排水设计。

7 建筑露台8 模块单元与混凝土基础交接处

5 模块化单元与混凝土基础交接设计

建筑基础部分为钢筋混凝土结构。在模块化单元安装前，需要先完成钢筋混凝土基础的浇筑施工。由于场地标高较低，因此抬高基础、提升建筑室内外高差成为解决建筑防水的重要措施之一。而高出地面的基础，又成为了外立面的组成元素，设计将外墙与底层基础做了特殊处理。底层基础露出地面，且向内退入一定距离，建筑外墙悬挑于基础之外，使上层建筑形象更为突出（图8）。同时基础围合出的底层架空空间内设置设备夹层。混凝土基础将上层各模块化单元固定于大地上，使各部分成为一个整体（图9,10）。

9 集装箱结构首层与楼板交接处构造

10 集装箱结构设备管廊与楼板交接处构造

6 结语

雄安市民服务中心企业临时办公区项目中进行的“箱式模块化建筑”探索，为装配式建筑提供了新思路和新经验。在这次实践中，我们边学习、边设计，并且从方案设计阶段就与施工单位、制造厂家进行了深入的配合，共同研究模块尺寸、推敲构造节点、优化连接体系，为整个项目的顺利实施奠定了坚实的基础。“箱式模块化建筑”的造型和空间并不复杂，但因其与传统建造逻辑不同，因此仍有很多问题值得推敲、研究和总结，尤其是面对高质量建设需求时，建筑细部的设计将会花费很大精力。希望此次对项目经验的整理、归纳，能够对未来装配式建筑的设计起到一定借鉴意义。

项目名称：雄安市民服务中心企业临时办公区

业主：河北雄安市民服务中心有限公司

建设地点：河北省保定市容城县

项目负责人：崔愷、任祖华

设计团队：梁丰、庄彤、朱宏利、王俊、陈谋朦、盛启寰、邓超、朱巍（建筑）；刘长松、丁路通、任乐明、孔维伟、白倩楠、王海波、武晓敏、张兰英、蔡玉龙（结构）；刘志军、李仁杰、张越（给排水）；张英杰、张思健（暖通）；裴韦杰、杜建勋（电气）；路建旗、李爽、王炜（总图）；

室内设计：韩文文、饶劢、彭典勇

总建筑面积：3.6万m

设计时间：2017.06

建成时间：2018.04

摄影：张广源

1-6,9,10 作者自绘

7,8 张广源摄影