杭州市装配式人才公寓模块化设计探讨_龚敏.pdf

132摘要：文章以杭州市装配式人才公寓设计项目为例，着眼于当今城市发展中存在的资源浪费和青年人才居住保障问题，提出模块化设计理念，阐述项目从需求入手至设计方案总体策略，为我国装配式人才公寓设计提供参考。Abstract：Taking the design project of prefabricated talent apartment in Hangzhou as an example,the paper focuses on the waste of resources and the guarantee of housing for young talents in todays urban development,puts forward the concept of modular design,expounds the overall strategy of the project from the demand to the design plan,and assembles it for our country.Provide reference for the design of talent apartment.关键词：人才公寓；装配式；模块化；居住单元Keywords：talent apartment；prefabricated；modular；residential unit基金项目：杭州市农业与社会发展科研自主申报项目（项目编号：20191203B45）；浙江省基础公益研究计划项目（项目编号：LGF20E080006、LGF20E080016）文龚敏浙江大学建筑工程学院副教授秦政浙江大学建筑工程学院硕士研究生（通讯作者）吴璟浙江大学建筑工程学院副教授张云飞浙江轻装建筑科技有限公司工程师周关红浙江轻装建筑科技有限公司工程师DOI：10.19875/ki.jzywh.2023.02.042引言近年来，全国各新兴城市为了增强竞争力，对于青年人才的引进工作愈发重视，建设人才公寓便是有效途径。人才公寓是城市中为保障人才居住需求而建设的一种社会保障性公共租赁用房，有“政府引导，市场运作，公共管理，短期过渡，只租不售”等特点1。随着2019 年新型城镇化建设重点任务的发布，国内的各大城市先后放开、放宽了落户条件，人口限制壁垒被进一步打破，人才迁移的竞争愈演愈烈。青年人才作为城市人口迁移浪潮中的主力军，在一线和新一线城市的数量必将急速上升。青年人才对于居住生活品质需求具有较高的期望：除居住场所以及居住空间周边公共服务设施能够满足基本的生存需求之外，还需有交流、活动、休闲娱乐空间。基于青年人才财富积累速度，其具有足够的经济潜力来提升生活品质。目前国内主要城市对于青年人才的住房需求问题是通过“公共租赁用房”式人才公寓形式来进行解答。这种租赁住房建筑的“长生命周期”与上述人群的“过渡性居住周期”存在矛盾，同时由于较长的建设周期、复杂的运营更迭等原因，往往效果不佳，导致了目前大面积公共租赁房形式的人才公寓处于无人入住的空闲状态。中国城市在更新过程中，一些待建设地块由于频繁拆建、房屋动迁、资金缺乏、土地性质变更、土地权属争议等问题导致搁置，搁置期少则几个月，多则几年甚至几十年，造成资源的极大浪费。本文以杭州市装配式人才公寓设计项目为切入点，分析当前城市更新发展过程中存在的青年人才住房供需不对等、土地资源浪费等问题，提出在解决该问题上的设计理念：以模块化方式设计、装配化方式营造的装配式人才公寓设计及其在建筑模块化方面的探索。1 装配式模块化设计发展综述装配式建筑以建筑工业化生产建造为基础，将建筑模块化构件在工厂预制完成后，在施工现场装配。模块化指预制好的空间模块，从工厂运输至施工现场后搭建成为建筑2。装配式技术相比于传统建筑方式具有速度快、能耗低、效率高的优点，目前被广泛运用于住宅的建设中；而建筑模块化技术集设计、制造、搭建为一体，能够有效调节建筑生产周期和建筑质量的矛盾，使建设工期得到充分缩短，极大地节约材料与成本3。1.1 国内外研究现状就国外而言，20 世纪初盛行的现代主义风潮在结构主义的冲突和批判下提出了“少就是多”等建筑设计和结构设计原则，这使建筑模块化早期表现为一种简单直白的结构形式。总的来说，国外对于建筑模块化的研究以“盒子”体系为主：格罗皮乌斯曾主张新时代的建筑应是“既科学又实用”的，能够集中设计并且在工厂的流水线上大批量生产制造，其设计的包豪斯校舍使用的便是以功能来划分建筑模块的方式；勒柯布西耶于 1947 年提出的“抽斗式住宅”，即在框架中像插入抽斗一样插入建筑模块成为后来装配式可拆卸模块的设计母题；日本“新陈代谢”理论和集装箱改造风潮出现后，对模块化的研究逐步深入，从建筑设计到施工技术、材料科学均有了发展。我国多为宏观层面上的系统性论述，最近三十年开始展开深入研究。20 世纪 90 年代在政府的支持和号召下，我国一些高等院校和科研院所的学者和科研人员开始将模块化运用到建筑设计和施工领域，对其的研究大多从“盒子植入结构框架”开始。2006 年拼装式轻钢活动房结构安全分析及改进意见中指出轻钢结构装配式房屋问题并提出了建议；2010 年崔恺中间建筑中首次介绍并详细阐述了模块化的设计方法，且提倡使用“模块化”方法运用于建筑设计中的细节设计环节；2020 年 1 月，武汉市雷神山医院是近年来装配式模块化设计实例的典型代表：医院整体由模块化理念进行设计，于规划架构、功能布局到房间设计的宏观-中观-微观层面中贯穿始终，大大提高了前期方案设计和中后期施工的效率，只用了两周时间便完成了从设计到建成投入使用的过程，提供了优秀的实践参考经验4。1.2 总结在我国如今特殊的人口基数、城市化进程的背景下，大中型城市人口密度的增加导致了居住建筑高密度化，也间接导致了青年人口在城市中的生活压力急剧增大问题的出现。在城市的更新过程中，频繁的拆除与新建项目过程中出现的大面积的临时用地等资源浪费问题也愈发严重。因此，集约化住宅在满足人们基本居住需求的基础上，如何实现更高层次、多元化、人性化的设计，使得住宅使用者拥有更好的生活体验，以“减缓土地和资源浪费，关注青年人才生活”。2 装配式模块化设计实践本文旨在通过对居住空间设计研究，以模块化的设计思维，探究适应设计场地多样性、提高建造效率及可拆卸、提升居住生活品质等Discussion on Modular Design of Prefabricated Talent Apartment in Hangzhou杭州市装配式人才公寓模块化设计探讨133227|2023|02城市更新的问题，以实现居住模块设计的标准化、高品质，在建筑工业化的前提下，追求模块设计一体化、规模化，探索居住模块高品质设计的可能性。2.1 服务人群与功能需求本文根据对杭州市发展过程中出现的现象与问题的调查和研究，将本项目的受众拟定为来杭工作的青年人才人群。这类群体都处在一种刚毕业不久、在杭州市进行初步的工作、有购房计划但无购房能力的阶段中，需要临时居住用房来进行 3 5 年过渡的功能需求。同时，由于当下新冠肺炎疫情的影响，在社会层面上，对于短期隔离用房的需求量也在增加，此类用房的服务人群较为复杂，但其功能需求具有明显的相似性（表 1）。装配式人才公寓建筑主要服务人群大功能需求总结为三类：居住需求、交通需求、公共需求。居住需求分为基本需求以及特殊需求。基本功能包含日常休憩、餐厨、卫生、清洁、储物功能，为使用者日常居住生活中必需的功能；特殊功能指由于使用者生活习惯与工作性质不同，对于居住空间除必需功能以外的满足特殊需求的功能，如工作台等。对于使用者基本功能的需求，可以大范围地寻求共性，统一归纳解决；而特殊功能的个性化程度很高，空间形式也相对复杂5。交通需求即出入口疏散、楼梯电梯、通道等，起到居住空间至外部环境中的连接和过渡作用。公共需求即在居住和通行之外，使用者之间的交流活动发生场地的功能需求。公共需求的种类和数量随着建筑规模和服务人群的数量种类的变化而产生变化。2.2 建筑结构以及模块化组成方式在本项目中，综合考虑层数、跨数、高度与结构可行性，拟定为层数为四层，最长为十跨的独栋建筑为研究对象。底层作为公共空间模块，包含门厅、服务用房、自行车库、商业用房等；二至四层为居住空间，居住模块沿开间方向两个为一组，一组占用单廊一侧一跨的空间大小。居住模块、交通模块中的走廊、楼梯以及电梯模块因其较高的规格统一性，将其定为预制模块，工厂预制现场安装；底层的公共空间由于建筑使用过程中功能需求的变化所带来建筑不同阶段的公共空间形态变化，采用预制墙板现场拼接的构造建造方式。上述模块及结构组成建筑单体，每个建筑单体可以独立成独栋公寓建筑，也可以通过建筑支撑结构框架、连廊等连接构件模块，组合成为建筑组团和社区，以适应不同形状和大小的场地（图 1、图 2）。2.3 建筑模块确定不同的功能需求需要由不同的空间形式来回应。根据的功能需求划分空间，根据空间将建筑划分空间单元，而建筑模块便是相同属性的空间单元通过某种逻辑组合形成。上述居住功能、交通功能、公共服务功能所对应的居住空间、交通空间、公共空间皆通过居住模块、交通模块、公共模块来解决。各类模块在遵循模数化与标准化的原则的基础上，通过少规格、多组合的设计方式，以达到组合多样与预制统一的目的。2.3.1 居住模块基于对人才公寓用房使用人群及其功能的分析，我们设计了若干居住模块，满足不同模块居住人数、种类需求的多样性，并且为了满足装配式建筑“工业化”“灵活性”与“可拆卸”的需求，将不同的居住模块设置成为统一开间宽度与模块高度，只在进深长度上产生变化，以寻求居住空间多样性与模块统一性的平衡点。为了最大化空间利用效率，我们将居住模块中的功能进行复合，将相关联的功能进行组合，并通过家具或设备整合的方式落实到空间层面上，以达到节省空间、增大集约化的效果（图3）。由于厨房与卫生间都需要与水电管道进行接触并且在使用过程中会有水的参与，便将其表 1临时用房人群需求分类（表格来源：作者自绘）图 1建筑单元模块与建筑单体（图片来源：作者自绘）图 3功能复合与空间边界定义（图片来源：作者自绘）图 4不同居住模块（图片来源：作者自绘）图 2建筑规模与场地变化的关系（图片来源：作者自绘）134置于统一空间模块内，方便铺设管道和清理；由于床、厨柜、桌子等都属于较为私密的空间家具范畴，在使用过程中可以进行充分的空余空间利用，可将橱柜与床结合或橱柜与桌子结合，充分利用垂直方向的空间。定义新的居住空间模块：“厨卫模块”“起居模块”等。为了满足个性化需求，增加“弹性模块”，即留出相应的空白空间，不进行家具放置和功能定义，留给使用者自由定义其使用方式，在满足模块规格和结构统一的前提下，最大程度保证个性化需求。对居住空间模块进行设计、组合、排列和布置过后，利用不同空间模块的边界（通常有家具、隔板两种形式）进行模块之间的划分，使空间上有明显的边界（图 3）。其意义在于：使用者心理层面上对于空间边界有一定程度的识别性，通过不同空间边界来判断自身所处位置，感受不同功能空间的氛围；整齐的空间边界也会让使用者在集约型的住宅空间内产生整齐、不局促的心理感受。其中，根据使用者人数、生活状态、个性化需求不同，我们设计了若干基础居住模块选择（图 4）。（1）单人集约型居住模块，模块单元尺寸为 3310（宽）4300（长）2700（高）mm，建筑面积为 14.2m2。单人集约型居住模块为了达到节省用材、降低成本和资源消耗，也为使用者提供一个较为经济的选择，最大化集约模块内部空间，最大化提升空间利用效率。该模块入口空间处固定为一体化卫生间清洁部分，预制卫生间与冰箱、洗衣机分布在入口过道两侧，并占用同样的进深宽度：卫生间内满足马桶、洗手池、淋浴和小型储藏功能，外壁设置入口置物平台；冰箱、洗衣机依次排列在门背侧，洗衣机上空可设置顶柜。考虑到此功能使用过程中有水电参与，故将卫生间清洁部分水集中设置，电管道嵌入在模块外壁走廊侧墙内，方便水电供应。模块中间为弹性