整理：A叔
编辑：集装叨叨姐
摘 要
集装箱建筑作 为一种新兴的建造体系，在建造效率、经济性以及可持续性等方面展现出了巨大的潜力。对于一些面临着建造效率低、经济条件差以及建造浪费严重的地区来说，集 装箱建造体系为解决这些地区的问题提供了新的契机与可能性。可以说，即便集装箱建筑最终被证明无法作为一种主流建筑形式进行普及，这种建造体系仍然可能成 为解决某些特定问题的最佳策略。
为加深建筑行业的工作人员对集装箱建筑设计的了解与认识，本文从建筑设计的角度分析了集装箱建筑的特点，并探讨了针对集装箱建筑的设计策 略。论文针对集装箱建筑所面对的问题，说明设计者如何通过各方面的具体手段来面对这些问题。集装箱建筑所面对的问题包括建筑对功能、形式、建造效率等方面 的要求，即建筑为满足人类使用所必须具备的要素，这些要素是评价一座集装箱建筑好坏的基本指标。设计策略是实现这些要素与指标的途径，主要包括集装箱建筑 的空间策略、基本单元构件的组合策略、外围护结构的改造策略以及结构设计策略等。
本研究首先通过调查法收集了大量关于集装箱建筑的概念性介绍以及在实际工程项目中的应用案例，然后通过文献和个案研究的方法，结合个人的观 察以及定量、定性分析对所得资料与信息的主要特点与一般规律进行了归纳总结。最后通过归纳演绎和抽象概括提出了研究问题并论述了解决问题的相应策略。
论文突破了大量的普及性与概念介绍性资料，拓展了现如今对于集装箱建筑设计的研究，最终的研究成果主要包括对集装箱建筑的设计目标的确定以及设计策略的系 统性归纳，其中融合了大量的文献资料整理与工程案例分析，为今后从事集装箱建筑设计的工作人员提供了一定的参考与索引。
第一章 绪论
1.1 研究的对象、背景和意义
在物流领域中流转的集装箱， 长期使用后会产生油漆脱落、箱体锈蚀或变形等损耗，由于针对这些损耗的维修成本较高，造成了每年有大量的集装箱因箱体的完整性无法达到运输业规范的要求而 “退役”。目前全球流转的集装箱逾2400万TEU，每年从运输业淘汰的集装箱逾100万TEU。这些集装箱只有少量作为二手集装箱转卖继续用于低标准的运输，大多数还是闲置在码头，一般的处理方式为回炉炼钢，但会造成严重的环境污染。事实上，这些退役集装箱的主体框架依然良好，如果可以通过转换使用方式将这些废弃集装箱应用到其他领域，将会产生很好的生态效益。
此外，运输业与经济发展的节奏有着紧密的联系，集装箱作为一种服务于运输业的载货容器，其使用与分布情况受到了东西方贸易失衡的严重影响。据统计，每年有大约3亿只集装箱在全球流转，而在这其中有26%是由中国发出的；从亚洲发往美国的集装箱数量达1288万只，而在这其中只有大 约454万只集装箱返回发送地，致使800多万个集装箱闲置在欧美港口。将这些集装箱空置运回出发地需要产生相应的运输成本，而由于全球经济发展的不平 衡，使得在某些地区每运返一个集装箱所产生的成本比购买一个全新的集装箱还要多，因此闲置在欧美码头的集装箱有增无减。
所谓集装箱建筑， 就是把回收集装箱或新集装箱作为一种建筑组件，应用到各种类型的建筑中去，换句话说，就是使用集装箱建造房屋。通过前述的两点，可以看出集装箱建筑是一种 很好的废品回收利用方式，它可以为那些既难找到利用价值又占用堆放场地的闲置集装箱找到一条新的出路——建筑组件。可以说，集装箱建筑这种建造体系呼应了 当前全球可持续发展这一趋势。集装箱具有坚固的结构和完整的形式，能够满足各类建筑功能对于形式与结构的要求，将集装箱作为建筑组件使用，还具有以下优点：
1. 建造浪费少。集装箱房屋与砖混结构房屋相比，砖混结构房屋的施工用水量是集装箱房屋的30倍，混凝土损耗是50倍，减少施工垃圾和装修垃圾约99%。
2. 建造成本较低。二手集装箱的价格较低，如一个40英尺的标准海运集装箱价格大概为15000元，能提供约29m²的建筑面积。而要获得相同的面积，砖混建 筑的成本价格约为17400元；钢混建筑的成本价格至少为29000元。使用二手集装箱的建设成本是砖混建筑86%，是钢混建筑的52%。
3. 集装箱作为建筑组件，其标准化程度较高，具有清晰的模数化特征，能够提高设计与装配的效率。
4. 集装箱的运输与吊装十分方便快捷。集装箱能够严格适应海陆运输的要求，且箱体内还可装载其他建筑材料与构件；而针对集装箱吊装也有非常完备的技术。因此，使用集装箱建造体系能大大提升建造速度。
5. 集装箱的结构整体性好，组成的建筑坚固耐用，安全性高。集装箱建筑的承重能力达到1.7吨/平方米，抗风性达到10级，抗震等级8级，即使遇到恶劣自然灾害，箱体模块单元也不会发生粉碎性破坏。
6. 拆除简单，回收率高。集装箱建筑的拆卸对比其他结构建筑要简单许多，且拆卸下来的箱体组件还可以重复使用，回收率高达90%，大大减少了建筑垃圾的产生。
7. 有一定的耐久性。许多人认为集装箱建筑只能作为临时性过渡建筑使用，实际上集装箱建筑的使用年限可以达到30年，而通过各种维护措施，可以将集装箱建筑的使用年限提升至50年。
当然，由于受到箱体结构、材料、形式等多方面的限制，集装箱建筑也具有一定局限性，将集装箱作为建筑组件使用，必须解决以下几个方面的问题：
1. 箱体结构约束了箱体空间的体积、尺寸与形状，因此集装箱建筑在空间形式上具有一定的局限性。
2. 箱体金属外壳保温、隔热、防火性能差，需要通过对箱体外壳进行改造处理来使集装箱建筑具有足够的保温、隔热、防火性能。
3. 对吊装设备以及公路运输条件有一定的要求。
4. 作为一种新型建造体系，集装箱建筑在满足各地建筑规范的过程中可能会遇到方方面面的矛盾。此外，不少人可能对这种类型的建筑比较陌生，对集装箱建筑的接受可能需要一个过程。
集装箱建筑在建造效率、经济性以及可持续性方面的优势使得世界各地出现了越来越多的利用集装箱作为建筑组件的尝试，产生了丰富多彩的集装箱 建筑。在这一过程中，开发方、设计方与承建方都突破了种种经营与技术局限，开创了各种解决问题的方法，积累了丰富的经验。随着集装箱建筑应用范围的扩大与 建造手段的拓展，中国也逐渐出现了有专业的设计人员参与的集装箱建筑项目。但从目前的发展水平来看，中国的建筑设计从业人员对这种新型建造体系的了解与认 识尚不够全面与深入，国内项目的设计水平不高。
集装箱建筑既有着自己的优势，也在许多方面具有其局限性。本研究以集装箱建筑设计作为研究对象，希望从设计者的角度出发，探讨集装箱建筑在 功能、结构与形式上的可能性，分析集装箱建筑设计中可能遇到的各种问题，并提出相应的解决方案，让国内外的建筑设计从业人员对这种建造体系的优点与缺陷有 一个更全面和深入的了解，并掌握集装箱建筑设计的基本原理，以提高集装箱建筑的设计水平。
1.2 相关领域的研究现状
1.2.1 国外针对集装箱建筑的研究状况
集装箱建筑在国外的应用已有了一定的时间，各地出现了大量的集装箱建筑项目。有人收集了这些项目的概况与图片，并将这些信息整理成书。例如 Jure Kotnik 的 《集装箱建筑》 （Container Architecture）就是这样一本介绍性的着作，书中虽然没有针对集装箱建筑的项目开发、设计原理或建造策略作抽象的分析与概括，但对在国外出现的 一些集装箱建筑项目作了基本的介绍。
英国布莱顿大学建造环境学院的 J.D.Smith ，在完成了一篇名为“Shipping Containers as Building Components”的学位论文。论文分析了使用集装箱作为建筑构件的特点与可行性，搜集了英国以及世界上的一些使用集装箱作为建筑构件的工程实例。在 集装箱建筑的应用情况方面，作者汇集了一定数量的案例资料，通过图表的形式对不同规格、功能类型的集装箱在选用基础类型、与一般建造的结合程度以及在不同 地段的使用情况等方面进行了整理与分析。关于集装箱建筑在应用中所遇到的政策与规范问题，论文指出，目前英国尚未有专门针对集装箱建筑的规范，但作者以英 国的普通建筑规范为例，大致罗列出了集装箱建筑的设计与建造过程可能会对应到的规范条款，并从宏观上提出了应对策略。对于集装箱建筑设计的深入研究，作者 使用一种计算模型测算了标准集装箱原型与加隔热层后的U值，根据结果提出了几种构造方案，并对比了这些方案中构造结构的厚度及其对内部空间尺度的影响。文 章虽然没有给出实例应用或构造详图，但提出了使用何种材料与构造方式作为防潮、隔热或隔音层的设想，并附上了产品说明书。
国外的设计人员在集装箱建筑的尝试与探索中积累了不少宝贵的经验，一些从事集装箱建筑设计的机构与个人在实践的基础上总结了集装箱建筑设计 的方法与步骤，出版了一系列指导建筑师进行集装箱建筑设计的书籍。这类着作包括由 Alastair Gordon 与 Adam Kalkin 等人共同写作的“Quick Build: Adam Kalkin"s ABC of Container Architecture”、由 H.Slawik 写作的“Container Atlas: A Practical Guide to Container Architecture”以及由 Paul Sawyers 写作的“Intermodal Shipping Container Small Steel Buildings”等书籍。
可以看到，国外针对集装箱建筑的研究不仅有概括性的介绍，也出现了较为深入的设计与建造策略研究，这些研究涉及到了集装箱建筑的设计与建造过程中可能碰到的多方面问题。
1.2.2 国内针对集装箱建筑的研究状况
相对于国外，国内针对集装箱建筑的研究大多数停留在对概念的解释以及对现象的观察上，不少文章从集装箱建筑的特点与应用概况上介绍了这种建 造体系。如由天津大学建筑学院的贡小雷和张玉坤发表的文章“集装箱的建筑改造——一种可持续建筑的发展尝试”，文章概括性地介绍了集装箱建筑的特点，集装 箱建筑在世界上的应用现状，以及一些工程实例和先锋建筑师的尝试，简单说明了集装箱建筑的技术改造特点，展望了集装箱建筑在中国的发展前景。
在设计研究方面，香港中文大学建筑学系的柏庭卫、顾大庆、胡佩玲的着作《香港集装箱建筑》介绍了香港的民间对集装箱建筑的应用。香港繁忙的 港口的集装箱吞吐量居世界之冠，人们利用集装箱自发地进行了许多建设，这些在民间广泛采用集装箱作为临时性建筑的做法与其他地区有很大的不同。作者搜集了 大量香港的集装箱建筑案例，这些没有建筑师参与的民间建筑展现出了组合上的无限可能性以及简洁的美学。在此基础上，作者对这些案例进行了系统的整理，探究 了集装箱建筑的基本建造原理、组合变化以及形式类型等等。由于书中收集的案例多为临时性的简易建筑，因此对细部构造的研究并没有被纳入此书的内容当中。由 于集装箱建筑在国内成规模的应用尚不算多，参与的设计人员较少，因此目前对此类针对集装箱建筑设计方面的研究是比较缺乏的。
在解决集装箱建筑在建造中所遇到的难题方面，有哈尔滨工业大学查晓雄、王璐璐、钟善桐发表的文章“构建多层集装箱改造房的方法及确保其安全 性实用公式推导”，文章从建筑和结构两个方面对这一新兴的钢结构房屋进行了研究。一方面给出了以常见的用于改造的两种集装箱模块为基础的建筑组合原则；另 一方面通过对集装箱模块的合理简化得出了在建筑理论限定范围内在竖向荷载下随意搭建的多层集装箱房屋中任意柱子的轴力计算公式和保证其在水平荷载作用下的 稳定性的侧移计算公式。
另外，张玉津的两篇文章：“集装箱式活动房围护结构的保温设计”和“严寒地区集装箱式活动房的热工性能”，针对集装箱围护结构的热工性能处理进行了讨论。
从国内研究的现状可以看到，国内对于集装箱建筑的设计分析较少，缺乏全面、系统的设计研究。虽然出现了一些针对集装箱的结构安全以及箱体热工性能的讨论，但目前缺乏将此类建造问题与建筑的功能与形式设计结合起来分析的文献。
1.3 研究的重点和方法
1.3.1 研究内容重点
本论文的研究重点针对集装箱建筑在设计与建造中所要面对的各种问题，分析集装箱建筑如何通过特有的策略来满足建筑的功能、形式、建造等方面的要求。这些要求是建筑作为一种为人类生存与活动提供空间的载体所应该具备的基本要素。本文将集装箱建筑的建造问题与设计问题结合在一起来分析，希望为设计人员在指定解决问题的策略时提供参考与启发，力求站在一个全面且综合的角度，来填补国内研究对于集装箱建筑设计研究的空缺。
在对建筑的适用、安全、经济、美观等基本要素做出回应的过程中，集装箱建筑的策略与一般建筑的策略有所不同，主要体现在空间与结构的组织以及材料与构造的利用方式上。本论文针对集装箱建筑在设计中的特殊性，力求提出适用、合理的策略。论文的主要内容分为集装箱建筑的发展情况、空间利用、围护结构改造、箱体组合、结构几个部分。
论文的第二章开始首先介绍集装箱建筑在全球的应用情况，包括集装箱建筑的类型、规模以及在不同地区的分布特点。还会介绍集装箱建筑在国内外具有代表性的项目以及参与集装箱建筑的开发、设计与建造活动的主要人员。
论文的第三章和第四章将重点分析集装箱建筑中箱体空间的特点以及空间变化的可能性，由于空间的形式对使用有着重要影响，因此这部分内容是与建筑的功能问题紧密相关的。第三章的讨论针对的是单个集装箱空间的特点以及单箱体空间在建筑中能够满足哪些功能的需求。第四章将讨论如何通过多箱体空间的融合来获得更大的空间尺度与更灵活的空间形式，并列举多箱体融合空间在实际项目中的应用。
第五章的内容涉及集装箱箱体围护结构物理性能的改造，这部分内容与建筑的适用性原则紧密相关。建筑作为人类生存与活动的庇护所，需要通过其围护结构将外界的不利因素与使用者隔绝开来。集装箱建筑的围护结构改造的主要目的是赋予其良好的隔热、保温、隔音、防潮、防火等性能，其中隔热保温是箱体围护结构处理的难点，因此也成为了本章的重点讨论内容。
第六章将讨论集装箱的组合策略。使用任何一种建造体系进行建筑设计都需要熟练掌握这种体系中的基本构成元素的构成与组织原理，并在此基础上了解这些基本元素在组织中的联系与互动的多种可能性。集装箱作为集装箱建筑中基本的空间与结构单元，可以说是整个系统的主要基本构成元素之一，因此，箱体的组合策略会对建筑的功能、空间、结构、外观以及建造过程的经济性与效率产生直接或间接的影响。
第七章主要分析了集装箱建筑的结构，也就是建筑的坚固与安全性问题。这一章对箱体的组成与受力特点进行了简单的介绍，接着针对集装箱建筑在建造过程中与结构紧密相关的环节进行了讨论，包括对集装箱箱体钢板的切割改造以及箱体之间的搭接方式，最后列举了集装箱与其他构件或结构体系的结合策略。
1.3.2 研究框架图
1.3.3 研究方法
本研究的初级阶段的主要工作一方面是通过大量的文献阅读了解相关领域的研究状况，包括国内外的着作、学位论文、期刊杂志，也包括媒体渠道上的报道等等；另一方面是通过与相关领域的从业与研究人员进行沟通与访谈来评价行业的发展水平，以及政策、市场与技术层面的概况与趋势。这两方面工作的意义是帮助本研究寻找研究的切入点与关键问题，明确了研究对国内与国外相关领域的意义以及可能做出的贡献。
在确立了研究重点之后，本研究进一步搜集了大量与研究重点有关的文献与案例，并对这些资料进行了梳理与归类，归纳并总结出研究对象的主要特征以及与研究对象紧密相关的几个基本问题。在此基础上，配合个人的观察与思考，结合归纳演绎和抽象概括的方法，对问题进行了拆分，从而基本确定了论文的框架与研究步骤。
最后，对所掌握的有价值的信息根据论文的基本框架进行了梳理与规律，将相互之间具有紧密联系的内容结合在一起形成章节。
贯穿本研究的基本策略是一种提出问题、分析问题、解决问题的方法，即“是什么、为什么、怎么办”的三步走策略，无论在选题、制定研究框架与步骤、完善分支问题等多个方面都利用了这种基本的科研思路。
第二章 集装箱建筑的发展现状
集装箱建筑对因贸易失衡而闲置在世界各大码头的空集装箱提供了新的利用思路，且集装箱建筑本身在建造效率、结构效率、经济性、可持续性等方面具有种种优点，因此，集装箱建筑目前在全球的应用已经越来越广泛。集装箱建筑惊人的装配与拆卸速度以及高回收率使其特别适合那些对于场地的功能性质与使用年限有诸多不确定性的项目。而对于一般类型的建筑，集装箱建筑也能满足这些项目对于使用年限的要求。此外，集装箱箱体的标准化还适应了建筑工业化的节奏，通过发展集装箱建筑，有可能对一些地区的建筑工业化与产业化产生促进作用。目前，美国、英国、荷兰等发达国家已经将集装箱应用到各种类型的建筑之中，如商场、酒店、住宅等，出现了许多成功范例。全球每年大约有30万个废旧二手集装箱被用于建造成集装箱房屋，建筑面积超过50万平方米。
本章的内容将讨论集装箱建筑目前在国内外的发展与应用情况，一方面介绍目前集装箱建筑的常见类型、规模以及应用地区；另一方面介绍集装箱建筑建设市场的产业构成，包括项目的开发、设计以及生产建造过程中的各个角色，力求对集装箱建筑的发展现状做一个全方位的介绍。
2.1集装箱建筑的应用现状
2.1.1 项目类型
集装箱建筑出现以来，集装箱建筑的开发、设计与建造人员对集装箱建筑进行不断的摸索与开拓创新，目前集装箱建筑的应用类型已经非常广泛。根据集装箱箱体的结构与空间特点，这种模块单元最适合建造集装箱住宅、集装箱酒店、集装箱宿舍等类型的单元集合式建筑（图 2-1、2-2）。
图 2-1 伦敦 Traelodge 集装箱酒店
图 2-2 Labour hotel 集装箱酒店
通过使用空间融合与拓展的手段，集装箱空间也能满足空间变化更为多样的办公或商业空间的要求（图 2-3）。
图 2-3 由 LOT-EK 设计的北京“三里屯南楼”是一座使用了集装箱作为建筑组件的商业建筑
集装箱的外表展现出强烈的工业化特征，将这样一种特殊的运载容器应用于建筑中，其功能的转化表现出创新与突破，加上其简洁的几何体块通过组合所产生的美感，使集装箱建筑在某种程度上契合了先锋文化的创新精神。而这种气质在某种程度上契合了文化建筑的需求，因此，集装箱也可以用于建造博物馆、艺术馆、展览馆等各类文化建筑（图 2-4）。
图 2-4 挪威奥斯陆的 GAD 集装箱画廊
将集装箱作为承重构件，配合附加的大跨度梁或桁架，还能创造出大尺度的巨型空间，满足小型剧场与体育训练馆等类型的大型公共建筑的需求（图 2-5）。
图 2-5 德国汉堡的 HH Cruise Center 集装箱终点站
另外，集装箱是一种针对运输业而研发的产品，它符合各种运输系统的要求，因此，用集装箱还可以建造各种规模的可移动建筑，这些可移动建筑可以被快速装配或拆除，随时变换服务地点，为各类移动住宅、服务装置、巡回展览空间和商业空间提供了有效的解决方案（图 2-6）。
图 2-6 由 LOT-EK 设计的 Uniqlo 可移动集装箱零售店
英国布莱顿大学建造环境学院的 J. D. Smith 在其论文“Shipping Containers as Building Components”中对集装箱建筑在英国的应用类型进行了分析（见表 2-1）。从表 2-1 中可以看出，集装箱建筑在英国的应用类型非常广泛，不仅能满足居住与商业建筑的要求，还可以用于教育、文化、活动等各类公共建筑。而由于集装箱箱体的结构尺寸与空间特点，集装箱建筑在居住类建筑建筑中应用最为普遍。由于英国是使用集装箱建筑最多的国家之一，因此这项研究数据对集装箱的应用类型分析具有很好的参考价值。
表 2-1 集装箱建筑在英国的应用类型细分
本文素材来源于网络,如有侵权,请联系作者删除!
