一种提升群体住居品质的多功能箱体组合建筑的制作方法

本发明属于建筑设计及建筑技术领域，涉及一种群体居住的临时建筑，具体是指一种可以提升群体住居品质的多功能箱体组合建筑。

技术背景

目前我国正处于城镇化高速发展时期，每年竣工建筑面积高达15~20亿平方米，相当于西方发达国家的总和。大规模的城乡建设，造就了庞大的建筑工人群体，资料显示其人数达4000万，建设期间他们集中居住在工地活动板房；另一方面，中国（尤其是西部）是地质灾害多发地区，2008年汶川大地震造成500多万人无家可归，在政府对受灾地恢复性建设完成期间受灾群众和救灾群众不得不群体居住在临建的活动板房中。此外，部队官兵、野外工作人员、旅游爱好者都可能在某种特定条件下群体居住。总体来说，中国拥有数量庞大的临时性的群体居住需求。

目前满足群体居住的临建建筑大量为彩钢活动板房。彩钢活动板房采用标准化设计和施工，主要零部件在工厂预制，可以在现场进行快速搭建和拆除，符合临建需求、成本低廉，故得到了最普遍的应用。近年来满足群体居住的临建建筑中开始出现箱式活动房。箱式活动房在结构稳定性、隔声、热工性能等方面较彩钢活动板房有较大提升；它以单个箱体为结构单元，集成化和标准化程度更高，缩短了施工现场的建造时间。使用周期结束时，箱体整体可以运回工厂经翻新后再重新利用，箱式活动房较彩钢活动板房在技术上有所进步。

临建建筑的居住时段少则数月，多则3、5年，相比于几十年的居住，其居住时段相对较短，也因此当前针对群体临时性居住的活动房普遍关注建筑的技术性方面问题，而对于建筑的舒适性、人性化和绿色生态等方面的设计问题没有得到应有的重视。随着国民经济的增长，人们生活水平提高，现有活动房（包括箱式活动房）缺乏对群体居住者以人为本的关怀，生活配套设施简陋，缺乏公共交往空间，居住私密性没有保障等问题日益突出。以建筑工地工人住房为例，通过对建筑工人居住现状的大量调查，工人们普遍抱怨群居社区缺少群体性娱乐和社交活动，在相对较长的共同居住生活中很难建立群体归属感，苦重的体力活之外缺乏精神慰寄；透过他们在胡乱堆放且铺满灰尘的杂物空间中生存的景象已然感受不到他们做为一个独立个体的人的尊严；加之各种生活的不便，使得长期居住在这样环境中的工人对待生活的积极性被逐渐的消磨掉，继而影响到生产的积极性和效率，建筑对使用者身心健康的影响已经到了急需关注的地步。

从建筑技术的角度存在以下具体问题。

群体性住居的特点是公共活动（人与人之间的社交活动）和个人私密生活（个人的独立生活）的需求同时存在。两者在功能性质上截然相反，前者公共、外向、活跃，后者私密、内向、安静。目前不论是彩钢活动房还是箱式活动房均由独立房间重复排列构成，房间的设计以及整体建筑的功能布局都没有明确的功能分区。各种功能需求在同一空间中混杂共存，在多人共同居住中，群体之间的交往活动和个体相对独立的睡眠和休息活动彼此干扰；个人权属空间界限不明，造成群体居住中个体独立性空间丧失并且公共活动空间缺乏照管，空间秩序混乱。

做为群体住居建筑，当前活动房的通用性较差。单一的房间类型、简单的重复排列，只适用于应对同性别群体居住需求，缺乏对其他居住需求的适应性。例如在建筑工地夫妻同时做工的居住，以及灾后过渡安置中以家庭为单元的群体居住。

日常生活的配套设施不完善。建筑内没有日常用水设施，对于住在楼层的使用者来说日常生活中较为频繁的用水非常不便。

建筑布局简单，没有针对结构合理性，以及防火、促进采光通风等建筑问题的技术解决。单廊联排式的平面布局建筑开间方向长，进深方向单薄，建筑整体的结构稳定性差；当以节省占地采用最小防火间距设置两栋建筑之间的间距时，靠近平面中部房间的采光和通风的品质都不好。

存在诸多的火灾隐患。首先，由于房间内没有明确的功能分区，各种活动交织一起，工人根据生活的需要和便利私自乱拉电线，插座悬挂在床头、与易燃物品搅扰一起，存在诸多的火灾隐患。其次，单廊联排式的房间布局，建筑平面长度长，位于平面中部的房间逃生疏散距离较长，不利于火灾发生时的逃生疏散；此外狭窄的走廊，在逃生疏散时易发生拥堵。

不同活动对室内舒适性的要求不一样，所有活动在同一空间中，就不能依据不同活动需求进行有针对性的绿色建筑设计。在现有设计的基础上，如果整体提升围护结构的保温隔热性能会造成建造上的浪费；反之会导致空调能耗高，造成能源浪费。

以上普遍存在的问题，关键在于该领域还缺乏系统地从使用功能、空间布局等建筑设计角度合理优化设计、制造活动房的意识，缺乏给予该类群体住居需求以人为本的关怀。从现有的箱式活动房的发明来看，例如专利cn104594503a，提出一种集装箱房及组合式集装箱房，主要是针对提高箱体安装效率进行的改进；专利cn202157416u，公开了一种集装箱式房屋单元以及模块化群楼居住房屋，主要是针对结构可靠性及可操作性进行的改进……这些发明普遍关注于单个箱体的建构技术的创新和改进，均没有从临时性群体住居建筑功能合理性以及使用舒适性，绿色生态等方面综合解决上述存在的问题。

技术实现要素：

针对现有技术的优缺点，本发明以相同尺寸的箱体为功能单元和结构建构单元；通过分析临时性群体住居的行为及心理需求，将群体住居功能细分并且归类，并以不同箱体承载不同功能空间。个人权属空间（静）和公共活动空间（动）都得到相应的空间确定，两者同时得到兼顾并且互不干扰。将三种箱体通过特定配比和功能组合构成活动房建筑，建筑因而具有完整的群体住居功能。针对三种功能箱体进行有差别的舒适性设计，大大提升了群体住居品质，绿色节能。集成化模块式的设计及制造技术，可以灵活应对各种群体居住需求，使得活动房具有更为普遍的使用及推广价值。

具体来说，本发明通过将群体居住的活动及功能需求细分为三大类：第一类为个体独立的活动，此类活动性质安静、内向、私密。具体有睡眠、休息、更衣、阅读、冥想；第二类为群体娱乐社交活动，此类活动性质活跃、外向、公共。具体有吃饭、打牌、看电视、聊天；第三类满足日常生活中的用水需求。具体有沐浴、洗衣、晾晒、刷碗、洗漱。应对以上分类设定三种功能箱体：睡眠箱体、活动箱体、洗浴箱体。

箱体外廓尺寸与标准集装箱尺寸一致：6058mm（长）*2438mm（宽）*2896mm（高），便于运输及组装；同时方便利用旧集装箱进行改造或者在现有集装箱生产线即可生产。

以下对三种箱体展开详细说明。

（一）睡眠箱体（图2）。

睡眠箱体中部为走道，走道两侧对称布置舱体，舱体为个人的私密空间。通过将舱体进行两两并置和竖向叠置，一个箱体内放置8个舱体（图2-b）。睡眠箱体内舱体紧密布置，集约空间的设计方式节省了建筑空间，同时保障了使用的私密性和舒适性。两侧舱体开口相对布置，沟通了两侧开窗洞口，在两侧窗洞之间形成局部的通风管道，促进舱体内的自然通风。

每个舱体端部有对应的开窗，保证了舱体内部良好的通风及空气品质；窗扇为可调节开启大小的遮光窗板，可以根据个体的需求调控开窗大小。相比玻窗遮光窗板更适于睡眠箱体暗且安静的内部环境（图2-a）。

箱体外墙及遮光窗板均为品质好的保温隔热墙材，给予睡眠箱体最好的保温隔热性能。在过渡季节具有最舒适的室内温湿度环境，在极端气候期使用空调时可以大大降低空调能耗。

睡眠箱体有三种类型：入口型、中间型、尽端型（图2-f、g、h）。三种类型箱体在内部的布置完全一样。依据其所放置的位置，在外围护部分略有不同。入口型过道一端为门，另一端为洞口，中间型过道两端均为洞口，尽端型过道一端为洞口，另一端为窗。三种类型的睡眠箱体可以针对不同需求进行配比及组合。

尽端型睡眠箱体在窗的上部局部吊顶，方便安装内置风管机，方便在极端气候时期中央空调的安装和使用（图2-b）。

箱体内舱体数量可以根据需要增加和减少。一个箱体内可以设置4~8个舱体，应对从宽敞舒适到紧凑经济的空间需求（图2-i、j）；此外通过对舱体适当改变，一个睡眠箱体可以提供2个单间满足个人单独居住的需求（图2-k），或者提供一个家庭的独立居住（图2-l）。

（二）活动箱体（图3）。

活动箱体中间为开敞空间，方便根据需要灵活摆放家具，以满足各种群体娱乐活动。箱体两端设置有储藏柜，与其上的竖向百叶窗一起构成箱体两端的围护结构（图3-a）。

储藏柜由16个独立柜子构成，匹配2个睡眠箱体内的人数。柜子内部有分隔，方便私人物品（衣物行李、碗筷、洗漱用具、书籍、手机ipad等电子设备）存放及保障个人物品的安全；柜内设有插座，可以为个人使用的电子设备充电（图3-b）。

百叶窗可调节开闭。夏季和过渡季节，百叶开启促进通风，冬季或下雨时，百叶闭合保护室内环境。

活动箱体的整体结构类似亭子，整体空间开敞通透。当多栋活动房建筑并置时，各活动箱体之间利于建立关联，促进交往。并可以在活动箱体之间形成风的通道，促进通风（图3-f）。

（三）洗浴箱体（图4）。

洗浴箱体一半围合一半开敞，围合部分为独立淋浴隔间。开敞部分有盥洗台和晾衣架（图4-a、b）。

一个箱体内共有3个淋浴隔间，盥洗台有3个龙头，供32人使用。满足《宿舍建筑设计规范》规定。

考虑到此类建筑经常面临热水供应有限的状况，淋浴热水除普通的冷热水供应系统外还提供了自助式冷热水供应方式。在淋浴隔间悬挂可以自提的带有阀门的热水桶，确保任何季节，任何时间均可洗到热水澡。此外也可以避免因公共淋浴用水缺乏自我约束造成的用水浪费。

洗浴箱体内给排水管布置在地板之下，位于支撑地板的钢肋骨之间的空间间隙处，与地板肋骨及地板整体焊接，一体制作。箱体主框架外侧留有连接上下箱体给排水管的管道接口，方便箱体之间的管道连接及日后检修。洗浴箱体给排水管的设计为同层给排水，在箱体制造、运输和安装方面都提供了便利；设有热水给水管，为太阳能集热器的使用提供了技术支持（图4-c）。

综上，三种箱体中睡眠箱体具有最好的热舒适性。箱体顶部覆以架空屋顶；围护结构具有良好的热工性能；在极端气候时期辅以空调制热、制冷等技术手段，以确保住者在建筑全使用周期都能有很好的睡眠和休息；活动箱体通过覆以架空屋顶，以及可调节开启大小的百叶，可以改善箱体热舒适性；洗浴箱体不做任何改善热工性能方面的考虑。

睡眠箱体内部环境暗且安静适于睡眠及休息，促进通风的内部空间，最佳的空气品质，适宜睡眠的温湿度；活动箱体内部环境明亮适于群体活动，具有良好的通风，适宜活动的温湿度（非极端气候时期）；洗浴箱体主要满足用水的方便，良好的通风，在采光、隔声及温湿度控制等方面，均不需要做特别的设计考虑。

依据功能进行有差别的围护结构热工性能的设计及内部空间布局，既保证了活动的舒适性，又从整体上节省了建造投入。

（四）居住单元（图5）。

以上三种功能箱体以一定的数量、比例配置并按照功能分区原则组合在一起构成一个功能相对完整独立的居住单元。三种功能箱体的数量、比例及组合方式主要从经济性、防火安全性以及保障基本生活的舒适性几个方面综合考虑。

三种箱体数量及比例配置方式：2个活动箱体匹配2个睡眠箱体构成一个睡眠活动组合箱体，1个洗浴箱体同时服务两个睡眠活动组合箱体，共9个箱体构成一个居住单元（图5-a、b）。居住单元既考虑了经济性也兼顾到了生活的舒适性，在火灾逃生时的疏散距离也最适当。

三种箱体的组合方式：睡眠箱体置于组合的最外侧，为的是保证安静睡眠和独立私密的空间需求；洗浴箱体置于单元中部，方便两边的人同时使用；活动箱体置于洗浴箱体与睡眠箱体之间并且与联系上下的楼梯相连。这样的布置确保了放置于端部的睡眠箱体安静私密的空间特质，活动箱体和洗浴箱体公共性、外向性的空间特质；三种功能箱体在平面中的分布考虑了动/静，内/外，公共/私密的功能分区。因此，在将居住单元竖向叠置时，由于上下楼层为同种性质空间，所以上下楼层之间也不会相互影响。

在居住单元的底部加上基础，顶部加上屋顶以后就成为单层组合建筑。

底部基础将建筑底层架空，促进建筑底部通风，并且防潮。

屋顶是影响室内温度的一个主要因素，架空屋顶可以遮挡夏季阳光的直射，同时促进通风带走箱体顶部热量。洗浴箱体对舒适性没有特别要求，因此本发明仅在睡眠箱体、活动箱体之上设置架空屋顶。屋顶由支架和屋面两部分构成：屋面材料为隔热性能较好的夹心板材。最简便的屋面做法可以用竹材绑扎制成。竹子具有很好的遮荫效果，适于短期建筑使用要求。屋面支架与箱体模数一致，因而便于随箱体数量改变自由增加和减少。

（五）组合建筑（图1）。

将三个居住单元竖向叠置形成独栋建筑，两个相同的独栋建筑相对并置一起，在两栋建筑之间连接楼梯和平台，形成多层多功能组合建筑。

两部直跑楼梯呈剪刀式交叉分别与两边活动箱体相连。两部直跑楼梯之间设置有平台。平台既是辅助楼梯使用的交通过道，在火灾发生时可以辅助疏散，缓解拥堵；也是公共交往空间，如果放置一些小型运动器具，比如乒乓球桌，就成为娱乐运动空间。

为保证多层活动房的结构稳定性，箱体主框架按照5层的竖向垒叠高度进行结构设计，以最多三层的竖向叠置层数进行建筑建构。

本发明与现有技术相比，具有以下突出的优点。

三种功能箱体细分了群体住居功能要求，动静空间相互独立并存，互不干扰；由三种功能箱体组合而成的活动房充分满足了群体住居对建筑的功能要求，从而大大提升了群体住居品质。

功能与舒适度相关联的绿色设计。三个箱体不仅细分了群体住居功能，而且也区分并设定了不同的舒适度。据此进行箱体外围护结构的设计，提升了空间舒适性的同时，节材与节能方面比现有活动板房有显著提高。

通过空间压缩与释放的技术，在服务相同人数时，通过将睡眠空间紧凑布局（空间压缩），可以不额外增加建筑面积就提供出公共活动空间及洗浴空间（空间释放）。

集成化、模块化的箱体设计以及屋顶、楼梯等部件与箱体一致的单元模数，为箱体灵活的多重组合提供了技术支持。活动房可以针对不同需求（数量、舒适性）进行自由的组合与搭配，使得建筑能够适应不同的环境，满足更广泛的使用需求。

全方位的防火安全设计：一般情况下，睡眠、休息空间中有大量的易燃材料（衣物、被褥等），此空间内较多的用电设施易引发火灾。本设计在睡眠箱体内部不设置有任何的插头，仅提供照明用电，所有的插座及其他用电均设置在活动箱体中。活动箱体中没有易燃材料，保证了用电的安全，在源头避免火灾的发生；每层设有洗浴箱体，提供了本层火灾发生时的消防用水；此外，本活动房组合方式非常利于火灾发生时的逃生和疏散。比较相同数量的人群（192人），本组合建筑最远疏散距离为10米。而对于现有单廊式平面布局箱式活动房，按照每间住4人的三层建筑来计算，最远疏散距离为24米（图6-a）。

提供了多层次群体社交空间。活动箱体提供与其对应的睡眠箱体内成员间的活动与交往；洗浴箱体提供两边箱体成员之间的活动与交往；连接活动箱体的楼梯和平台是整层建筑人群活动的汇集空间，利于促进两栋建筑成员之间的互动和交往（图6-b）。

以节地为设计需求进行紧凑建筑布局，不影响建筑内部的采光和通风。与现有活动房相比，在应对相同使用人数、采取相同层数的条件下，本发明较活动板房的平面长度更短；同时在中部采光和通风均较差的部位为楼梯和洗浴箱体等辅助空间，因此本发明的睡眠箱体和活动箱体较活动板房有更好的采光、通风效果（图5-c）。

由于本发明为群体共同居住提供了较为完善的住居功能，因此在本发明基础上对三种类型箱体做适当的改变，就可以为灾后重建或者度假临建提供舒适的家庭用房。

附图说明

图1组合建筑外观。

图2睡眠箱体。

图3活动箱体。

图4洗浴箱体。

图5居住单元、活动板房与组合活动房平面布局采光通风比较。

图6疏散及群体社交。

图7组合建筑的建构。

图8应对不同需求的箱体组合。

图9两种典型建筑群组合。

具体实施方式

下面结合理想实例及附图，对本发明作进一步说明，由于本发明可以根据不同需要进行灵活的组合和搭配，因此本发明的实施方式不仅仅限于此。

本发明涉及的一种提升群体居住品质的多功能箱体组合建筑，包括：睡眠箱体（1）、活动箱体（2）、洗浴箱体（3）、屋顶（4）楼梯（5）、基础（6）。

本理想实例的实施分为两个阶段：工厂制造阶段：箱体及屋顶、楼梯部件的制造；现场组合和装配阶段：各部件之间的组合与拼接。

洗浴箱体、公共活动箱体、睡眠箱体的构件包括：箱体框架（7）、顶面（8）、地面（9）、外墙骨架（10）、外墙板（11）、内部分隔骨架（12）、内墙板（13）、家具及设备（14）、百叶（15）、门（16）、窗（17）。

三种箱体主体框架制作工艺相同。箱体框架为整体焊接的箱式结构。公共活动箱体、睡眠箱体的地面为钢肋骨上铺设16mm硅酸钙板；洗浴箱体的地面为钢肋骨上焊接不锈钢防滑地板；三个箱体的顶面均为标准集装箱钢板。公共活动箱体、睡眠箱体的顶面在彩钢板下再铺设一层泡沫混凝土保温隔热板。

三个箱体依照相同的建构程序在工厂进行制造和装配。以睡眠箱体为例（图7-a）：1、形成箱体框架；2、在箱体框架上焊接外墙钢骨架；3、在钢骨架内安装外墙板、地板和顶板；4、预埋线路；5、连接内部钢骨架；6、安装舱体内层墙板7、安装设备、放置家具。

组合建筑的现场搭建、实施过程大致分为三步（图7-b）：1、浇筑基础，基础由钢筋混凝土现浇成，可以是条式也可以是点式基础，对照箱体的平面放置方式及尺寸设置基础的轴线尺寸；2、基础上放置箱体，箱体角部通过连接件将箱体两两连接，并在箱体之间的缝隙处嵌入橡胶密封条；3、将屋顶支架铆接于箱体顶部框架，在支架上固定屋面。

在理想实例中，以7个箱体：4个睡眠箱体、2个活动箱体、1个洗浴箱体构成一个完整的居住单元，3个居住单元按照上述实施过程竖向叠置形成单栋建筑，将两个单栋建筑以7m的间距相对并置后，再在两栋之间安装楼梯和平台，将两栋建筑连接形成理想的多功能箱体组合建筑。

楼梯由结构框架（3）、平台（4）、梯段（5）、扶手（6）构成，所有部件在工厂制造，然后现场铆接（图7-d）。

屋顶部分由屋面和屋面支架构成。屋面支架为钢支架，倾斜角度为7度。屋面的作用是遮荫和促进箱体顶面通风，因箱体顶面有防水处理，本设计不考虑架空屋面的防水功能，本理想案例中提供的屋面是最简便的竹材料绑扎制成。屋面有尽端和中间两种类型，位于中间的屋面开间尺寸与箱体一致（3米），进深方向两侧均宽于箱体外墙轴线尺寸1米（8米）；位于尽端的屋面开间尺寸为4米，宽于箱体外墙轴线1米；进深方向两侧均宽于箱体外墙轴线尺寸1米（8米）（图7-c、e）。

多栋组合建筑在总体布局时应遵循以下的间距规定：两栋并置组合建筑，两栋之间的间距、活动房与活动房之间的间距均为8m。此间距满足最小防火间距和最小采光间距的规范要求。

受火灾疏散安全距离的限制，一个连接有楼梯的活动箱体外侧最多可以连接5个睡眠箱体。如果考虑到居住的舒适性，两个活动箱体配置4个睡眠箱体较为合适，这种配置适用于临时旅馆等，具有较高密度的居住（图8-a）。

组合建筑的箱体数量及组合方式可以根据不同的人数需求及不同的使用需求进行灵活的搭配和组合（图8、图9）。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的申请专利范围，因此凡其他未脱离本发明所揭示的理念下完成的等效改变或修饰，均应包含于本发明案的申请专利范围内。本发明的适用范围，包括建筑工人住房、救灾住房、临建旅馆、部队营房等，也可用于其他临时居住地和过渡居住用房。