箱式簡(jiǎn)易房研究

楊洋 肖婉欣

摘 要：對(duì)現(xiàn)有箱式活動(dòng)房屋進(jìn)行了調(diào)研，分析其組裝原理，依據(jù)箱式活動(dòng)房屋的結(jié)構(gòu)類(lèi)型，將其劃分為四類(lèi)：可折疊箱式活動(dòng)房屋、可拆卸箱式活動(dòng)房屋、充氣式箱式活動(dòng)房屋、伸縮式箱式活動(dòng)房屋，并探究了單體箱式活動(dòng)房屋的組合方式。對(duì)每一類(lèi)箱式活動(dòng)房屋進(jìn)行了細(xì)致地研究和分析，在介紹其結(jié)構(gòu)機(jī)理的基礎(chǔ)上探究了它的適用環(huán)境與優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：箱式活動(dòng)房屋；房屋分類(lèi)；結(jié)構(gòu)類(lèi)型；單體組合方式

箱式活動(dòng)房屋是一種可移動(dòng)、可重復(fù)使用的箱式建筑產(chǎn)品。目前，在野外露天工作、建筑工地臨時(shí)辦公、救災(zāi)及旅游等方面，都出現(xiàn)了可以滿足不同需求的箱式活動(dòng)房屋。與傳統(tǒng)集裝箱房屋相比，箱式活動(dòng)房屋靈活性高、安裝簡(jiǎn)便、運(yùn)輸成本低、可以重復(fù)使用。本文在大量深入調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，綜合歸納了箱式活動(dòng)房屋分類(lèi)的相關(guān)要素和特征，根據(jù)結(jié)構(gòu)原理，對(duì)箱式活動(dòng)房屋進(jìn)行分類(lèi)，然后分析其功能與優(yōu)勢(shì)，并討論了單體箱式活動(dòng)房屋的組合方式。

一、箱式活動(dòng)房屋的分類(lèi)

（一）可折疊箱式活動(dòng)房屋

折疊結(jié)構(gòu)是一種可展開(kāi)可折疊的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)通常具有兩種穩(wěn)定狀態(tài)：完全折疊狀態(tài)和完全展開(kāi)狀態(tài)。儲(chǔ)存和運(yùn)輸時(shí)可以保持折疊狀態(tài)，方便運(yùn)輸；使用時(shí)為完全展開(kāi)狀態(tài)，增加使用面積，在這種狀態(tài)下，通過(guò)與其他配件的配合使用，折疊結(jié)構(gòu)可視為幾何不變體系，能安全穩(wěn)定地承受載荷。

折疊箱式活動(dòng)房屋是將折疊結(jié)構(gòu)與箱式房屋結(jié)合形成的一種新型箱式活動(dòng)房屋。這種箱式房屋與普通箱式房屋相比，靈活性有很大提高。目前，這種房屋在實(shí)際生活生產(chǎn)過(guò)程中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。按照折疊方式的不同，可以把可折疊箱式活動(dòng)房屋分成：桿系折疊箱式活動(dòng)房屋、板式折疊箱式活動(dòng)房屋、索桿系折疊箱式活動(dòng)房屋。

1.桿系折疊箱式活動(dòng)房屋

桿系折疊箱式活動(dòng)房屋的特點(diǎn)是荷載作用在節(jié)點(diǎn)上，節(jié)點(diǎn)通常為鉸接節(jié)點(diǎn)或剛接節(jié)點(diǎn)。這種房屋在使用時(shí)可以先將外部框架展開(kāi)，然后在框架上搭接墻板。這種房屋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝拆卸便捷，結(jié)構(gòu)體系安全可靠。

2.板式折疊箱式活動(dòng)房屋

板式折疊箱式活動(dòng)房屋是一種組合式的箱式房屋。與其他折疊結(jié)構(gòu)相比，它安裝簡(jiǎn)便、穩(wěn)定性高、造型靈活。目前，很多板式折疊箱式房屋已被投入使用，具有較好的發(fā)展前景。

3.索桿系折疊箱式活動(dòng)房屋

索桿系折疊箱式活動(dòng)房屋的結(jié)構(gòu)受力部件主要為剛性桿和柔性索。由于拉索容易受周?chē)h(huán)境影響，因此，在安裝使用前常常需要考慮布置地點(diǎn)，結(jié)構(gòu)剛度，結(jié)構(gòu)自重，平衡穩(wěn)定體系和外形等問(wèn)題。目前索桿結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用于屋蓋。

（二）可拆卸箱式活動(dòng)房屋

可拆卸箱式活動(dòng)房屋是一種環(huán)保經(jīng)濟(jì)型箱式活動(dòng)房屋，它可以根據(jù)不同的服務(wù)對(duì)象和安裝地點(diǎn)，用不同的拆裝方式靈活進(jìn)行空間上的組合。這種房屋布局靈活、環(huán)保節(jié)約、運(yùn)輸便捷、結(jié)構(gòu)牢固、可多次重復(fù)使用。這種臨時(shí)性箱式活動(dòng)房屋已經(jīng)進(jìn)入了可工業(yè)化生產(chǎn)的階段?？刹鹦断涫交顒?dòng)房屋可分為三類(lèi)：桿式拆裝箱式活動(dòng)房屋、板式拆裝箱式活動(dòng)房屋、新型樂(lè)高式拆裝箱式活動(dòng)房屋。

1.桿式拆裝箱式活動(dòng)房屋

桿式拆裝箱式活動(dòng)房屋可以將構(gòu)成房屋骨架的梁或柱進(jìn)行拆卸安裝。它的各個(gè)構(gòu)件都可以通過(guò)工廠標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，不僅拆裝簡(jiǎn)便，也大大減輕了運(yùn)輸上的困難。這種房屋改善了傳統(tǒng)箱式活動(dòng)房安裝困難，運(yùn)輸成本高，使用壽命短的問(wèn)題，并且能夠反復(fù)多次使用，充分利用資源。

2.板式拆裝箱式活動(dòng)房屋

板式拆裝房屋是在原來(lái)的房屋骨架基礎(chǔ)之上進(jìn)行墻板的拆卸安裝，這種方式不僅可以擴(kuò)大房屋使用面積，而且能保證足夠的強(qiáng)度。實(shí)際上，這種箱式活動(dòng)房的各個(gè)部件都可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，降低了建造成本，運(yùn)輸方便，在現(xiàn)場(chǎng)容易組裝。

3.新型樂(lè)高積木拆卸式活動(dòng)房屋

樂(lè)高積木拆卸式活動(dòng)房屋是以樂(lè)高積木的拼接為原理，創(chuàng)建的一種新型箱式活動(dòng)房屋。以樂(lè)高積木為原型制成的磚塊一頭有凸粒，另一頭有可嵌入凸粒的凹孔，基于它自身的結(jié)構(gòu)，無(wú)需粘結(jié)劑和連接裝置就可以將多個(gè)單體組合以構(gòu)建不同的房屋造型。這種房屋搭建迅速，拆解再利用方便環(huán)保，靈活度高，經(jīng)常被用于建造幼兒園、游樂(lè)場(chǎng)等開(kāi)放性場(chǎng)所。目前，由丹麥BIG建筑事務(wù)所公司設(shè)計(jì)的樂(lè)高新總部大樓已經(jīng)開(kāi)始動(dòng)工。

（三）充氣式箱式活動(dòng)房屋

膜結(jié)構(gòu)是借助新型材料構(gòu)建的一種新型結(jié)構(gòu)。膜結(jié)構(gòu)與箱式活動(dòng)房屋結(jié)合構(gòu)建的充氣式箱式活動(dòng)房屋靈活簡(jiǎn)便，綠色環(huán)保，而且可以滿足快速構(gòu)建臨時(shí)大型建筑的要求。在人們的生活中，它主要可以用于建造臨時(shí)性的倉(cāng)庫(kù)、急救站、展覽館及體育場(chǎng)等。雖然我國(guó)在充氣式臨時(shí)房屋建設(shè)方面起步較晚，但是發(fā)展迅速。目前國(guó)內(nèi)常見(jiàn)的充氣式箱式活動(dòng)房屋可分成自由組裝式充氣箱式活動(dòng)房屋、附加式箱式充氣箱式活動(dòng)房屋和一體成型式充氣箱式活動(dòng)房屋三種。

1.自由組裝充氣式箱式活動(dòng)房屋

自由組裝式箱式活動(dòng)房屋包含屋頂、底板、左右墻面及前后墻面等幾個(gè)部分。各部分相互獨(dú)立又可組合使用。這種箱式房屋屋頂、左右墻面及前后墻面均可設(shè)置為充氣式，并在內(nèi)部均勻配設(shè)多個(gè)拉帶，以提高支撐力、抗壓度及強(qiáng)度。

2.附加式充氣箱式活動(dòng)房屋

附加式充氣箱式活動(dòng)房屋的充氣房屋部分通常設(shè)置在箱體外側(cè)并與箱體貫通連接，集裝箱內(nèi)設(shè)有與充氣膜結(jié)構(gòu)體填充相關(guān)聯(lián)的充氣設(shè)備和填充料，以便充氣房屋充氣。這種箱式活動(dòng)房屋可以滿足拓展現(xiàn)有房屋面積的要求，且可附加在任意現(xiàn)有箱式房屋上，使用靈活性被大大提高。

3.一體成型式充氣箱式活動(dòng)房屋

一體成型式充氣箱式活動(dòng)房屋可以通過(guò)一次充氣完成所有外部墻體的成型，占用有效體積小，未充氣狀態(tài)時(shí)的充氣肋柔軟易折疊，可以緊密地包裝儲(chǔ)存。這種充氣式箱式活動(dòng)房屋可分成外圍護(hù)結(jié)構(gòu)、屋頂和底板三個(gè)主要部分。其中，圍護(hù)結(jié)構(gòu)和屋頂可由連接于各箱面?zhèn)冗叺某錃饽＞叱錃庹归_(kāi)。該房屋具有一次成型、易于運(yùn)輸、快速搭建以及充氣模具可重復(fù)使用的優(yōu)勢(shì)。

（四）伸縮式箱式活動(dòng)房屋

伸縮機(jī)構(gòu)一般是指沿著某個(gè)軸的方向或直線方向，該機(jī)構(gòu)的總長(zhǎng)度能伸長(zhǎng)或縮短。具有這種伸縮機(jī)構(gòu)的產(chǎn)品在使用時(shí)能夠靈活伸展、收縮，不僅節(jié)省了儲(chǔ)存空間，也解決了安裝上的困難。伸縮式機(jī)構(gòu)在我們的生活生產(chǎn)中早已被大量使用，譬如自動(dòng)伸縮門(mén)、推拉窗、多塔斜拉橋的伸縮裝置等。在本文中，為了解決箱式房屋拼裝慢、運(yùn)輸困難的問(wèn)題，在傳統(tǒng)箱式房屋的基礎(chǔ)上，我們可以設(shè)計(jì)一種伸縮結(jié)構(gòu)，使其能夠任意伸縮，以達(dá)到安裝簡(jiǎn)便，居住便捷的目的。同時(shí)，我們也可以根據(jù)箱式活動(dòng)房屋的不同應(yīng)用情況，將伸縮機(jī)構(gòu)與其有機(jī)地、靈活地結(jié)合起來(lái)，形成便于運(yùn)輸、安裝的伸縮式箱式活動(dòng)房屋。結(jié)合以上對(duì)伸縮機(jī)構(gòu)和箱式活動(dòng)房屋的研究以及箱式活動(dòng)房屋的實(shí)際應(yīng)用，我們可以將伸縮式箱式活動(dòng)房屋分為平行四邊形鉸接伸縮機(jī)構(gòu)箱式活動(dòng)房屋和導(dǎo)軌伸縮機(jī)構(gòu)箱式活動(dòng)房屋。

1.平行四邊形鉸接伸縮機(jī)構(gòu)箱式活動(dòng)房屋

我們的日常生活中大多數(shù)伸縮結(jié)構(gòu)都是平行四邊形鉸接伸縮機(jī)構(gòu)，它主要利用了平行四邊形的不穩(wěn)定性。比如學(xué)校的電動(dòng)伸縮門(mén)、伸縮晾衣架等。在伸縮型箱式活動(dòng)房屋的應(yīng)用中，這種連接構(gòu)件可用在內(nèi)外箱體的連接中。當(dāng)平行四邊形沿長(zhǎng)對(duì)角線方向伸張時(shí)，內(nèi)箱體隨之伸出；當(dāng)平行四邊形沿短對(duì)角線收縮時(shí)，內(nèi)箱體即被收回。從而使內(nèi)箱體具有足夠的機(jī)動(dòng)性，能夠自外箱體向各個(gè)方向收合或伸張。

2.導(dǎo)軌伸縮式箱式活動(dòng)房屋

在導(dǎo)軌伸縮機(jī)構(gòu)中，導(dǎo)軌是由金屬或者其他材料制成的槽或脊，可承受、固定、引導(dǎo)移動(dòng)裝置或設(shè)備并減少其摩擦的一種裝置。導(dǎo)軌式伸縮機(jī)構(gòu)可以使它所連接的兩部分重合起來(lái)，以達(dá)到便于儲(chǔ)存、運(yùn)輸、減小運(yùn)輸空間的目的。導(dǎo)軌之間還可以采用滾輪等裝置來(lái)減小它們之中的摩擦力，從而達(dá)到無(wú)阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)。在箱式活動(dòng)房屋的應(yīng)用中，導(dǎo)軌的運(yùn)用可以使箱式房屋伸縮性更大，具有更多的活動(dòng)空間。

二、模塊化組合

模塊是指具備單獨(dú)功能、標(biāo)準(zhǔn)的界面和接口、典型的通用性，并且可以組合成一個(gè)完整系統(tǒng)的產(chǎn)品單元。這種設(shè)計(jì)在經(jīng)濟(jì)與技術(shù)上具有明顯的優(yōu)勢(shì)：可實(shí)現(xiàn)模塊標(biāo)準(zhǔn)化、便于設(shè)備的安裝調(diào)試、提高了生產(chǎn)效率、節(jié)約了設(shè)計(jì)時(shí)間以及施工簡(jiǎn)便等。模塊化組合箱式活動(dòng)房屋利用了模塊化設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)，可以在現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)自由組裝成不同造型、尺寸的箱式房屋。

三、搭接式組合

搭接式組合箱式活動(dòng)房屋是在兩個(gè)箱式房屋之間利用搭接結(jié)構(gòu)組成的的搭接房。這種組合方式能夠有效地增加房屋的固有面積，組合成本低，靈活多變。

四、結(jié)語(yǔ)

箱式活動(dòng)房屋是一種新型建筑產(chǎn)品，雖然我國(guó)在箱式活動(dòng)房屋建設(shè)方面起步較晚，但是發(fā)展迅速。其安裝簡(jiǎn)便、成本低廉，移動(dòng)靈活的特點(diǎn)使它在救災(zāi)、臨時(shí)建筑辦公、旅游等領(lǐng)域發(fā)揮了很大的作用。隨著建筑業(yè)的不斷發(fā)展，使用者對(duì)房屋的要求也在不斷提高。建造適宜居住的箱式活動(dòng)房屋，將箱式活動(dòng)房屋的設(shè)計(jì)與優(yōu)化節(jié)能相結(jié)合已逐漸成為研究熱點(diǎn)。如通過(guò)使用綠色環(huán)保的新材料增加其墻板保溫性；通過(guò)安裝太陽(yáng)能板、風(fēng)能發(fā)電等裝置合理利用自然能源；通過(guò)設(shè)計(jì)房屋格局來(lái)達(dá)到空間最大化利用等目的等。同時(shí)，因?yàn)橄涫交顒?dòng)房屋的推廣使用，房屋的回收再利用問(wèn)題也應(yīng)得到重視，通過(guò)改造更新，舊箱式房屋資源可以被整合再利用。箱式活動(dòng)房屋作為新興建筑行業(yè)的產(chǎn)物，在未來(lái)會(huì)有良好的發(fā)展前景，而構(gòu)建靈活性高，功能完備且舒適度高適宜居住的可重復(fù)利用箱式活動(dòng)房屋才是研究的終極目標(biāo)。