趙秀敏 胡哲榕 石堅(jiān)韌

導(dǎo)語(yǔ)

建筑模數(shù)是建筑走向工業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化的基礎(chǔ)，是建筑標(biāo)準(zhǔn)化的依據(jù)。周藤（2006）研究認(rèn)為，在過(guò)去磚混結(jié)構(gòu)大量應(yīng)用的時(shí)代，設(shè)計(jì)師習(xí)慣于按照磚和砌塊的模數(shù)布置門(mén)窗洞口，避免大量砍磚。在構(gòu)件工廠(chǎng)化生產(chǎn)中，比如鋼結(jié)構(gòu)或者預(yù)制板結(jié)構(gòu)的建筑，設(shè)計(jì)師習(xí)慣于進(jìn)行合理排版，按照預(yù)制板的規(guī)格設(shè)計(jì)建筑的開(kāi)間進(jìn)深尺寸，減少板材和構(gòu)件種類(lèi)，來(lái)加快施工進(jìn)度，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)[1]。

1 數(shù)字時(shí)代下模數(shù)化設(shè)計(jì)背景

許牧川（2012）基于工業(yè)革命18世紀(jì)在英國(guó)的爆發(fā)，直至延續(xù)到19世紀(jì)末，工業(yè)化廣泛影響了社會(huì)的各個(gè)方面，包括建筑行業(yè)的發(fā)展和人們的城市化生活。新的動(dòng)力利用和能源分配快速改變了19世紀(jì)前的城市樣貌，新的生產(chǎn)和裝配工藝運(yùn)用，改變著當(dāng)時(shí)城市建筑的構(gòu)造邏輯、外形和材質(zhì)。多層、大跨度建筑中鋼鐵和鋼筋混凝土的使用則增加了新型建筑出現(xiàn)的可能性。工業(yè)革命不僅劇烈影響著建筑新技術(shù)的不斷產(chǎn)生，也刺激著建筑師創(chuàng)造性地將新的制造工藝運(yùn)用于新的建筑方式和構(gòu)造，同時(shí)迫使建筑師們不斷與新的設(shè)計(jì)流程保持步調(diào)一致。其中，基于模數(shù)化的單元分割的組織法原理，非常簡(jiǎn)單直接地將建筑方式與大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)聯(lián)系了起來(lái)。模數(shù)化組織法號(hào)稱(chēng)打破了19世紀(jì)以前的傳統(tǒng)的封閉的靜態(tài)空間概念，以開(kāi)放、協(xié)調(diào)、高效和規(guī)律的方式來(lái)組織空間，最終帶來(lái)了城市建筑的進(jìn)化、發(fā)展和變革。模數(shù)化原則因而在一定時(shí)期內(nèi)被建筑師們奉為現(xiàn)代建筑必需的組織條理、視覺(jué)定理和變形法則，成為現(xiàn)代主義建筑的標(biāo)志性表現(xiàn)之一。這一原則，在數(shù)字化時(shí)代，更是通過(guò)計(jì)算機(jī)的巨量運(yùn)算功能，得以衍生發(fā)展，從而生成了更多的有機(jī)的設(shè)計(jì)[2]。

戴明（2006）認(rèn)為，隨著時(shí)間的推移，計(jì)算機(jī)也逐漸成了建筑師不可缺少的設(shè)計(jì)工具，建筑師的設(shè)計(jì)方式、思維方式也在這一過(guò)程中悄然發(fā)生著變化。所以，對(duì)于信息技術(shù)條件下的建筑設(shè)計(jì)研究，不僅有助于探討信息技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域的具體應(yīng)用，也即作為一種設(shè)計(jì)工具和手段而存在的信息技術(shù)，同時(shí)也有助于探索在信息技術(shù)條件下的全新的建筑設(shè)計(jì)方式和設(shè)計(jì)理論，以便更好地理解，并最終在為人們提供符合新的時(shí)代要求的建筑，同時(shí)還能應(yīng)對(duì)各種突發(fā)情況下的社會(huì)相關(guān)問(wèn)題[3]。

BIM（建筑信息模型化）設(shè)計(jì)模式正隨著科技的進(jìn)步逐漸開(kāi)始實(shí)踐普及。傳統(tǒng)建筑業(yè)的繪圖工作以2D計(jì)算機(jī)輔助繪圖來(lái)傳達(dá)設(shè)計(jì)者的構(gòu)想，雖然增加繪圖效率，但因圖紙說(shuō)明常過(guò)于簡(jiǎn)化，導(dǎo)致信息傳達(dá)錯(cuò)誤或因猜測(cè)而產(chǎn)生錯(cuò)誤的判斷，此外若非專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域人員，較難理解與明白2D平面視圖真實(shí)內(nèi)容與意義，因此需花費(fèi)許多時(shí)間讓各工程單位相關(guān)人員完全了解大量圖紙說(shuō)明內(nèi)容，由于不同的團(tuán)隊(duì)對(duì)于圖紙說(shuō)明因個(gè)人背景與環(huán)境差異通常有不同的解讀。建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電這三項(xiàng)主要的建筑系統(tǒng)皆為獨(dú)立設(shè)計(jì)，當(dāng)大量建筑信息傳遞給項(xiàng)目其他階段參與人員時(shí)，造成參與人員對(duì)信息必須重新解讀，解讀過(guò)程中信息容易產(chǎn)生遺漏或沖突，形成信息傳遞的逆流情形。而B(niǎo)IM整合建筑物，從規(guī)劃設(shè)計(jì)至運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段，全生命周期的建筑物信息整合于單一模型，以數(shù)據(jù)庫(kù)形式及參數(shù)式組件的概念有別于傳統(tǒng)2D平面繪圖的概念及工作流程。BIM改變了現(xiàn)今建筑產(chǎn)業(yè)的普遍做法，增進(jìn)了團(tuán)隊(duì)之間的協(xié)同作業(yè)，更納入不同領(lǐng)域的信息整合。實(shí)現(xiàn)建工行業(yè)飛速發(fā)展，將土建、造價(jià)、裝配式等這些原有的信息孤島連接起來(lái)，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)共享。但大量的信息結(jié)構(gòu)被連接也會(huì)造成繁雜錯(cuò)亂的問(wèn)題，因此BIM設(shè)計(jì)模式通過(guò)模數(shù)化的設(shè)計(jì)手法對(duì)信息結(jié)構(gòu)進(jìn)行打包優(yōu)化，方便統(tǒng)籌管理項(xiàng)目整體。

其次，模數(shù)化的優(yōu)點(diǎn)常被認(rèn)為是易于復(fù)制、 刪減和替代，能夠很好地處理好各形式變換的問(wèn)題。但是，一個(gè)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)是不可能適應(yīng)各種復(fù)雜情況的，想擁有強(qiáng)大適應(yīng)性的意圖往往受限于系統(tǒng)的特定性原則。應(yīng)對(duì)錯(cuò)綜復(fù)雜的環(huán)境，模數(shù)不僅應(yīng)該包含累積重復(fù)，還應(yīng)包含不同規(guī)格模數(shù)形式的變化體。模數(shù)化的變革依賴(lài)兩方面：模數(shù)的機(jī)動(dòng)性和可衍生性。模數(shù)化可通過(guò)衍生式發(fā)展的原理，像自然生長(zhǎng)一樣，可根據(jù)環(huán)境按照一定的原理進(jìn)行變化。這使得模數(shù)化的增長(zhǎng)呈現(xiàn)非線(xiàn)性發(fā)展。在一定的生產(chǎn)規(guī)范上增加模數(shù)量，不僅能提高模數(shù)化設(shè)計(jì)的適應(yīng)性，也很大程度上控制了生產(chǎn)造價(jià)、加快了施工速度，對(duì)各種突發(fā)性狀況能靈活處理，解決社會(huì)問(wèn)題。

2 以火神山醫(yī)院建筑設(shè)計(jì)為例

章琮（2013）研究認(rèn)為，應(yīng)急建筑的歷史可以追溯到人類(lèi)開(kāi)始建造棚屋的行為,但是近代把應(yīng)急建筑單獨(dú)劃分出來(lái)自成為一個(gè)領(lǐng)域，應(yīng)急建筑的雛形是在一個(gè)漫長(zhǎng)的人類(lèi)歷史中逐漸形成的，并不是突然出現(xiàn)的一個(gè)新的建筑領(lǐng)域[4]。黃泓樺（2019）發(fā)現(xiàn)。在國(guó)內(nèi)應(yīng)急建筑又被稱(chēng)為臨時(shí)過(guò)渡房或臨時(shí)安置房等。應(yīng)急建筑在其特定功能的要求下，主要特性有短暫性和過(guò)渡性。短暫性是指使用時(shí)間較為短暫，單次使用時(shí)間和整體生命周期都比永久性建筑短；過(guò)渡性是指在過(guò)渡到永久性安置住所前，為災(zāi)民提供不同階段的臨時(shí)性庇護(hù)場(chǎng)所如帳篷和活動(dòng)板房，其時(shí)效性由重建工作的開(kāi)展進(jìn)度決定。在永久性住所建設(shè)完成前，應(yīng)急建筑需要為災(zāi)民提供遮風(fēng)避雨的場(chǎng)所，而且還應(yīng)該具備一定的舒適性，體現(xiàn)人性化關(guān)懷[5]。

火神山醫(yī)院建筑設(shè)計(jì)是在新型冠狀病毒突發(fā)狀況下，為緩解中心醫(yī)院壓力，為病患提供就醫(yī)環(huán)境與隔離病原體，快速建造的一種臨時(shí)性應(yīng)急醫(yī)院（圖1）。

圖1 火神山醫(yī)院鳥(niǎo)瞰圖

王平和劉陽(yáng)杰（2019）認(rèn)為，用預(yù)制構(gòu)件、部品、部件裝配而成的建筑就是裝配式建筑[6]。同時(shí)王佩東（2019）發(fā)現(xiàn)，隨著綠色工地、文明工地、智慧工地在建筑業(yè)中的地位不斷攀升,傳統(tǒng)施工方式已經(jīng)很難適應(yīng)綠色、環(huán)保發(fā)展要求，裝配式建筑作為在技術(shù)革命下誕生的產(chǎn)物,具有諸多優(yōu)點(diǎn),如質(zhì)量堅(jiān)固、對(duì)環(huán)境友好、能大量節(jié)省勞動(dòng)成本等[7]。建筑業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)迫在眉睫,裝配式建造作為新的建造方式應(yīng)運(yùn)而生。

建筑模數(shù)化裝配式設(shè)計(jì)是標(biāo)準(zhǔn)化的一種表現(xiàn)形式，以使建筑構(gòu)配件和組合件實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)，并使不同形式、不同制造方法和不同材料的建筑構(gòu)配件、組合件符合一定模數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)，可達(dá)到較大通用性和互換性的目的，最終實(shí)現(xiàn)加快設(shè)計(jì)速度，提高施工質(zhì)量和效率，綜合降低建筑成本?；鹕裆结t(yī)院就是非常典型的建筑模數(shù)化裝配式設(shè)計(jì)。

火神山醫(yī)院借用模數(shù)化設(shè)計(jì)高效多變的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)制定了基本模數(shù)模式，并考慮材料施工等多種方面，與施工單位溝通后采用裝配式集裝箱箱體活動(dòng)板房進(jìn)行模塊化拼接，板房形成標(biāo)準(zhǔn)單元，且接地處采用架空的方式，從而實(shí)現(xiàn)最快速的建造（圖2）。在火神山醫(yī)院開(kāi)工的第四天就可以安裝。

圖2 集裝箱式模數(shù)示意圖

模數(shù)化不僅分為材料模塊化，還有功能模塊化（如圖3—4）。

圖3 病房區(qū)模塊化功能示意圖

圖4 診療區(qū)模塊化功能示意圖

醫(yī)療建筑看似千頭萬(wàn)緒，但實(shí)際上其功能格局具有很強(qiáng)的規(guī)律性。以綜合醫(yī)院為例，其建筑功能分為門(mén)診、急診、醫(yī)技、住院、后勤保障系統(tǒng)、行政管理和院內(nèi)生活這七部分。門(mén)診、醫(yī)技、住院和后勤保障最為核心。由于門(mén)診部和住院部均與醫(yī)技部有著密切聯(lián)系，因此醫(yī)技部往往設(shè)置在門(mén)診部和住院部之間，三部分之間由一條貫通的走廊——醫(yī)療主街相互連通。后勤保障部維持整個(gè)醫(yī)院的運(yùn)行，其他部分形成輔助，共同構(gòu)成醫(yī)院完整的功能格局（圖5）。

圖5 醫(yī)院功能模塊關(guān)系圖

模數(shù)化設(shè)計(jì)也因其模數(shù)單位的相似性，模數(shù)變化的規(guī)律性，模數(shù)組合的衍生性，構(gòu)成了一個(gè)完整嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬻w系。這恰恰完美契合了醫(yī)院的功能布局?；鹕裆结t(yī)院在快速搭建的情況下又能良好地進(jìn)行空間布局，最終達(dá)到質(zhì)與量的統(tǒng)一（圖6—7）。

圖6 火神山室外流線(xiàn)圖

圖7 火神山平面功能分區(qū)圖

火神山醫(yī)院平面布局的基本要求是“三區(qū)兩通道”，三區(qū)是指清潔區(qū)、半污染區(qū)和污染區(qū)。建筑平面采用魚(yú)骨狀形式，在分區(qū)劃分時(shí)考慮到醫(yī)務(wù)人員要有自己的清潔工作區(qū)和對(duì)應(yīng)的連續(xù)通道，平面布局上正中間的一條軸便是清潔區(qū)、通道和工作區(qū)，中軸兩側(cè)的布置都是病房單元，在清潔區(qū)與病房單元之間是半污染區(qū)，病房單元中的病房為污染區(qū)，即醫(yī)護(hù)人員和病房接觸的過(guò)渡段，醫(yī)護(hù)人員的很多工作都在半污染區(qū)里完成。病人的通道是在每個(gè)護(hù)理單元的外側(cè)，因此病人通道與醫(yī)護(hù)人員的通道是各自獨(dú)立的，由此保證醫(yī)護(hù)人員不被感染（圖8）。

圖8 病房區(qū)醫(yī)患動(dòng)線(xiàn)分析圖

模數(shù)化設(shè)計(jì)規(guī)整有序的特點(diǎn)對(duì)傳染病醫(yī)院需要明確分區(qū)的設(shè)計(jì)起到了幫助，做到了區(qū)與區(qū)之間理性劃分，通過(guò)模數(shù)組合梳理出中軸通道和側(cè)軸通道，層層而下邏輯清晰，合理進(jìn)行功能分區(qū)，做到潔污分流、醫(yī)患分流，避免院內(nèi)感染。且矩形的模數(shù)不僅最大限度地增加病房量滿(mǎn)足供需，也方便了各病房的合理布局，滿(mǎn)足衛(wèi)生、日照、采光、通風(fēng)、消防等基本要求。

至于各專(zhuān)業(yè)之間的協(xié)同，火神山醫(yī)院采用BIM設(shè)計(jì)模式提高項(xiàng)目質(zhì)量和效率，減少后續(xù)施工期間的返工，保障施工工期，節(jié)約項(xiàng)目資金。BIM的價(jià)值主要體現(xiàn)在5個(gè)方面：可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性、出圖。

可視化在建筑業(yè)上作用巨大，例如，經(jīng)常拿到的施工圖紙，只是各個(gè)構(gòu)件的信息在圖紙上采用線(xiàn)條繪制表達(dá)，但是其真正的構(gòu)造形式需要建筑業(yè)參與人員自行想象。BIM提供了可視化的思路，將以往線(xiàn)條式的構(gòu)件形成一種三維的立體實(shí)物圖形展示在人們面前，使得設(shè)計(jì)師和業(yè)主等對(duì)項(xiàng)目需求是否得到滿(mǎn)足判斷更加明確、高效，使決策更為準(zhǔn)確。

在設(shè)計(jì)上，常常由于各專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)師之間的溝通不到位而出現(xiàn)各種專(zhuān)業(yè)之間的碰撞。BIM的協(xié)調(diào)性可以幫助處理這種問(wèn)題。也就是說(shuō)，BIM可在建筑物建造前期對(duì)各專(zhuān)業(yè)的碰撞進(jìn)行協(xié)調(diào)，生成協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)。

模擬性表現(xiàn)為，BIM將原本需要在真實(shí)場(chǎng)景中實(shí)現(xiàn)的建造過(guò)程與結(jié)果，在數(shù)字虛擬中預(yù)先實(shí)現(xiàn)，對(duì)設(shè)計(jì)上需要進(jìn)行模擬的一些內(nèi)容進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，例如：節(jié)能模擬、緊急疏散模擬、日照模擬、熱能傳導(dǎo)模擬等。在招投標(biāo)階段和施工階段可以進(jìn)行4D模擬，根據(jù)施工的組織設(shè)計(jì)模擬實(shí)際施工，從而確定合理的施工方案來(lái)指導(dǎo)施工。同時(shí)，還可以進(jìn)行5D模擬，實(shí)現(xiàn)成本控制。后期運(yùn)營(yíng)階段可以進(jìn)行緊急情況處理方式模擬，例如地震時(shí)人員逃生模擬及消防人員疏散模擬等。

在優(yōu)化性方面，目前基于BIM的優(yōu)化主要包括項(xiàng)目方案優(yōu)化和特殊項(xiàng)目?jī)?yōu)化。項(xiàng)目方案優(yōu)化可把項(xiàng)目設(shè)計(jì)和投資回報(bào)分析結(jié)合起來(lái)，設(shè)計(jì)變化對(duì)投資回報(bào)的影響可以實(shí)時(shí)計(jì)算，還可以對(duì)施工難度比較大的項(xiàng)目進(jìn)行優(yōu)化。

至于出圖，那更是BIM相比于CAD的最大優(yōu)勢(shì)。操作者可隨機(jī)同步提供、閱讀BIM模型內(nèi)任何專(zhuān)業(yè)、任何節(jié)點(diǎn)、任何時(shí)間段的圖紙、技術(shù)資料和文件。

在這一技術(shù)理念模式的支持下，暖通專(zhuān)業(yè)迅速精準(zhǔn)配合建筑結(jié)構(gòu)，包括凈化空調(diào)系統(tǒng)，排風(fēng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)各個(gè)區(qū)域不同空氣壓力梯度，潔凈區(qū)＞半污染區(qū)＞污染區(qū)，控制院內(nèi)空氣流通方向。給排水系統(tǒng)管材迅速而精準(zhǔn)地配合建筑結(jié)構(gòu)，選擇便于快速施工、接口牢固的管材，加快施工進(jìn)度，減少運(yùn)行期間維修量。而簡(jiǎn)潔便利的建筑模數(shù)結(jié)構(gòu)，能精準(zhǔn)快速的配合給排水、暖通空調(diào)、強(qiáng)電、弱電（包括信息網(wǎng)絡(luò)設(shè)施系統(tǒng)）、醫(yī)療氣體（尤其是氧氣）系統(tǒng)的安裝、搭建。

刁卓越（2019）發(fā)現(xiàn)，艙體在建筑設(shè)計(jì)中的運(yùn)用極為廣泛，其中集裝箱尤為出彩。無(wú)論是作為校園裝置還是商業(yè)建筑，集裝箱都發(fā)揮著獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。相較于傳統(tǒng)的建筑，從實(shí)用的角度來(lái)說(shuō)，集裝箱的承載力較強(qiáng)并且方便裝運(yùn)，便于移動(dòng)，也可以二次使用，具有可持續(xù)性；從設(shè)計(jì)的角度來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)師可把集裝箱作為一個(gè)單元體，一個(gè)模數(shù)，在此基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)。[8]集裝箱模數(shù)的使用也減少了主體結(jié)構(gòu)的搭建，在緊急情況下交叉作業(yè)，可使多項(xiàng)工序并行，盡可能縮短工期的目的（圖9）。

火神山病房區(qū)采用3 m×3 m的模組，但在局部設(shè)計(jì)上仍有瑕疵，譬如單人病房間緩沖區(qū)、病床和衛(wèi)生間應(yīng)統(tǒng)一靠墻一側(cè)，使通道成一直線(xiàn)保障流線(xiàn)的貫通，減少醫(yī)護(hù)及病患因回轉(zhuǎn)問(wèn)題產(chǎn)生的不必要的碰撞。此外，3 m模組勉強(qiáng)可滿(mǎn)足輪椅的回轉(zhuǎn)，但一旦遇到需要擔(dān)架的病患就會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，因此在縮減走道模組的前提下，應(yīng)適當(dāng)增加病房模組的尺寸（圖10）。醫(yī)技部不應(yīng)沿用病房區(qū)3 m×3 m的模組，而應(yīng)改為1.8 m×1.8 m。一方面是因?yàn)闆](méi)必要與病房區(qū)模組統(tǒng)一；另一方面，模組減小，空間布局更靈活，可以更好地適應(yīng)復(fù)雜的情況（圖11）。

圖9 集裝箱式模數(shù)化組合圖

圖10 單雙間布置及回轉(zhuǎn)問(wèn)題圖

圖11 醫(yī)技部功能布置圖

且模組化設(shè)計(jì)具有易搭建易拆除的特點(diǎn)，與火神山醫(yī)院完成使命后的后續(xù)處理十分吻合。集裝箱模式的設(shè)計(jì)本身與基地不屬一個(gè)體系，在拆除之后對(duì)原場(chǎng)地的影響幾乎沒(méi)有。這也剛好避免了發(fā)生應(yīng)急情況后對(duì)原有社會(huì)資源浪費(fèi)和破壞的問(wèn)題。

3 模組化設(shè)計(jì)應(yīng)用

目前的模組化設(shè)計(jì)著重于“模組+協(xié)調(diào)”的原則方法。就是把部件規(guī)格化、通用化，使部件可適用于常規(guī)建筑，并可滿(mǎn)足各種需求。低層輕鋼建筑不僅能夠滿(mǎn)足建筑功能要求，滿(mǎn)足承載力要求，而且節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材和保護(hù)環(huán)境，更好地滿(mǎn)足了綠色建筑的要求，真正實(shí)現(xiàn)對(duì)資源的高效利用和循環(huán)利用。它是綠色建筑的重要代表，在發(fā)達(dá)國(guó)家已被廣泛應(yīng)用。

模組化實(shí)施最重要的就是構(gòu)配件模塊的設(shè)計(jì)。杜瑋（2014）研究認(rèn)為，模組化實(shí)施主要就是構(gòu)配件加工工廠(chǎng)化，施工簡(jiǎn)便化。在設(shè)計(jì)模組化、標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)上，構(gòu)配件有一定的規(guī)律可循，并且規(guī)格較少，具備工廠(chǎng)化生產(chǎn)的條件。所謂建筑物的工廠(chǎng)化率，主要就是指建筑物的構(gòu)配件及其組合過(guò)程有多大部分是在工廠(chǎng)完成的，這是衡量建筑工業(yè)化的主要指標(biāo)。低層輕鋼建筑的工廠(chǎng)化率就非常高，它的所有建筑構(gòu)、配件都可以在工廠(chǎng)加工完成，在現(xiàn)場(chǎng)裝配完成，這樣建造房子就像組裝家具、搭積木一樣簡(jiǎn)單方便，符合工業(yè)化生產(chǎn)的要求。建筑工業(yè)化施工方法與傳統(tǒng)施工方式最大的區(qū)別就是現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)配件裝配施工，不需現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)。由于建筑構(gòu)配件均為工廠(chǎng)化加工，精度很高，所以現(xiàn)場(chǎng)施工的精細(xì)化程度也很高，誤差較小，施工效率高，可以大大節(jié)省工期，從而體現(xiàn)出較好的綜合經(jīng)濟(jì)效益。低層輕鋼建筑的現(xiàn)場(chǎng)施工更是非常便利，不需要大型施工機(jī)械，通過(guò)人工即可完成[9]。

在實(shí)際案例中，模組化設(shè)計(jì)有兩種情況。

3.1 模組適應(yīng)規(guī)范

在一定的生產(chǎn)規(guī)范下，可以適量增加模組量提高空間組合的靈活性，增加建筑對(duì)場(chǎng)地與需求的包容性?；鹕裆结t(yī)院整體采用的是3 m×3 m模組，醫(yī)技區(qū)采用1.8 m×1.8 m模組，但由于3 m×3 m模組的單一性導(dǎo)致走道等空間過(guò)大或過(guò)小?？梢栽黾?.4 m標(biāo)準(zhǔn)走道模組，這樣既符合規(guī)范，又能節(jié)省大量材料和空間，同時(shí)2.4 m的尺寸方便生產(chǎn)，并不增加過(guò)多的成本。而多了一份模組就意味著產(chǎn)生了多種模組組合的可能性。這大大加強(qiáng)了空間的合理布局和極致利用。在特殊時(shí)期物資緊張的情況下，這對(duì)人力、物力都是一種合理分配和節(jié)約。

3.2 規(guī)范適應(yīng)模組

設(shè)計(jì)始終是服務(wù)于人的，設(shè)計(jì)規(guī)范大都是從空間安全、合理、美觀等人的需求角度而設(shè)立。在應(yīng)急狀況下，為滿(mǎn)足一些必要的需求而舍棄一些次要的規(guī)范，對(duì)尺寸進(jìn)行適量的調(diào)整，最終可達(dá)到模組化設(shè)計(jì)中模組組合方式的最優(yōu)解。在火神山醫(yī)院的實(shí)際案例中，理想房間距為20 m，但出于滿(mǎn)足更多床位的應(yīng)急考慮，此次醫(yī)院設(shè)計(jì)病房樓間距為15 m。同時(shí)15 m也剛好在3 m×3 m的模組組合中，可加快模組化設(shè)計(jì)的施工速度，減少整體施工成本（圖12）。

圖12 火神山醫(yī)院樓距示意圖

可見(jiàn)，數(shù)字時(shí)代下模組化設(shè)計(jì)應(yīng)秉持模組規(guī)范協(xié)調(diào)，信息智能建造的理念。

夏海山，李敏（2019）研究認(rèn)為，這一理念主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面: 一是模組標(biāo)準(zhǔn)是建筑信息模型建立的數(shù)據(jù)規(guī)范性保證，以模組協(xié)調(diào)為輔助，為3D數(shù)據(jù)環(huán)境提供協(xié)同性保證; 二是減法式智能建造模式，為材料的零耗費(fèi)和部件的可復(fù)用提供了技術(shù)支持，同時(shí)也提高了建造效率。[10]

4 結(jié)論

BIM的意義在于完善整個(gè)建筑行業(yè)從上游到下游的各個(gè)管理系統(tǒng)和工作流程間的縱、橫向溝通和多維性交流，搭建一個(gè)或多個(gè)綜合性系統(tǒng)平臺(tái)，向項(xiàng)目投資者、規(guī)劃設(shè)計(jì)者、施工建設(shè)者、監(jiān)督檢查者、管理維護(hù)者、運(yùn)營(yíng)使用者，乃至改擴(kuò)建者、拆除回收者等不同業(yè)內(nèi)從業(yè)者，提供一定時(shí)間范圍內(nèi)的涵蓋工程各種項(xiàng)目的各類(lèi)信息，并使這些信息具備聯(lián)動(dòng)、實(shí)時(shí)更新、動(dòng)態(tài)可視化、共享、互查、互檢等特點(diǎn)。而建筑設(shè)計(jì)模組化是將這些巨量信息進(jìn)行整合打包優(yōu)化，篩選有效信息，過(guò)濾重復(fù)信息，通過(guò)模組模塊統(tǒng)籌整體。模組化的模塊，通過(guò)預(yù)制生產(chǎn)、現(xiàn)場(chǎng)裝配，將高效工作流程從設(shè)計(jì)層面延伸到施工實(shí)際層面，達(dá)到設(shè)計(jì)與現(xiàn)場(chǎng)的統(tǒng)一。特殊時(shí)期應(yīng)急建筑的設(shè)計(jì)，借助BIM+模組化裝配式的設(shè)計(jì)手法實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目全生命周期的信息化管理，并使項(xiàng)目高效運(yùn)轉(zhuǎn)迅速應(yīng)對(duì)突發(fā)情況。