模數(shù)協(xié)調(diào)模數(shù)

模數(shù)的應(yīng)用自古希臘起就存在于建筑設(shè)計(jì)及建造過程中，至近代，其在建筑行為中的重要性更為突出，成為工業(yè)化建筑發(fā)展的基本技術(shù)手段之一。模數(shù)的存在價(jià)值除了建筑模塊化與標(biāo)準(zhǔn)化所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)意義與社會(huì)意義，還在于模數(shù)手段對(duì)建筑形式感的可操作性，而后者往往被人們所忽略，甚至被誤解為限制了建筑的形式美。科學(xué)的模數(shù)協(xié)調(diào)體系，可以提升模數(shù)對(duì)于新型工業(yè)化建筑的價(jià)值與意義?！?/p>

現(xiàn)代建筑模數(shù)有清晰的發(fā)展脈絡(luò)，大致經(jīng)歷了數(shù)列應(yīng)用、擴(kuò)大模數(shù)應(yīng)用、模數(shù)協(xié)調(diào)應(yīng)用、模數(shù)協(xié)調(diào)和模數(shù)網(wǎng)格的應(yīng)用等幾個(gè)階段。

模數(shù)協(xié)調(diào)是指一組有規(guī)律的數(shù)列相互之間配合協(xié)調(diào)的學(xué)問。假如繞開具體模數(shù)與模數(shù)數(shù)列的數(shù)值確定，模數(shù)協(xié)調(diào)實(shí)際上就是將很多的建筑構(gòu)配件按照某種規(guī)則尺寸來(lái)協(xié)同生產(chǎn)，并遵循同一規(guī)則有組織地把它們放置在一個(gè)三維空間之內(nèi)。傳統(tǒng)工業(yè)化建筑的模數(shù)應(yīng)用主要是預(yù)制構(gòu)件（墻板、樓板等大模塊）的尺寸確定和定位，以及擴(kuò)大模數(shù)網(wǎng)格對(duì)建筑開間、進(jìn)深、層高等數(shù)值的控制。與傳統(tǒng)工業(yè)化建筑相比，新型工業(yè)化建筑的部件（分部件）種類多、構(gòu)造更為復(fù)雜，在設(shè)計(jì)階段就要解決各種部件（分部件）之間的模數(shù)協(xié)調(diào)關(guān)系；同時(shí)，更加關(guān)注“小模塊化”的內(nèi)裝、外裝體系，以提高建筑的綜合品質(zhì)。因此，較之以往，新型工業(yè)化建筑的模數(shù)協(xié)調(diào)應(yīng)用有所突破，通過“體系”的建立，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)體系和裝飾體系之間，以及各種部件、分部件之間模數(shù)的協(xié)調(diào)。

“支撐體”（Support）來(lái)源于荷蘭的開放建筑（Open Building）理論，在日本，演化為 SI 體系的“骨架”（Skeleton）。無(wú)論是 SI 體系，還是 PC 體系，都試圖把結(jié)構(gòu)支撐部分從建筑其他部分分離出來(lái)，以謀求更加可變的建筑內(nèi)部空間。

當(dāng)把建筑看作是三維坐標(biāo)空間中三個(gè)方向均為模數(shù)尺寸的模數(shù)空間網(wǎng)格時(shí)，這一空間網(wǎng)格在新型工業(yè)化建筑中可被設(shè)定為模數(shù)協(xié)調(diào)體系的第一層級(jí)——支撐體空間網(wǎng)格。支撐體空間網(wǎng)格在三個(gè)空間方向上的模數(shù)可以不等距，層高以基本模數(shù)1M（模數(shù)）進(jìn)級(jí)，開間和進(jìn)深以擴(kuò)大模數(shù)6M和3M進(jìn)級(jí)（如圖1所示）。

支撐體結(jié)構(gòu)部件主要指梁、柱或板等，它們通過預(yù)制裝配或現(xiàn)澆的方式連接成符合空間網(wǎng)格參數(shù)的建筑框架，從而形成模數(shù)化的支撐體和單元內(nèi)部空間框架。支撐體結(jié)構(gòu)部件的尺寸應(yīng)符合模數(shù)要求，其中梁、柱的長(zhǎng)度方向和板的長(zhǎng)度、寬度宜以1M、3M或6M進(jìn)級(jí)，梁柱截面尺寸和板的厚度宜以1M、1/2M或1/5M進(jìn)級(jí)。起固定、連接結(jié)構(gòu)部件作用的分部件在三個(gè)維度上的參數(shù)宜以1/2M、1/5M、1/10M進(jìn)級(jí)。

模數(shù)協(xié)調(diào)單元空間網(wǎng)格與空間分隔部件的模數(shù)協(xié)調(diào)

支撐體空間網(wǎng)格可以分解為數(shù)個(gè)獨(dú)立的單元，這些單元可被設(shè)定為模數(shù)協(xié)調(diào)體系的第二層級(jí)——單元空間網(wǎng)格（圖2）。新型工業(yè)化建筑的空間單元是可變的。在建筑的長(zhǎng)壽命使用過程中，人們對(duì)建筑空間的需求會(huì)改變，在不改變建筑支撐體結(jié)構(gòu)的情況下，可根據(jù)需要改變單元空間的形態(tài)和尺寸。

雖然在尺度上小于支撐體空間網(wǎng)格，但是單元空間網(wǎng)格的框架仍然是由支撐體結(jié)構(gòu)部件（含分部件）連接裝配形成。相鄰單元空間網(wǎng)格之間通過空間分隔部件的安裝形成隔墻、樓板，從而形成具有相對(duì)獨(dú)立性的空間單元。以住宅建筑為例，逐層分解的單元空間網(wǎng)格與住宅單元、住宅戶型、房間等空間單位相對(duì)應(yīng)。如圖 2 所示，逐層分解的單元空間網(wǎng)格參數(shù)分別以 3M 和 1M 進(jìn)級(jí)?？臻g分隔部件的尺寸應(yīng)符合模數(shù)，其中長(zhǎng)度和寬度方向的尺寸宜以基本模數(shù) 1M 或擴(kuò)大模數(shù) n·M 進(jìn)級(jí)，厚度方向宜以 1/2M、1/5M 等分模數(shù)進(jìn)級(jí)。

模數(shù)協(xié)調(diào)平面網(wǎng)格與內(nèi)裝、外裝部件的模數(shù)協(xié)調(diào)

新型工業(yè)化建筑需要在支撐體最外層的框架上裝配外裝部件，以形成建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)；而在單元空間內(nèi)部，內(nèi)裝部件需裝配于各空間界面。上述外圍護(hù)結(jié)構(gòu)所形成的界面，以及內(nèi)部空間界面，安裝內(nèi)裝或外裝部件都在相應(yīng)的二維模數(shù)網(wǎng)格中進(jìn)行，這些二維模數(shù)網(wǎng)格可被設(shè)定為模數(shù)協(xié)調(diào)體系的第三層級(jí)——平面網(wǎng)格（圖3）。

不同的空間界面按照所需裝配部件的不同，采用不同參數(shù)的平面網(wǎng)格。平面網(wǎng)格參數(shù)按照從大到小的順序，分別以 3M、1M、1/2M 進(jìn)級(jí)。內(nèi)裝、外裝部件（分部件）的類型復(fù)雜，數(shù)量達(dá)到上萬(wàn)種之多，在尺寸上跨度較大。除了極少數(shù)板狀部件在長(zhǎng)度方向上的尺寸以 3M 進(jìn)級(jí)以外，大部分內(nèi)裝、外裝部件的尺寸以 1M 和 1/2M 進(jìn)級(jí)；內(nèi)裝、外裝分部件的尺寸宜以分模數(shù) 1/2M、1/5M、1/10M 進(jìn)級(jí)。用平面網(wǎng)格進(jìn)行部件的定位安裝能體現(xiàn)模數(shù)協(xié)調(diào)體系的應(yīng)用價(jià)值。例如，北京中國(guó)銀行總部大樓的衛(wèi)生間以面磚的尺寸 150 mm×300 mm 作為平面網(wǎng)格的參數(shù)，房間各界面的總長(zhǎng)度均為 150 mm 和 300 mm的整數(shù)倍數(shù)，廁位、洗手池、燈具等均按此平面網(wǎng)格定位安裝，裝修效果完美。

模數(shù)協(xié)調(diào)模數(shù)網(wǎng)格的設(shè)置與應(yīng)用

模數(shù)網(wǎng)格的設(shè)置是建筑模數(shù)協(xié)調(diào)應(yīng)用的前提。新型工業(yè)化建筑的部件按照模數(shù)網(wǎng)格進(jìn)行定位安裝，模數(shù)網(wǎng)格線起到部件定位控制線的作用。例如，在使用單、雙線混和的模數(shù)網(wǎng)格進(jìn)行建筑空間分隔部件（墻體、門、窗等）的定位安裝時(shí)，符合 1M 模數(shù)的分隔部件用同樣符合 1M 模數(shù)的雙線網(wǎng)格定位，部件的界面限定在網(wǎng)格線以內(nèi)，形成符合擴(kuò)大模數(shù)（如 3M）進(jìn)級(jí)的模數(shù)化內(nèi)部空間，為內(nèi)裝部件模塊化提供了可能。

模數(shù)協(xié)調(diào)關(guān)于優(yōu)先尺寸

所謂優(yōu)先尺寸，是指從模數(shù)數(shù)列中事先排選出的模數(shù)或擴(kuò)大模數(shù)尺寸，作為優(yōu)先尺寸數(shù)列。優(yōu)先尺寸的實(shí)施意味著建筑部件規(guī)格的數(shù)量得到控制，部件安裝更簡(jiǎn)便易行，從而使得新型工業(yè)化建筑產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)效益最大化。優(yōu)先尺寸應(yīng)包括網(wǎng)格優(yōu)先尺寸和部件優(yōu)先尺寸兩類，前者是后者得以實(shí)施的基礎(chǔ)。網(wǎng)格優(yōu)先尺寸是指建筑支撐體空間網(wǎng)格、內(nèi)部空間網(wǎng)格和平面網(wǎng)格等各層級(jí)網(wǎng)格的最優(yōu)化的參數(shù)數(shù)列；部件優(yōu)先尺寸是指建筑專業(yè)部位或部件的最優(yōu)化的參數(shù)數(shù)列。網(wǎng)格優(yōu)先尺寸和部件優(yōu)先尺寸的根本區(qū)別在于，前者的參數(shù)是指相鄰網(wǎng)格線之間的尺寸，后者的參數(shù)是指部件三個(gè)維度上的外緣尺寸。

模數(shù)協(xié)調(diào)關(guān)于部件定位

部件定位方法有中心線定位法、界面定位法兩種。中心線定位法，指基準(zhǔn)面（線）設(shè)于部件上（多位部件的物理中心線），且與模數(shù)網(wǎng)格線重疊的部件定位方法；界面定位法，指基準(zhǔn)面（線）設(shè)于部件邊界，且與模數(shù)網(wǎng)格線重疊的方法。中心線定位和界面定位兩種方法可以混合使用。

部件通過模數(shù)網(wǎng)格進(jìn)行定位協(xié)調(diào)，因此部件定位方法和模數(shù)網(wǎng)格的設(shè)置有密切關(guān)系。單線模數(shù)網(wǎng)格最合適中心線定位法，定位軸線與網(wǎng)格線重疊。如果要求部件的某一側(cè)為平整界面的模數(shù)空間時(shí)，在單線網(wǎng)格中，也可采用界面定位法。

雙線模數(shù)網(wǎng)格最適合界面定位法，部件定位軸線與雙網(wǎng)格線的中分線重疊，部件的界面與雙網(wǎng)格線重疊，以保證部件兩側(cè)的空間模數(shù)化。單、雙線模數(shù)網(wǎng)格也可混合設(shè)置。雙線網(wǎng)格用于空間分隔部件和支撐體結(jié)構(gòu)部件的定位，單線網(wǎng)格用于內(nèi)裝部件的定位。

模數(shù)協(xié)調(diào)體系對(duì)于新型工業(yè)化建筑設(shè)計(jì)至關(guān)重要，同時(shí)，對(duì)部件的生產(chǎn)、定位和安裝，后期維護(hù)和管理，乃至建筑拆除后的部件再利用都有積極意義。經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)的研究與探索，建筑模數(shù)協(xié)調(diào)體系需要落實(shí)到新型工業(yè)化建筑生產(chǎn)的全過程，以促進(jìn)建筑產(chǎn)品質(zhì)量的提高和社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益的提升。 2100433B

建筑模數(shù)協(xié)調(diào)的內(nèi)容:

① 模數(shù)數(shù)列。在建筑設(shè)計(jì)中要求用有限的數(shù)列作為實(shí)際工作的參數(shù)，它是運(yùn)用疊加原則和倍數(shù)原理在基本數(shù)列基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。中國(guó)《建筑模數(shù)協(xié)調(diào)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(GBJ2-86)中的模數(shù)數(shù)列表,包括基本模數(shù)、擴(kuò)大模數(shù)和分模數(shù)，各有適用范圍。

② 模數(shù)化網(wǎng)格。由三向直角坐標(biāo)組成的、三向均為模數(shù)尺寸的模數(shù)化空間網(wǎng)格，在水平和垂直面上的投影稱為模數(shù)化網(wǎng)格。網(wǎng)格的單位尺度是基本模數(shù)或擴(kuò)大模數(shù)。網(wǎng)格的三個(gè)方向或同一方向可以采用不同的擴(kuò)大模數(shù)。網(wǎng)格的基本形式有基本模數(shù)化網(wǎng)格和擴(kuò)大模數(shù)化網(wǎng)格兩種。

③ 定位原則。在網(wǎng)格中每個(gè)構(gòu)件都要按三個(gè)方向借助于邊界定位平面和中線（或偏中線）定位平面來(lái)定位。所謂邊界定位是指模數(shù)化網(wǎng)格線位于構(gòu)件的邊界面，而中線（或偏中線）定位是指模數(shù)化網(wǎng)格線位于構(gòu)件中心線（或偏中心線）。

④ 公差和接縫。公差是兩個(gè)允許限值之差，包括制作公差、安裝公差、就位公差等。接縫是兩個(gè)或兩個(gè)以上相鄰構(gòu)件之間的縫隙。在設(shè)計(jì)和制造構(gòu)件時(shí)，應(yīng)考慮到接縫因素。

建筑協(xié)調(diào)內(nèi)容應(yīng)該符合的要求:

①應(yīng)用模數(shù)數(shù)列調(diào)整裝配整體式建筑與構(gòu)配件（部品）的尺寸關(guān)系，優(yōu)化建筑構(gòu)配件（部品）的尺寸與種類。

②構(gòu)配件（部品）組合時(shí)，能明確各配件（部品）的尺寸與位置，使設(shè)計(jì)、制造與安裝等各個(gè)部品配合簡(jiǎn)單，滿足裝配整體式建筑設(shè)計(jì)精細(xì)化、高效率和經(jīng)濟(jì)性要求。

英語(yǔ) module(模數(shù))一詞源出拉丁語(yǔ)modulus，原意是小尺度。模數(shù)作為統(tǒng)一構(gòu)件尺度的最小基本單位，在古代建筑中就已應(yīng)用。在古希臘羅馬建筑中五種古典柱式的高度與柱底直徑成倍數(shù)關(guān)系。中國(guó)宋代《營(yíng)造法式》規(guī)定的大木作制度,木構(gòu)件尺寸都用材份來(lái)度量;清工部《工程做法》用斗口作為木構(gòu)建筑基本模數(shù)。1920年，美國(guó)人A.F.比米斯首次提出利用模數(shù)坐標(biāo)網(wǎng)格和基本模數(shù)值來(lái)預(yù)制建筑構(gòu)件。第二次世界大戰(zhàn)期間，德國(guó)人E.諾伊費(fèi)特提出了著名的“八分制”，瑞典人貝里瓦爾等提出了綜合性模數(shù)網(wǎng)格和以10厘米為基本模數(shù)值的模數(shù)理論。當(dāng)時(shí)建筑工業(yè)化尚處在初始階段，用預(yù)制件裝配的建筑因造價(jià)過高而難于推廣。第二次世界大戰(zhàn)后，工業(yè)化體系建筑蓬勃興起，建筑模數(shù)受到重視。至60年代，建筑模數(shù)有三種理論：比米斯模數(shù)、勒·柯布西耶模數(shù)、雷納級(jí)數(shù)。這些理論對(duì)現(xiàn)代建筑模數(shù)數(shù)列中的疊加原則、倍數(shù)原理、優(yōu)選尺寸等都起過作用。從70年代起，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織房屋建筑技術(shù)委員會(huì)(ISO/TC59)陸續(xù)公布了有關(guān)建筑模數(shù)的一系列規(guī)定。建筑模數(shù)協(xié)調(diào)體系已成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化范圍內(nèi)的一種質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 。

本標(biāo)準(zhǔn)的主要技術(shù)內(nèi)容是：1、總則；2、術(shù)語(yǔ)；3、定位坐標(biāo)與優(yōu)先尺寸；4、公差與配合；5、模數(shù)網(wǎng)格；6、模數(shù)協(xié)調(diào)的應(yīng)用。對(duì)原《住宅建筑模數(shù)協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)》的磚混結(jié)構(gòu)模數(shù)協(xié)調(diào)、大板結(jié)構(gòu)模數(shù)協(xié)調(diào)等章節(jié)、條文的編制內(nèi)容和編制方法全面修訂，并相應(yīng)編制了術(shù)語(yǔ)、公差配合和模數(shù)網(wǎng)格及應(yīng)用條文。編制過程中重點(diǎn)貫徹對(duì)國(guó)際ISO標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用，并結(jié)合中國(guó)目前的具體應(yīng)用情況增加了一些實(shí)際應(yīng)用的條文。2100433B