模數協調

模數的應用自古希臘起就存在於建築設計及建造過程中，至近代，其在建築行為中的重要性更為突出，成為工業化建築發展的基本技術手段之一。模數的存在價值除了建築模塊化與標準化所帶來的經濟意義與社會意義，還在於模數手段對建築形式感的可操作性，而後者往往被人們所忽略，甚至被誤解為限制了建築的形式美。科學的模數協調體系，可以提升模數對於新型工業化建築的價值與意義。　 ^[1] 

現代建築模數有清晰的發展脈絡，大致經歷了數列應用、擴大模數應用、模數協調應用、模數協調和模數網格的應用等幾個階段。 ^[2] 

模數協調是指一組有規律的數列相互之間配合協調的學問。假如繞開具體模數與模數數列的數值確定，模數協調實際上就是將很多的建築構配件按照某種規則尺寸來協同生產，並遵循同一規則有組織地把它們放置在一個三維空間之內。傳統工業化建築的模數應用主要是預製構件（牆板、樓板等大模塊）的尺寸確定和定位，以及擴大模數網格對建築開間、進深、層高等數值的控制。與傳統工業化建築相比，新型工業化建築的部件（分部件）種類多、構造更為複雜，在設計階段就要解決各種部件（分部件）之間的模數協調關係；同時，更加關注“小模塊化”的內裝、外裝體系，以提高建築的綜合品質。因此，較之以往，新型工業化建築的模數協調應用有所突破，通過“體系”的建立，實現結構體系和裝飾體系之間，以及各種部件、分部件之間模數的協調。

“支撐體”（Support）來源於荷蘭的開放建築（Open Building）理論，在日本，演化為 SI 體系的“骨架”（Skeleton）。無論是 SI 體系，還是 PC 體系，都試圖把結構支撐部分從建築其他部分分離出來，以謀求更加可變的建築內部空間。

當把建築看作是三維座標空間中三個方向均為模數尺寸的模數空間網格時，這一空間網格在新型工業化建築中可被設定為模數協調體系的第一層級——支撐體空間網格。支撐體空間網格在三個空間方向上的模數可以不等距，層高以基本模數1M（模數）進級，開間和進深以擴大模數6M和3M進級（如圖1所示）。

支撐體結構部件主要指梁、柱或板等，它們通過預製裝配或現澆的方式連接成符合空間網格參數的建築框架，從而形成模數化的支撐體和單元內部空間框架。支撐體結構部件的尺寸應符合模數要求，其中梁、柱的長度方向和板的長度、寬度宜以1M、3M或6M進級，樑柱截面尺寸和板的厚度宜以1M、1/2M或1/5M進級。起固定、連接結構部件作用的分部件在三個維度上的參數宜以1/2M、1/5M、1/10M進級。

支撐體空間網格可以分解為數個獨立的單元，這些單元可被設定為模數協調體系的第二層級——單元空間網格（圖2）。新型工業化建築的空間單元是可變的。在建築的長壽命使用過程中，人們對建築空間的需求會改變，在不改變建築支撐體結構的情況下，可根據需要改變單元空間的形態和尺寸。

雖然在尺度上小於支撐體空間網格，但是單元空間網格的框架仍然是由支撐體結構部件（含分部件）連接裝配形成。相鄰單元空間網格之間通過空間分隔部件的安裝形成隔牆、樓板，從而形成具有相對獨立性的空間單元。以住宅建築為例，逐層分解的單元空間網格與住宅單元、住宅户型、房間等空間單位相對應。如圖 2 所示，逐層分解的單元空間網格參數分別以 3M 和 1M 進級。空間分隔部件的尺寸應符合模數，其中長度和寬度方向的尺寸宜以基本模數 1M 或擴大模數 n·M 進級，厚度方向宜以 1/2M、1/5M 等分模數進級。

新型工業化建築需要在支撐體最外層的框架上裝配外裝部件，以形成建築外圍護結構；而在單元空間內部，內裝部件需裝配於各空間界面。上述外圍護結構所形成的界面，以及內部空間界面，安裝內裝或外裝部件都在相應的二維模數網格中進行，這些二維模數網格可被設定為模數協調體系的第三層級——平面網格（圖3）。

不同的空間界面按照所需裝配部件的不同，採用不同參數的平面網格。平面網格參數按照從大到小的順序，分別以 3M、1M、1/2M 進級。內裝、外裝部件（分部件）的類型複雜，數量達到上萬種之多，在尺寸上跨度較大。除了極少數板狀部件在長度方向上的尺寸以 3M 進級以外，大部分內裝、外裝部件的尺寸以 1M 和 1/2M 進級；內裝、外裝分部件的尺寸宜以分模數 1/2M、1/5M、1/10M 進級。用平面網格進行部件的定位安裝能體現模數協調體系的應用價值。例如，北京中國銀行總部大樓的衞生間以面磚的尺寸 150 mm×300 mm 作為平面網格的參數，房間各界面的總長度均為 150 mm 和 300 mm的整數倍數，廁位、洗手池、燈具等均按此平面網格定位安裝，裝修效果完美。 ^[1] 

模數網格的設置是建築模數協調應用的前提。新型工業化建築的部件按照模數網格進行定位安裝，模數網格線起到部件定位控制線的作用。例如，在使用單、雙線混和的模數網格進行建築空間分隔部件（牆體、門、窗等）的定位安裝時，符合 1M 模數的分隔部件用同樣符合 1M 模數的雙線網格定位，部件的界面限定在網格線以內，形成符合擴大模數（如 3M）進級的模數化內部空間，為內裝部件模塊化提供了可能。

所謂優先尺寸，是指從模數數列中事先排選出的模數或擴大模數尺寸，作為優先尺寸數列。優先尺寸的實施意味着建築部件規格的數量得到控制，部件安裝更簡便易行，從而使得新型工業化建築產品實現效益最大化。優先尺寸應包括網格優先尺寸和部件優先尺寸兩類，前者是後者得以實施的基礎。網格優先尺寸是指建築支撐體空間網格、內部空間網格和平面網格等各層級網格的最優化的參數數列；部件優先尺寸是指建築專業部位或部件的最優化的參數數列。網格優先尺寸和部件優先尺寸的根本區別在於，前者的參數是指相鄰網格線之間的尺寸，後者的參數是指部件三個維度上的外緣尺寸。

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，指基準面（線）設於部件上（多位部件的物理中心線），且與模數網格線重疊的部件定位方法；界面定位法，指基準面（線）設於部件邊界，且與模數網格線重疊的方法。中心線定位和界面定位兩種方法可以混合使用。

部件通過模數網格進行定位協調，因此部件定位方法和模數網格的設置有密切關係。單線模數網格最合適中心線定位法，定位軸線與網格線重疊。如果要求部件的某一側為平整界面的模數空間時，在單線網格中，也可採用界面定位法。

雙線模數網格最適合界面定位法，部件定位軸線與雙網格線的中分線重疊，部件的界面與雙網格線重疊，以保證部件兩側的空間模數化。單、雙線模數網格也可混合設置。雙線網格用於空間分隔部件和支撐體結構部件的定位，單線網格用於內裝部件的定位。 ^[1] 

模數協調體系對於新型工業化建築設計至關重要，同時，對部件的生產、定位和安裝，後期維護和管理，乃至建築拆除後的部件再利用都有積極意義。經過半個多世紀的研究與探索，建築模數協調體系需要落實到新型工業化建築生產的全過程，以促進建築產品質量的提高和社會、經濟效益的提升。 ^[1]