还在上学的时候，老师布置了一项设计作业：设计学生宿舍，要求是模块化建筑，能量消耗少，施工周期短。各种百度+google之后我们选择了集装箱建筑，既有创意又施工简单。
在这里就简单介绍一下我们设计的集装箱学生宿舍，由于是学生时代设计的作品，现在看起来有些幼稚，其中有不合理或者需要补充的地方欢迎各位读者在后台留言讨论哦。
OSLO BOX
挪威奥斯陆学生宿舍
1—建筑概念设计
奥斯陆是挪威的首都和第一大城市，同时也是挪威的主要港口。设计的灵感就来自于奥斯陆港的集装箱。
Oslo box由48个40ft标准海运集装箱组成，回收的集装箱主要经过3点改造：
涂色——黑/白/米黄
用玻璃代替原来集装箱两端的铁皮
两端连接两块悬挑板作为阳台或走廊
标准层平面图
每个集装箱被分成两个房间，每层有16个房间
2—环保设计理念
第一点也是最重要的一点！集装箱是回收来的
当然，不是所有回收的集装箱都可以用，还是要求控制集装箱质量的，例如：没有大面积的腐蚀（小于5%）、没有大的压痕、角柱等主要受力构件没有弯折或者缝隙、焊接处没有缝隙、集装箱之前没有用于装载有毒有害物质等等。
第二点当然就是绝佳的保温系统，在之前的文章（3分钟了解被动房）中已经介绍了保温对于建筑的节能至关重要。为了减少保温层在集装箱中占用的空间，使用了VIP保温板（Vacuum Insulation Panel）。
经过计算，这个保温系统的U值仅为0.15W/m2k，欧洲规范要求外墙保温系统U值最大为0.21W/m2k，而被动房要求外墙保温U值为0.12W/m2k。这样暖气费可以节省不少呢～
3—结构设计
竖向荷载
集装箱主要由角柱和测梁受力，可以假定是一个框架结构。假设角柱承担竖向荷载，角件承担剪力。
由于底层集装箱承担了所有的竖向荷载，这里只需要验算底层角柱的竖向承载力即可。
竖向荷载传递简图
集装箱的角柱截面并不是矩形，而是...像下面画的这种形状。
荷载的计算步骤在这里就不罗列啦，下面是验算角柱时所用到的公式，需要注意的是，角柱除了承受竖向荷载外，还承担了悬挑板造成的弯矩。
正截面受压验算（根据欧洲规范Eurocode3）
NEd — 轴力设计值
γM0 — 安全系数，Eurocode3中规定为1.15
Mz,Ed —弯矩设计值，即悬挑板处弯矩
eNz — 轴力沿z轴的偏心距，这里假设是轴心受压=0
y、z两个方向屈曲验算（根据欧洲规范Eurocode3）
χx、χy — 截面削弱系数
NRk — 受压承载力设计值
Mz,Rk — z轴方向弯矩承载力设计值
γM1 — 安全系数1.15
kyz、kzz — 相互作用系数，根据查表取得
梁上荷载
集装箱的上侧梁和下侧梁通过侧面波纹板连接，可以假设上侧梁、下侧梁以及侧面波纹板为一深梁，共同受弯。
承载力极限状态验算以及正常使用极限状态验算就不用多说啦～
Mc,Rd—受弯承载力设计值
MEd—跨中弯矩设计值
U—梁上均布荷载
倾覆验算
倾覆验算以及侧向位移主要考虑了风荷载的作用。
要保证风荷载造成的倾覆力矩小于重力作用的力矩哦～
侧向位移
验算侧向位移时，假定两根角住与侧面波纹板共同变形，即
验算风荷载作用下侧向位移
角件的刚度很大，因此假设在角件连接处没有位移发生，那么整个建筑最大位移即为6倍的单个集装箱的位移。
加固框架
这次使用的集装箱将前后端的铁皮用玻璃取代了，刚度有所减小。在前后两端的玻璃外边框安装了加固框架用来抵抗水平力哦～
加固框架为箱形截面
材料为和集装箱大部分构件相同的Corten A 钢
加固框架则可以看成底部铰接的门式框架进行验算：
加固框架的手算简直太多步骤了，简单来说就是三个字：图乘法！（在实际力作用下的弯矩和在单位力作用下的弯矩相乘然后除以截面的刚度，再把三个杆件的位移相加。不得不说结构力学还是要好好学啊）
可靠连接
最后一步，验算上下层集装箱直接是否有可靠的连接：
角件的螺栓是抵抗水平力的主要构件
螺栓等级为8.8 M20
计算可的受剪承载力为Pv=29.7kN
完全可以抵抗在Oslo的风荷载
好啦，通过上面五项结构的验算可以得出结论：六层的集装箱宿舍是安全的！
其实，国际标准的规定中（ISO Standard），海运集装箱要求能堆积七层并且连接足够可靠，在海上运输时不会倒。由此可以看出，通过堆积集装箱，七层都是没有问题的哦～
ISO：1492
对于集装箱的尺寸以及各种要求通过的试验，包括堆积、提升、各部位的强度、侧向刚度等等，在进行集装箱建筑设计之前很有必要研究一下
4—施工过程
集装箱加工
集装箱加工的主要步骤见下图
在去掉原有端门的时候需要先移除集装箱的门铰链。
集装箱的端门并不是全部去掉，而是去掉窗户大小的面积，同时也要使用模版保证切割大小的一致。为了维持原有的刚度，加固框架也是必不可少的哦～
集装箱模版以及安装位置
同时也需要为集装箱留出管道的空间：
集装箱预留管道位置
下一步就是安装加固框架啦～
加固框架以及尺寸
每个集装箱保温系统的安装都不太一样，为了节约材料，只在与外部接触的墙壁以及屋顶、地面上安装保温。像一个棉被把整个建筑包裹起来：
集装箱根据编号来安装不同面积的保温系统
1—安装侧面和顶面VIP
2—安装侧面VIP 底面XPS
3—安装底面XPS
4—安装顶面VIP
5—安装侧面VIP
6—不安装保温
由于VIP不可以打孔，也就是说不能用钉子直接固定，所以需要借用小木桩：
安装保温后的集装箱剖面就像下面这个样子：
之后就到了安装窗户的环节了，窗户用螺栓固定在加固框架上，同时，一个小雨篷也装在窗户上面。窗户采用三层玻璃，型号为：FIBERTEC, 750 series Patio Door, 3 low E272 180 i89 2Arg 2 S.S，木框架的U值为0.22。
窗户安装示意图
走廊的安装十分简单啦，两根工字钢焊接在两根角柱上，在工字钢上搭上平板就完成了。这里就不过多讲述。
接下来只要把这些集装箱运输到场地，像堆积木一样堆起来就好啦。
集装箱运输
这次使用的是40ft的标准海运集装箱，由于在前后两端安装了走廊，所以选择了具有45ft运输能力的半挂车。
租用车厢尺寸为：3.79米高，2.43米宽，14.6m长，由奥斯陆当地的公司 TRUCK&TRAILER INDUSTRR A.S 提供。
45ft半挂车
集装箱安装
集装箱安装使用了正面吊运机直接将加工好的集装箱堆叠起来。
使用的吊运机型号为：LRS 645, 最大堆叠能力:6个集装箱，总长度：12.5m，功率：270kW，最大起重能力是45吨（而加工过的集装箱只有7.2吨）。
最后，用集装箱专用连接件将各个集装箱连接整个建筑大体上就完成了。
写在后面
从整个设计+施工过程来看，整个集装箱建筑的5大优点是：
1- 施工速度快
2- 运用回收材料
3- 使用时消耗能量少
4- 造价相对较低
5- 造型独特
关于施工速度，集装箱加工大约需要一个月的时间，而之后的运输和安装大概只需要一周的时间。
关于使用时消耗的能量，这次使用的保温系统接近被动房的标准，将减少60%的暖气消耗。
关于造价低，回收的集装箱价钱大概是新集装箱价钱的一半，虽然使用的VIP保温板比较贵，但是保温系统通过合理的设计，在此次项目中保温系统的造价大概在0.9英镑/平方米。
