【原】PPVC-DfMA改变新加坡游戏规则的技术

周兴平教授
新加坡理工学院
2019年7月11日

1.介绍
2.关键设计注意事项
3.模块制作与施工管理
4.其他的考虑
5.相关规范的总结

为制造和装配而设计(DfMA)

·是提高施工生产率的关键战略方向。

·在设计和详图设计中，建造的大部分工作需要在受控的生产环境下进行。

PPVC是支持DfMA的革命性技术
PPVC由多个内部饰面、固定装置和配件组成的完整模块在工厂生产，然后以类似乐高的方式运输到现场进行安装。

·与常规施工相比，PPVC的施工时间可节省15% - 20%。

·与传统建筑相比，可节省约25% - 40%的人力。所有的制造和装配过程都在工厂外完成，从而减少了劳动密集型的建筑活动。

·现场施工与场外施工并行进行。

·从常规施工的14 - 21天缩短了地板施工周期。PPVC现场安装仅4天。然而，施工前的准备时间更长。

·在受控的工厂制造和装配环境下，建筑工程的质量和质量保证具有更高的一致性。

·建筑安全尽量减少建筑地盘高处的劳工密集工程。

·减少现场噪音和粉尘污染。

·可持续性可重复使用的钢材料。

新加坡一直积极应用PPVC技术，以实现更高的建筑生产率。

应用范围包括学生宿舍、酒店、公寓、组屋、养老院、办公室等。

案例学习

新加坡南洋理工大学南洋新月宿舍

2.1 PPVC概念的设计考虑

·模块化

·高重复，类型变化小

·Façade细节应在箱高和重量范围内

·箱高4.5米(含卡车高度)，宽度3.4米，LTA载重80吨。

·重负荷，如:屋顶游泳池水箱;环境甲板有/没有植物维护龙门;其他需要

·使用的钢筋混凝土区域，如逃生楼梯、机电服务竖管、垃圾槽、机电室、升降机核心、整体建筑稳定性;

·航空高度限制;

·机电服务安置;卫生的FT/FW排水管

·内置家具加强墙壁和天花板

·雇主/顾问知道你想要什么，清晰的设计简要

·行业思维改变

2.2.1模块化
·模块化很大程度上受房间尺寸、柱位置、加强筋位置、墙体类型和交叉支撑的影响。
·在单元布局规划和设计阶段，PPVC模块化必须尽早与单元布局设计同步进行。

2.2.2平面规划
·确保平面布置图设计符合法规要求。
·确保模块的尺寸允许从工厂到现场的运输。

2.3.1结构模型
建筑物结构的三维建模应使用适当的计算机分析软件进行。

PPVC设计与常规施工的结合

·裙楼的常规施工，以处理现场的斜坡地形。

·传统建筑和PPVC(钢型模块)之间的转换板。

·集中常规施工服务和PPVC横向稳定性循环核心。

2.3.2模块竖向连接
·竖向模块连接对结构性能至关重要，尤其是高层建筑。
·垂直接缝的偏心或缺陷应根据建筑规范的要求设计。
2.3.3水平模块连接
·形成楼板的水平模块连接有助于整体建筑的刚度。
·外围连接和内部连接按照建筑规范提供要求。
·钢制PPVC模块连接的一个经典例子是螺栓系统。

结构构件设计:

柱的设计-有效长度应仔细确定

支撑设计-压缩下的屈曲，非线性分析

梁檩条设计——采取有效的抗侧扭屈曲方法

柱屈曲行为研究:

结论:柱底侧开孔对柱的屈曲能力没有显著影响。

振动检查:

结论:楼板振动频率满足规范推荐的极限。

模块化的标准化将通过规模经济提高制造效率和节约成本。

结构坚固性的规定包括提供有效的水平和垂直连接，拆除一根柱子/墙体的标称部分，或根据相关EN 1991- 1-7规定的建筑物后果类别，将此类元素设计为“关键元素”，或进行系统性风险评估。

在意外移除底柱的情况下，系板能够发挥悬链线作用。

2.4.5结构剪力墙同模块连接
连接细节应考虑到剪力墙墙的施工顺序，预制楼梯段的推出(用于SSS)，楼板的浇筑和PPVC组件的安装，预制剪力墙形成的核心筒，以及在现场的核心筒安装钢筋笼。

·楼层之间的典型隔间地板应符合防火规范要求的耐火等级。
·隔离住宅单元以及隔离住宅单元和消防大厅的隔墙应符合防火规范要求的耐火等级要求。

模块制造和施工管理

注意:
平面内支撑不用于抵抗垂直载荷

注意:
平面内支撑只受拉力作用。

从海外工厂到当地堆场再到现场的物流配送需要研究

海外工厂的工作范围
·钢结构框架和底盘
·插销和肋板结构(船舶分开)
·防火墙，地板和天花板
·内部瓷砖工程
·窗户框架和玻璃
·外观
·底漆和第一层漆
·机电产品开放与渗透

当地堆场的工作范围
·鳍和壁架
·Façade在Fin Area
·客房内机电服务和装修
·Box-Up和Curtain Pelmet
·晾衣架
·防火阀

现场工作范围
·模块之间的防水密封胶
·模块之间的防火板和Façade
·Façade沿着Linkway
·走廊机电服务
·走廊和走廊的防水和铺砖Linkway
·最后气喘吁吁
·门板，FCU和松散家具

4.1交通规划
·制定全面的运输计划，分析和缓解运输过程中出现的问题。这是为了避免在长途旅行中对模块的潜在损坏。
·运输计划应符合LTA的交通法规要求。
·应结合运输问题研究准时制(JIT)交货概念，以确保以下几点:

1.正确的交货时间

2.准确的交货时间管理站点存储

3.优化起重机的使用

4.最小化PPVC的提升和处理

·包装
成品PPVC模块应进行控制和检验，以确保符合规定和/或合同要求。
·保护
完工的PPVC模块应提供必要的程度，以防止在项目现场运输或卸载过程中，已安装的装饰组件和/或结构的潜在损坏、变形或变质。

腐蚀保护
要求:
所有构件均采用热浸镀锌，符合ASTM的要求A123 / A123M。所有试件的平均涂层厚度应符合下表的要求:

·标签
完成的PPVC模块应该有制造商的标签，并安装用于识别。

根据2015年COP, PPVC的最低要求和验收框架
·PPVC的最小使用量-占超级结构总建筑面积或住宅构件的65%。
·最低水平的精加工和配件需要在现场外完成。
·钢的水密性和防腐蚀。

·PPVC供应商需从建筑创新小组(BIP)获得原则上验收(IPA)。
·验收框架由两部分组成(1)BIP对PPVC系统的评估(2)与PPVC制造商会面认可计划(MAS)的要求。

结束语-挑战
·PPVC设计和授权提交时间表
·关键连接的结构分析和设计

·PPVC模块的尺寸和重量与起重机的容量和运输量之间的关系
·海外工厂、本地装修场和项目场地的工程范围

·监督海外工厂和当地装配厂