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模块化建筑干货大全

 丘山三也君 2022-02-04

      最近,可能是世界发展得太快,建筑行业出现频率很高的一些名词渐渐地看不懂了。工业化产品还是比较熟悉,建筑工业化是什么意思?模块化建筑又是什么意思?

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      为了跟上潮流,小编好好做了下功课。现在就跟大家分享下相关内容,请搬小板凳坐好!!!

-----【华丽的】扯淡/干货之分割线-----

首先,什么是建筑工业化呢?

  建筑工业化的概念是随西方工业革命出现的而逐渐形成的。工业革命让船、飞机、汽车等工业产品的生产效率大幅提升,而其成本随着产量的提高而相应降低。随着欧洲兴起的新建筑运动,借鉴工业产品的生产流程,建筑业尝试实行工厂预制、现场机械装配,逐步形成了建筑工业化最初的理论雏形。二战后,西方国家亟需解决大量的住房而劳动力严重缺乏,建筑工业化高效的生产建造流程为推动其工程实践提供了基础。1974年,联合国出版的《政府逐步实现建筑工业化的政策和措施指引》中定义了“建筑工业化”:按照大工业生产方式改造建筑业,使之逐步从手工业生产转向社会化大生产的过程。它的基本途径是建筑标准化、构配件生产工厂化、施工机械化和组织管理科学化,并逐步采用现代科学技术的新成果,以提高劳动生产率,加快建设速度,降低工程成本,提高工程质量。

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  我国对建筑工业化的定义为:建筑工业化是指建筑在建造全过程中采用以标准化设计、工厂化生产、装配化施工、一体化装修和信息化管理为主要特征的工业化生产方式。

【同学甲提问】这么大段文字不想看……能说简单点嘛!

【小编】简单来说就是尽可能让建筑的组成部分变成一样,然后通过在工厂重复性大量生产来提高产量、降低成本、提高质量。

【同学甲】那不是就跟现在的电脑一样么?通用配件,拼一拼就可以用了。

【小编】嗯,基本原理确实是一样的。不错不错!(欣慰)(欣慰)

【同学甲】切,这么简单说这么多~弱!

【小编】......你,出去!!

咳咳,好接着说。

那什么是模块化建筑呢?

  模块化建筑是指把一个或多个建筑单元作为预制构件单位、在工厂预制后运到工地进行安装的建筑形式。每一个预制构件均为带有采暖、上下水道及照明等所有管网的装修完备的房间单元。模块化单元可以用来形成完整的房间、或者作为大房间的一部分,也可以用来制作一些专用服务单元例如厕所、电梯、厨卫等。这种通过多个模块单元形成的多层建筑一般采用自承重体系,高层建筑则一般会依赖于一个独立的结构体系或者添加辅助的抗侧力结构体系。

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  模块化建筑作为工业化建造体系中集成度最高的一种形式,其主要通过现场装配预制的模块单元,完成住宅或商业建筑中部分或全部内容的施工。通常这种建筑模块单元在送至现场之前已在工厂完成大部分的加工并装配完毕。

【同学乙提问】模块化建筑有什么优点呢?

【小编】优点当然是很多的,例如:

较短的建设时间:一般来说模块化建筑相对于同体量的一般建筑建设时间可缩短50%~60%,安装比较容易(包括连接部分)。由于模块化施工可以加速项目进程,使项目提前竣工,使业主的投资提前得到收益,由此产生巨大的经济效益。但开始前可能也需要较长的采购时间。

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卓越的质量:由以工厂为基础的质量控制体系和标准来实现。同时钢材本身也是一种具有可靠质量保证的材料。

经济性:高效的制造工艺、稳定的价格、更早的完工时间(投资回报时间提前)。

自重轻:模块化建筑比常规砌体结构建筑自重减轻约30%,地基成本也相应降低。模块化体系非常适合在满足原建筑物承载力水平的前提下在其顶部进行扩建。同时模块的运输和吊装难度和费用也相应降低。

优秀的隔声和保温隔热能力:模块化建筑由于其建筑形式,隔墙部分均为双墙,中间有基本不流通的空气隔层,其保隔声和保温隔热性能相对传统建筑要更好。

尺寸精确:模块内部尺寸以及开口大小位置精度均可以保持在较高水平。在工厂生产环境下制作精度更容易得到保障。

环境不敏感:在现场的资源浪费和环境破坏方面,高效的工厂生产科技比传统施工作业在少得多。同时可以大幅降低现场施工作业过程中的污染。这点对选址于城市中心和环境保护区域的项目尤其重要。

抗震性能好:钢结构模块具有很好的鲁棒性,意味着通常它能满足各国的抗震标准(或通过相对较小的修改)。

可再次利用:钢结构模块化建筑可以很方便的进行拆解并在新的场地重新组装,如果业主或社会要求有变,可将单元拆分后在新址重新安装,从而快速而经济的创造新的建筑物。

创新的筹资方式:模块化建筑体系所具有的快速和方便的模块修复和回收的能力,使其在一些传统建筑形式不可能实现的商业模式上的应用成为可能(例如产品租赁或分期购买等)。

适合城市迁空场地:对于一些小的城市迁空场地,当由于对环境的干扰以及场地位置等问题导致现场建设成本较高时,模块化建筑体系能提供更好的解决方案。

减少现场人工要求:模块化建筑在现场完成安装所需要的建设和装修工人比传统建筑更少。

先进的制造技术:模块化的制造方式是通过采用先进的制造技术,极大地简化在工厂和现场的工作量和施工难度。

施工更安全:由于对现场施工管理更严格有序,模块化建筑现场施工已被证明比传统建筑形式更加安全。

部件可以互换:由于采用了标准化的部件、节点构造、装配夹具,采用轻钢结构的模块部件可以很容易的进行互换。

适应性和扩展性强:对模块化建筑而言,添加模块单元或者从建筑中拆除模块化单元都是一个非常迅速和直接的过程,能将对周边已有建筑物的运营的影响降低到最小。

流动性强:设计模块化单元时都考虑到了运输的方便性,而且可以用于出口(取决于合理的运输费用)

降低专业费用:模块化建筑标准化的细部设计简化和降低了对于专业设计的依赖度。同时重复性的加工产生将会来带规模经济效应。在大项目中,通过模块的重复生产或房间单元的标准化生产,可产生非常可观的经济效益。

【同学乙】真的假的,这么多优点。那模块化建筑有什么缺点呢?

【小编】同学,我这篇文章是推广模块化建筑的好嘛。你是来拆台的吧(怒)!好吧,缺点也是有的,例如:

对设计要求较高:要实现模块化建筑的整个建造流程,需要对传统建造技术进行改进和完善,以适应建筑模块的需求。因此相比现在建筑行业从业者熟悉的传统建造方式,应用模块化建造技术需要进行新的学习和探索,具有一定的入门门槛。同时由于在单个模块中涉及到多个专业的集成安装,各专业的协同设计以及BIM技术的应用就显得尤为重要,需要专业的团队完成项目的设计。

对管理的要求较高:由于模块化建造的特点,在前期需要进行大量的材料采购工作。并需要对各种材料的数量、规格、送达期限、堆放规划进行高精度的管理,以保证后续模块生产和集成安装的工作能顺利进行。同时,生产过程中还需要有严格的质量和精度检测措施,确保模块中部分隐蔽工程质量满足要求,以及不会因为误差过大导致现场无法安装。在运输和安装的过程中,施工组织的工作也尤为重要。由于建筑模块体量较大,因此对于运输道路的通行能力有较高的要求。在开始运输前需要对运输路线进行精细的规划,详细了解全路线的限宽、限高、限重和分时段限行等方面的条件限制,确保模块的运输车辆能顺利通过。而在施工现场,需要仔细规划运输车辆的行进路线、卸载位置,建筑模块的整备位置、预吊装位置,吊车的吊位设置、回转半径等方面的内容,以确保现场施工能顺利、高效的完成。

现阶段成本较高:模块化建筑技术是工业化建造技术中的一种,因此它也具有明显的工业化大生产的属性:生产规模越大,成本越低。要实现真正意义上的工业化的模块化生产,需要进行生产线投资。在行业发展的初级阶段,由于前期投入较大,因此分摊到单个项目上的成本较高;另外,由于每个模块在结构上都是自成体系的,所以在建筑的很多部位都会有双梁、双墙、四柱的情况存在,尽管这会带来隔声、保温、结构安全等方面建筑性能的提升,难免的也会导致建筑成本的提高;同时,建筑模块以三维的形式进行运输,由于模块内空间不能利用,运输成本也比较高。

【同学乙】看样子缺点也不少嘛……(兴趣缺缺)

【小编】堂吉诃德▪陈曾经说过:“建筑方案的评判标准通常有四个要素:速度快、质量好、材料省、价格低。能做到其中两点,就是个合格的方案;能做到其中三点,一定是个优秀的方案;要想四点都做到,那一定是在耍!流!氓!!!”(不要问我他是谁,小编也不认识╮(╯▽╰)╭)

所以在建设速度、建设质量、建造材料用量和工程造价中,各种不同的建造方式均进行了有偏向性的选择,以保证其相对于其他方案的优势。就模块化建筑而言,强调的主要是速度快(工厂生产,现场连接),质量好(工厂环境质控好)、材料用料省(单个项目不省。但模块化建造,材料甚至模块可重复利用)、造价低(工业化生产、规模效应)。这基本是耍流氓的节奏好嘛!(此处有掌声)

  因此,模块化技术作为一种符合现代建设需求的建筑形式,必然在今后得到广泛的应用。

好,本轮提问环节结束,我们继续说。

我们现在已经了解了模块化建筑的特点,那在什么类型的项目中应用模块化建造技术比较合适呢?

这个问题的答案很简单,只要能充分发挥模块化建筑的特点的项目,必然会十分适合运用模块化建造技术。例如:

1. 当对建造速度和建筑品质有高水准的要求时,模块化建筑体系在某些应用场景下会变得非常有吸引力。但应注意将使用模块化技术的永久性建筑与广泛使用的临时性建筑区分开来,由于临时建筑的建造成本以及使用用途限制,其建造标准往往较低。

2.现场施工条件受限时,使用模块化建筑体系更具有优势。例如在城市中心的建设项目,往往受到施工场地条件、施工时间、现场噪音和建筑废弃物对周边建筑屋的影响等方面的限制。若采用模块化建筑的形式,则在现场主要进行的是模块连接和缝隙、面层处理工作,对现场条件依耐性很小。在野外、或者风景区的建设项目也能发挥类似的效果。

3.重复建设项目。运用模块化建造方式可以在设计和加工阶段实现此类项目的规模经济效应,从而在保证建设质量的前提下降低成本。例如连锁酒店、度假村、度假别墅,甚至模块化的报刊亭、消防站等;

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4.平面布置较规则的常规建筑或单元式建筑项目。例如学生公寓、养老院、商住两用房、青年公寓等。由于此类项目功能单元划分规则,很容易与模块布置进行协调,从而减少标准模块的种类,降低设计和生产成本。

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5.扩建类项目。由于使用使用需求的增加或功能的改变,往往需要在已有建筑屋顶或周边进行扩建,以增加使用面积或者拓展使用功能(如新增的房间或者厕所等)。在国外模块化施工在传统混凝土或砌块建筑改扩建项目中也已经占有一席之地,这类项目通常通过外部安装模块单元的方式建成新的使用空间。由于模块化建筑具有自重轻、现场施工速度快的特点,在此类项目中应用时能尽量减小增加的模块部分对于下部原结构和基础的影响,从而降低加固费用甚至不用加固;而较短的现场施工周期则能尽可能降低对原建筑用户的影响。

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6.改建类项目。随着我国城市的发展和经济水平的提高。原来布置在城市周边的工厂往往会被迁往非人员密集区域,从而为城市发展腾出新的空间。而旧厂区的重新利用方案成了摆在城市管理者面前的一道难题。作为城市发展的历史痕迹,对于企业搬迁后留下来的旧工厂和旧厂房的处理方式已经从以往的简单拆除,慢慢转变为对其进行必须的加固和改造后再次利用。但是厂房本不具备居住功能,若在原建筑上直接进行改造来满足建筑结构安全、保温、防火等方面的需求受限制较多,成本也相对较高。若采用模块化建筑方案,建筑模块可以独立于原厂房结构单独设置。仅需对原厂房进行必要的维护和功能更新即可完成,从而可以最大程度的保留原厂区的历史风貌。

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7.设备密集建筑,或对设备安装、运行环境要求较高的情况。对于一些设备机房或者专用房间,专业设备较多,安装工作较为繁重。若在现场安装,受现场条件的影响,往往施工时间较长、安装精度也得不到保障。采用模块化建筑形式时,设备可以在工厂环境下完成与模块内的安装以及模块内各部分的连接;整体运送到现场安装就位后,仅需把完成模块内设备与外部管线的连接即可完成安装,整个过程方便快捷,精度可控。

8.后期有移动、拆解或换址需求的建筑。由于模块建筑是由独立的模块堆叠组合而成,模块与模块之间用螺栓进行连接。因此在后期有拆解或者换址需求时,可以很方便的将整栋建筑拆解成单个的模块。然后将模块运输到重建地址后再进行组装后即可继续使用。

因此,针对以上各种不同的项目类型,以下具体的建筑类型最适宜于使用模块化建筑体系(部分,可进一步拓展):

  • 酒店和酒店拓展

  • “蜂窝型”公寓单元

  • 学生公寓

  • 教学楼

  • 收容所、养老院等

  • 商业建筑的厕所单元

  • 商业建筑、医院等的机房

  • 专用服务单元,例如电梯井以及工业级的无尘间等

  • 已有建筑的屋顶扩建

  • 建筑外立面翻新使用的外部拓展式单元

  • 预制建筑,例如快餐店和加油站等

  • 别墅及旅游度假建筑

  • 军事、消防、反恐等特殊可移动快速建造单元。

最后,小编把模块化建筑建设的具体过程展示给大家:

结构骨架制作(工厂)

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箱体集成制作(工厂)

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运输(普通集卡)

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现场安装(施工组织)

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