预制装配整体式模块化建筑的应用与发展

预制装配整体式模块化建筑的应用与发展

徐江华潘永超

浙江省建材集团建筑产业化有限公司浙江杭州313219

摘要：近年来，我国的工程建设越来越多，建筑工业化也越来越受到重视。建筑工业化是解决我国工程建设中的“四节一环保”问题，实现建筑业转型升级及绿色可持续发展的重要途径。模块化建筑体系作为建筑工业化中的一种新兴技术，是装配式建筑的高端模式，发展模块化建筑是我国建筑业发展的必然趋势。

关键词：建筑工业化；装配式建筑；模块化建筑；可持续发展

引言

从人们对生活水平角度出发，随着人们收入和人们文化水平的不断提高，人们对生活质量有了更高的要求，其中特别强调了环境安全性的要求。作为建筑施工单位要想在激烈的建筑市场竞争中脱颖而出形成自己的竞争力，不断改进自身，顺应时代趋势，积极的采用最新的技术方法，将施工质量管理和安全管理落到实处是必不可少的。不仅要注重模块化理念的应用，还要严格把握以安全和质量为中心。因而作为建筑施工单位要不断从实践工作中出发，不断完善安全与质量方面的工作，加强建筑施工安全管理和建筑施工安全管理和建筑施工质量管理，以适应新形势下的要求，并实现自身的长足发展和自我利益的保证。是每个建筑工作城市考虑。

1装配式模块化箱型建筑特点

装配式模块化箱型建筑又称为盒子建筑，是一种把单个房间作为预制构件，每个盒子单元的外墙板和内部装修均在工厂预制后运到现场进行安装的一种建筑结构，与传统建筑结构相比有如下优点。（1）工厂制造，安拆便捷装配式模块化箱型建筑以单个房间为基本模块，工厂制造取代工地建造，制造周期短，安拆便捷，对场地要求低。（2）整体性好，移动便捷能适应公路、铁路、船舶等现代运输方式。（3）安全稳固，抗震防风具有很强的保温、防风、防雪、防火、抗震、抗压等性能。（4）装饰性强，组装灵活装配式模块化箱型建筑外观及内部均可根据不同风格进行定制和装饰，模块单元也可根据要求进行个性化组合。（5）坚固耐用，循环经济装配式模块化箱型建筑最长使用寿命可达十年以上，平均使用成本较低，材料可回收再利用，循环经济。

2分类

（1）整体式箱型建筑。整体式箱型建筑是将柱与顶底框通过焊接形成刚性连接，外围护结构不可拆除，具有较好的强度，整箱移动性能良好。集装箱型房屋是最典型和最常见的整体式箱型房屋，标准的单个集装箱顶底框分别由顶底框角件、顶底框横梁、顶底框侧梁、顶底框次梁及顶板底板围合而成，围护结构通常使用波纹板，波纹板焊接于顶底框和立柱上，能起到类似于剪力墙的作用。集装箱型房屋除可在工厂生产预制外，也可由废弃的货运集装箱改造而成。（2）拆装式箱式建筑。拆装式箱型建筑与集装箱建筑类似，单个箱体由底框、顶框、角柱和围护系统组成，不同之处如下：①拆装式箱型房屋的结构体系为冷弯薄壁型钢结构；②角柱与顶底框角件采用螺栓连接，并非焊接，如图3下所示；③外部围护结构通常采用彩钢夹芯板或其他轻质高强墙板；④拆装式箱型房屋自重比集装箱型房屋更轻，受力也比集装箱房屋更接近半刚性，图4为标准拆装式箱型房屋；⑤由于角柱与顶底框采用螺栓连接，拆装式箱型房屋拆卸后，顶框和底框通过附加的打包立柱连接在一起，四周安装挡板，形成一个内部可储存拆装式箱型房屋自身部品部件的盒体，即打包单元。多个打包单体堆叠后，可形成适合运输的运输单体。与集装箱型房屋相比，拆装式箱型房屋运输更加方便。

3预制装配式模块化结构

预制装配式模块化结构按照材料形式可分为装配式混凝土盒子结构、集装箱盒子结构和钢结构盒子结构三种类型。⑴装配式混凝土盒子结构。装配式混凝土盒子结构具有高效、快速、低耗等特点。首先对整体建筑进行拆分，同时进行模块化设计，然后在工厂里完成梁、柱、剪力墙、叠合板、飘窗等预制构件的制作，通过可靠连接方式装配成盒子结构，再将完整的混凝土盒子结构运输到施工现场按照装配式的形式组装成预制装配式模块化建筑的整体。和传统施工模式相比，装配式混凝土盒子结构可以达到不间断地按计划完成工程的工序，同时可以减少现场的工程机械种类和数量，从而消除每个工序之间衔接时间，实现立体交叉作业，达到提高工作效率的目的，为绿色施工提供保障。装配式混凝土盒子结构与现浇式体系相比可以节约工期40%左右，节约劳动力30%左右，减少混凝土损耗60%左右，减少木材损耗80%左右，减少建筑垃圾80%左右，并且减少噪音污染和粉尘等环境污染。⑵集装箱盒子结构。集装箱盒子结构指的是在工厂中将墙体与楼板连接在一起制成箱形预制整体，同时对其内部设备进行安装和墙面装修等工作，然后运送到施工现场，直接对集装箱盒子结构进行组装，或与其他预制构件及现制结构相结合，建成房屋的体系。具有工业化生产的特点，体现建筑快速、多变、简洁高效的特点。⑶钢结构盒子结构。钢结构盒子结构采用钢框架进行承载，墙面使用复合材料，制作相比混凝土盒子较灵活。钢结构盒子结构因为重量轻，所以运输和吊装都比较方便，同时因为其预制化程度比较高，所以在施工现场只需要进行吊装和组装工作，提高施工效率和缩短工期，同时因为钢结构在抗震性能和建筑立面表现效果上比较优异，所以普遍在高层和超高层建筑中使用，但其耐腐蚀和防护性能差，导致其造价有一定程度的提高。该种模式的生产效率高、整体性好，同时解决了工业化生产的重复性与满足不同建筑功能以及结构要求之间的矛盾，并且克服盒子结构在运输上不方便的特点，使盒子结构成为一种高质量、高效率、新颖、灵活、环保的建筑及结构形式。

3我国预制装配整体式模块化建筑的发展前景

⑴个性化的建筑设计：建筑工业化建造的基础是标准化，同时个性化的建筑设计是建筑工业化建造成败的关键。因为建筑不单只是一项工程，它更是一种文化的述说，所以个性化的建筑设计应是建筑必须具有的要素之一。⑵结构设计体系化：设计方案的多样性，甲方或买房大众都可以在房屋的几百种房型、户型中进行选择，也可以根据客户的特殊要求进行设计。对部品预制构件进行标准化设计，大到门窗、厨卫等产品的组合，小到每个开关、插座的位置，客户都可在集成数据库中选择自己喜欢的设计方案。⑶模数化：标准化的前提是模数化，不同部品之间以及部品与建筑之间的模数应相互之间协调、配套和通用，这些是实现部品系列化生产的必要条件，同时也是装配化机械化施工的重要保证，是建筑工业化能否得以实现的关键。⑷标准化：标准化的结构构件对实现建筑工业化的生产有着重要关系。因此应基于已有工程实践的分析比较，对不同的结构体系，提出标准化设计、系列化设计等，具体包括截面形式、用钢等。

结束语

综上所述，装配式模块化可拆集装箱房屋具有高度标准化、便于运输和安装等优点，已广泛应用于多个领域。不过，值得关注的是，装配式模块化可拆集装箱房屋产品的国家标准、行业标准缺失，导致市场上产品质量参差不齐，需要行业尽快出台相关规范规程，保证装配式模块化可拆集装箱房屋产业健康持续发展。此外，装配式模块化可拆集装箱房屋底梁与立柱连接点属于半刚性节点，需要建立考虑连接板变形、螺栓受拉变形等因素的力学模型；因此，考虑节点半刚性对可拆式集装箱房屋模块整体抗侧刚度的影响，以保证装配式模块化可拆集装箱房屋的安全性，是研发工程师须重点关注的问题。

参考文献：

[1]吴繁超.预制装配式建筑结构体系研究与应用[J].建筑工程，2018（11）.

[2]薛莎莎.模块化思想在现代住宅设计中的运用[D].北京建筑大学，2013.

[3]叶之皓.我国装配式钢结构住宅现状及对策研究[D].南昌大学，2012.