模塊建筑的定義
模塊建筑是指采用工廠預制的集成模塊在施工現場組合而成的裝配式建筑。其中集成模塊是指具有建筑使用功能的三維空間集成建筑單元。該建筑單元在工廠預制完成,是由主體結構、樓板、吊頂、設備管線、內裝部品組合而成的具有集成功能的三維空間體,并滿足各項建筑性能要求和吊裝運輸的性能要求
由于模塊建筑建造技術的運用,每個模塊從起吊到安裝僅需要8-10個技術工作人員,且每個模塊都由同一批技術人員安裝完成,建筑施工現場所需工人數量較傳統施工大幅減少,施工建造質量更加穩定可靠。模塊建筑可以實現80%-90%的建筑建造和部品安裝工序在工廠完成,在建筑整體質量和工業化程度方面實現了質的飛躍,是一種資源消耗少,環境影響小的建筑體系。
模塊建筑的分類方式有很多種。
1)按層數分類,可以分為低層、多層和高層。因為不同的層數對應的模塊建筑的制作精度、建筑防火、結構抗震等都有不同的標準,由此帶來的設計條件和體系構造也有所不同。
2)按建筑性質分類,可以分為臨時建筑和永久建筑。比如一些周轉房、營地房等都是臨時建筑,這類建筑對建設速度和可拆除再利用等都有更高的需求,非常適合采用模塊建筑的建造形式。
3)按模塊單元的箱體構造分類,可以分為鋼密柱體系、鋼框架體系、集裝箱體系、鋼-木體系、混凝土體系等。目前世界范圍內在應用的模塊種類非常多,并不是所有模塊的箱體都是一樣的,有的箱體是由按照一定的間距(比如600mm)排列的鋼柱組成墻體,有的是按集裝箱的箱體構造演變來的,有的則是采用的框架斜撐的箱體構造,還有的是鋼木組合的箱體,甚至有的是采用的混凝土作為箱體的主要結構材料。
4)按模塊建筑的結構體系分類,可以分為疊箱體系,箱-框體系,箱-筒(剪力墻)體系,框架-填箱體系等。比如全部采用模塊搭接而成的建筑,可以稱之為疊箱體系。而由箱體與傳統的框架結構、剪力墻、筒體等組合而成的體系,又可以稱之為箱-框體系,箱-筒體系等。還有將箱體嵌入到框架中的可以稱之為框架-填箱體系。
模塊建筑的特點歸納起來有三個主要的特征。
1)建筑空間模塊化。建筑設計中,可以將建筑物按照模塊的特點進行空間模塊化的拆分,相比于預制混凝土結構里的預制構件拆分,模塊建筑的模塊化拆分需要考慮的問題更多,或者說進行建筑一體化和集成化設計的需求更高。在做空間模塊化拆分時,不僅要考慮建筑功能,還要考慮設備系統設置、運輸條件限值、現場吊裝的場地限制、吊裝順序、吊裝裝置、防水抗滲措施等多種因素。空間模塊化在設計中是非常重要的環節,對后期的建造速度、成本節約都有著較大的影響。
2)生產工藝的標準化。模塊建筑大部分的構件和部品都是在生產線上生產的,所以工藝的標準化對成本和效率都有較大的影響。同時,因為大部分的主體結構加工、裝修和部品安裝等都是在流水線上采用工業制造的手段生產出來的,建筑質量的均好性就能得到充分的保證。
3)建筑施工的裝配化。模塊建筑的優勢就在于速度,因此現場的裝配化施工是非常重要的,其中最核心的就是連接。模塊建筑的連接涉及兩個方面。一個是模塊與現場工程之間的連接,因為一般情況模塊建筑的地下室和交通核是在現場完成的,所以模塊如何與現場的結構體系進行連接,現場的精度如何滿足模塊的安裝精度,這個是需要整體考慮和解決的。另一方面就是模塊與模塊之間的連接,這個連接的受力性能對結構體系的抗震性能有較大的影響,同時其便捷性與精度要求又對建筑體系的建造速度和建造質量有較大的影響,另外連接構造還需要考慮后期的維修檢查的便捷性甚至是可更換、拆除的問題。