新興的模塊化建筑技術

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    模塊化建筑是一種新興的建筑結構體系，該體系是以每個房間作為一個模塊單元，均在工廠中進行預制生產，完成后運輸至現(xiàn)場并通過可靠的連接方式組裝成建筑整體。與傳統(tǒng)建筑的建造方式相比，其具有可縮短工期、節(jié)約人力物力、綠色環(huán)保、品質精良等優(yōu)點。結合工程實例對模塊化建筑的概念、研究現(xiàn)狀、結構特點、設計要求以及施工方法等多方面內容進行介紹與討論。
    一、裝配式建筑與模塊化建筑特征
     裝配式建筑是指預制的構件在工地裝配而成的建筑。這種建筑的優(yōu)點是建造速度快、受氣候條件制約小、節(jié)約勞動力并可提高建筑質量。
     根據(jù)不同的預制程度，裝配式建筑的預制單元一般可分為：桿件單元、板體單元和模塊單元幾種。對應建筑結構體系即為：直接裝配式結構體系、預制大板結構體系與模塊化建筑結構體系。
     直接裝配式結構體系：結構中所有的桿件按設計尺寸切割，主要的開洞也在工廠完成，并以單根桿件形式運至現(xiàn)場，采用螺栓或自攻螺絲連接，均在現(xiàn)場完成。優(yōu)點是現(xiàn)場可進行一定修改對工廠設備要求低可用集裝箱運輸，經濟適用于體型復雜的建筑，缺點是現(xiàn)場勞動量相對較大。
     預制大板結構體系：結構中帶骨架的墻板、屋面板及屋架均在工廠用專用模具預制成型，并運輸至現(xiàn)場進行組裝。這種體系的優(yōu)點是建造速度快，質量易于控制，自動化程度較高，現(xiàn)場工作量小但相對運輸費用高，現(xiàn)場需要提升設備。
     模塊化建筑結構體系：結構以單個房間作為一個模塊均在工廠進行預制，并可在工廠對模塊內部空間進行布置與裝修。然后運輸至現(xiàn)場通過吊裝將模塊可靠的連接為建筑整體。模塊化建筑結構體系預制化比例高，可節(jié)約人力、物力，減少工期、綠色環(huán)保。
     據(jù)統(tǒng)計，預制大板結構體系的預制比例可打60%左右，而模塊化建筑結構體系的預制比例一般可達85%以上，其中完全工廠制造的模塊化建筑的預制比例可高達95%，僅剩余的5%工作為現(xiàn)場基礎施工與模塊安裝的連接工作。
    二、模塊化建筑的工程實例
     英國伍爾弗漢普頓學生公寓——建筑共25層，于2009年8月完工，共820個模塊在8個月內安裝完成，總建造耗時12個月左右，該建筑是目前已完工的最高的模塊化建筑。
     美國紐約布魯克林34層住宅大樓——建筑面積34萬平方英尺，是最大的預制模塊化建筑。大廈有350套公寓，其中一半是中低收入人群買得起的住房。60%的建筑將在工廠里制造，估計將制造大約950鋼框架模塊。該建筑已于2013年3月開始動工。
    三、國內外的研究現(xiàn)狀
     國內研究現(xiàn)狀
     國內對與模塊化建筑結構體系的研究還比較少，而且只有幾種在低層模塊化住宅的研究。如：2009年的第七屆中國國際住宅產業(yè)博覽會，浙江泰格集成房屋有限公司展示了一套2層的模塊化住宅；2011年的上海國際冶金展，寶鋼集團展示了一套2層的剛模塊房屋，有13個模塊組成。
     哈工大查曉雄教授對集裝箱改造房進行理論分析與試驗研究。集裝箱改裝房與模塊化建筑形式相似，但結構特點有較大不同。
     國外研究現(xiàn)狀
     國外的R.M.Lawson等人對多高層模塊化建筑的結構體系及結構設計進行了相關研究，并對模塊化單元的墻板及連接節(jié)點做了相關試驗和理論分析研究。
     加拿大的C.D.Annan等人對帶有支撐的多層剛模塊建筑的抗震性能做了具體研究及相關試驗。
     韓國的Sung-Gul Hong等人對帶有雙層鋼板的剛模塊框架進行了試驗研究，分析了雙層鋼板對剛模塊框架的抗震性能的影響。
    四、建筑所用的模塊類型
     根據(jù)建筑模塊的結構與功能類型，目前模塊化建筑所用的模塊可分為：墻體承重模塊、角柱支撐模塊、樓梯模塊和非承重模塊幾種。
     墻體承重模塊
     模塊包括四塊墻體，由豎向立柱、水平橫桿和支撐組成。樓板和天花板托梁的跨度方向平行于模塊單元的短邊。除了四塊外墻，也可包括非承重隔墻，用于將所圍空間劃分為適當大小的房間。這種建筑類型應用于賓館、學生宿舍和社會保障房或工人宿舍十分理想，這些房屋通常是由大量的小房間組成。