模塊化建筑調(diào)研VIP

廣州大學(xué)專業(yè)調(diào)研報告題 目： 關(guān)于模塊化建筑的調(diào)研導(dǎo) 師： 張季超專 業(yè)： 土木工程小組成員： 董旭暉廣州大學(xué)土木工程學(xué)院二一五年十一月關(guān)于模塊化建筑的調(diào)研在建筑工業(yè)化發(fā)展道路上，模塊化建筑是建筑工業(yè)化高度發(fā)展的結(jié)果，其核心概念就是標準化的預(yù)制裝配式空間模塊。用工廠預(yù)制的盒子狀立體構(gòu)件運到施工現(xiàn)場組裝成的房屋，創(chuàng)造出了前所未有的建筑形象。本文對模塊化建筑的優(yōu)勢、劣勢、材料、意義、各種模塊化建筑形式等做出了介紹。關(guān)鍵詞：模塊化建筑；盒子建筑；集裝箱；成本；建造時間；可持續(xù)發(fā)展；一、引言1二、模塊化建筑的定義1三、模塊化建筑的發(fā)展3四、模塊化建筑結(jié)構(gòu)綜述6五、模塊化建筑的結(jié)構(gòu)體系與組裝方式9六、模塊化建筑辦公樓11七、模塊化建筑酒店12八、模塊化建筑公寓14九、個人小結(jié)17十、參考文獻18II一、引言現(xiàn)在的建筑大多數(shù)都是框架式的，未來的建筑應(yīng)該是拼插模塊式的，以這種形式所建造的模塊化建筑是一種新興的建筑結(jié)構(gòu)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(yù)制生產(chǎn)，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。在本文中將結(jié)合實例對模塊化建筑的定義、發(fā)展、優(yōu)勢與劣勢、結(jié)構(gòu)特點、組裝方式的內(nèi)容做出介紹。二、模塊化建筑的定義模塊化建筑作為一種獨特的建筑結(jié)構(gòu)形式，用工廠預(yù)制的盒子狀立體構(gòu)件運到施工現(xiàn)場組裝成的房屋，早在20世紀50年代的瑞士就形成盒子建筑結(jié)構(gòu)體系。是具有鮮明的時代特點的建筑思想與建筑技術(shù)的結(jié)合，在當代高技術(shù)條件下思考空間問題，模塊化建筑節(jié)約資源，在材料和物理性能方面多樣化，體現(xiàn)了現(xiàn)代設(shè)計的間接性和功能性。模塊化建筑是用一個個盒子搭配而成，盒子內(nèi)一切設(shè)備、管線、裝修、固定家具均已做好，外立面裝修也可以完成。將這些箱形的整體構(gòu)件運至施工現(xiàn)場，就像“搭建積木”一樣拼裝在一起，或與其他預(yù)制構(gòu)件及現(xiàn)制構(gòu)件相結(jié)合建成房屋。形象地說，在盒子結(jié)構(gòu)建筑中一個“房間”類似于傳統(tǒng)建筑中的砌塊，在工廠預(yù)制以后，運抵現(xiàn)場進行壘砌施工，只不過這種“盒子式的房間”不再僅是一種建筑材料，而是一種空間模塊?，F(xiàn)場僅需要完成盒子就位，構(gòu)件之間的連接，管線連接等總體工序。模塊化建筑是一種新型房屋建筑結(jié)構(gòu)型式。這種構(gòu)件是由頂板、底板和四面墻板組成，是六面體形（也有的做成五面和四面體的），因它的外形很與盒子相似，故稱“盒子構(gòu)件”。這種盒子構(gòu)件，只需要在工廠成批生產(chǎn)一些六面、五面或四面的型體，一個房間大小為空間標準的盒子構(gòu)件，在現(xiàn)場將其交錯迭砌組合起來，再統(tǒng)一連接水、暖、電等管線，就能建成單層、多層或高層房屋建筑。目前世界各國對盒子式建筑技術(shù)都有所應(yīng)用。盒子式建筑構(gòu)件的材質(zhì)各有特點：鋼筋混凝土材質(zhì)的盒子剛度與強度相對較大，使用期限較長，批量生產(chǎn)效率較高。但是由于其重量較大，運輸難度較大，拼裝時需要利用噸位較大的起重設(shè)備。輕質(zhì)混凝土就是利用各種輕質(zhì)混凝土制成，這種構(gòu)件多用于低層或者獨棟建筑的搭建。金屬骨架型盒子構(gòu)件的制作多使用各類鋼材，例如普通鋼、輕型鋼或者鋁合金等。在搭建好的骨架上鋪設(shè)水泥板或者石棉、模板或者金屬板皆可。使用這種方式制成的盒子運輸較方便、組裝難度較小，使用的起重設(shè)備噸位較小。木盒子應(yīng)用時間較長，發(fā)展較為成熟，在美國地區(qū)應(yīng)用的較多。森林資源豐富的地區(qū)可以選用此中材質(zhì)制作盒子構(gòu)件。塑料盒子，由于塑料的強度較低，可用期限較短，目前多用于制作災(zāi)區(qū)安置點。通常情況下，盒子構(gòu)建會被制作成四邊形，此中盒子由于與傳統(tǒng)建筑模式較為貼近，受到大部分人的喜愛。但是目前人們對建筑物的外形有了不同的需求，許多人會將盒子構(gòu)件制作成五邊形或者六邊形。六邊形的盒子構(gòu)件自身也存在一定的優(yōu)點，例如由于其墻面增多，能擁有更多的窗口，對于通風(fēng)能更好的滿足需求，并且由于此種形狀自身的特點，能很好的實現(xiàn)自身房屋的相對封閉性，隔音性能較好，能有效屏蔽鄰居傳來的噪音。三、模塊化建筑的發(fā)展由于模塊化建筑對比傳統(tǒng)化的房屋建筑有著更精良的工藝，原材料的大批量采購和能夠選擇在勞動力比較低廉的價格建廠，降低了成本，用料省，組裝方便的等優(yōu)勢讓模塊化建筑迅速發(fā)展起來。在模塊化建筑發(fā)展的初期，房屋的設(shè)計樣式比較有限，大部分廠家都是根據(jù)客戶的需要來對模板房屋進行一定的改動，總體風(fēng)格是單一而落伍的。在近幾年的發(fā)展中，越來越多的人了解到了這種新型的住宅建筑模式，開始涌現(xiàn)出了越來越多的設(shè)計方案。為了迎合大眾對模塊化建筑多樣化的需求，現(xiàn)在模塊化建筑的設(shè)計可以采用任何的風(fēng)格，與傳統(tǒng)房屋設(shè)計沒有很大區(qū)別。與此同時，模塊化建筑也在發(fā)展過程中越來越受到大眾的歡迎。模塊化建筑是隨著工業(yè)化發(fā)展和城市化進程發(fā)展起來的，可持續(xù)發(fā)展已經(jīng)成為人們普遍認同的社會經(jīng)濟發(fā)展模式，模塊化的建筑設(shè)計中大大引入了可持續(xù)建筑設(shè)計的很多思想，這成為了在當代解決居住問題的方法之一，也將成為未來生活空間的一個重點。不過在國內(nèi)，模塊化建筑發(fā)展的真實情況是，市場積極先行，政策緩慢趨后。相比模塊化建筑“開發(fā)商”的市場拓展之憂，相關(guān)政策的不到位，則更讓人顯得心焦。在國外如魚得水般地搭建模塊化建筑的國內(nèi)企業(yè)，在中國，頗有感悟地意識到“再好的種子，也要找到合適的土壤?！弊鳛閸湫碌淖》磕Ｊ?，模塊化建筑及活動房屋在國內(nèi)房屋市場，更像個尷尬闖入者?！澳壳爸袊袌錾?，運用得相對成熟的主要集中于一些特殊行業(yè)，如氣象監(jiān)測，極地考察、石油勘探、軍用設(shè)施等野外后勤系統(tǒng)?！蹦称髽I(yè)總經(jīng)理馬先生說。而模塊化建筑以住房的身份進行大批量使用和建設(shè)，則幾無可能性。“這主要受限于土地使用權(quán)問題?！?復(fù)旦大學(xué)管理學(xué)院住房政策研究中心執(zhí)行主任陳杰說。“沒有土地使用權(quán)，也許今天建好了，明天就被吊走了?！睆埬旧忉尙F(xiàn)實情況。對于那些決心在模塊化建筑市場上有一番作為的“開發(fā)商”來說，他們并不愿將集裝箱房屋的拓展范圍變小，也不認同模塊化建筑的檔次低端化，相反，在混凝土建筑重圍中獨辟蹊徑，做出創(chuàng)意和特色才是他們開發(fā)這類住房的目標。有些企業(yè)緊盯的是如今火熱興盛的旅游地產(chǎn)，比如開發(fā)建設(shè)汽車營地。以集裝箱房屋和組合房屋的便捷和可移動性，似乎更適合旅游這個人次流動異常頻繁的市場?！皶斜燃b箱房屋更適宜在風(fēng)景區(qū)建一個對環(huán)境破壞力最低，而又最具創(chuàng)意特色、最具靈活性的建筑形式嗎？”馬先生反問?！澳K化建筑在這方面表現(xiàn)優(yōu)異出色。如果說它不能大規(guī)模地普及開來，也是因為人們對它不甚了解，或者應(yīng)用的不夠認真熟練。”國際已公認模塊化建筑為低碳環(huán)保的建筑形式。在英國、日本、法國等不少城市，集裝箱和組合房屋被廣泛地用于制造住宅、博物館、專賣店、辦公樓、展館、旅游區(qū)別墅、汽車旅館和各類創(chuàng)意建筑，不僅在民間的運用相當普遍，政府也大力支持并積極參與其中，荷蘭的首府阿姆斯特丹則是世界上擁有模塊化建筑最多的城市。隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，對生活的各方各面都產(chǎn)生了深遠的影響，也對建筑物的各方各面提出了更高的要求。建筑模式的多樣性對促進建筑行業(yè)的的發(fā)展能起到十分重要的作用，模塊化建筑是建筑的一種新模式，應(yīng)用前景十分廣闊。由于傳統(tǒng)磚混結(jié)構(gòu)對耕地可能造成的破壞，相關(guān)政策已經(jīng)明確規(guī)定不能在建筑物中繼續(xù)使用粘土磚，這種情況下新型建筑模式由于其技術(shù)上的優(yōu)越性能取得更進一步的發(fā)展。目前我國建筑產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度較快，市場對建筑的需求量較大，但是由于傳統(tǒng)建筑施工技術(shù)建設(shè)周期長的特點，無法滿足當前我國居民的建筑物需求，并且由于我國制定的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略對見地建筑物施工過程中的環(huán)境資源消耗量提出了更高的要求，所以發(fā)展以及推廣模塊化建筑是十分必要的。四、模塊化建筑結(jié)構(gòu)綜述（一）模塊化建筑優(yōu)點和缺點模塊化建筑在施工方面的特點是施工周期比起傳統(tǒng)建筑要小得多，能夠縮短二分之一到三分之一，和大板房相比，模塊化建筑的周期可以縮短50%到70%，能夠加快資金的周轉(zhuǎn)，盡快發(fā)揮投資的效益，滿足了用戶的需要。這種房子比較適合在房荒嚴重和等待住宅解決困難的地方，工廠一般都在靠近河岸的城鎮(zhèn)上，以降低運輸方面上的成本。并且由于模塊化建筑的重量比較重，需要采用大噸位的吊車吊裝，這使其在施工上受到一定的限制，同時增加了成本。由于工業(yè)化生產(chǎn)程度比較高，模塊化建筑還可以大大節(jié)省用工。相比大板房屋，總用工量可以減少10%到15%。相比磚砌建筑，總用工量可以減少30%到50%。在施工現(xiàn)場，用工量相比大板房屋可以減少一半以上。模塊化建筑在設(shè)備上的損耗能夠大大降低，工人工作的條件也能夠得到大大的改善，免去了日曬之苦。同時施工過程可以大大降低氣候的影響，對于組織常年均衡施工，按時完成任務(wù)十分有利。模塊化建筑的裝配化程度高（裝配程度可達85%以上），修建的大部分工作，包括水、暖、電、衛(wèi)等設(shè)施安裝和房屋裝修都移到工廠完成，施工現(xiàn)場只余下構(gòu)件吊裝、節(jié)點處理，接通管線就能使用?；炷梁凶訕?gòu)件是一種空間薄壁結(jié)構(gòu)，自重較輕，與磚混建筑相比，可減輕結(jié)構(gòu)自重一半以上。模塊化建筑對比傳統(tǒng)建筑方式的優(yōu)勢還在于它的可持續(xù)性，由于模塊化建筑采用的是非現(xiàn)場制造，避免了現(xiàn)場施工產(chǎn)生的噪音污染和環(huán)境污染，并且其生產(chǎn)的產(chǎn)品在其生命周期內(nèi)能源利用率很高，產(chǎn)品在拆卸后依然有許多的材料能夠再利用。這樣的非現(xiàn)場建造方式除了提供成套裝修或未裝修的住宅，還能夠提供傳統(tǒng)建筑方式的部品構(gòu)件，如室內(nèi)板墻系統(tǒng)、廚衛(wèi)單元、外墻系統(tǒng)等等，這些構(gòu)件均可以直接運往現(xiàn)場進行安裝。模塊化建筑的劣勢主要是建造盒子構(gòu)件的預(yù)制工廠投資太大，運輸、安裝需要大型設(shè)備，建筑的單方面造價也較貴，比較難以在大眾中推廣。（二）模塊化建筑設(shè)計施工方面應(yīng)遵守的原則與傳統(tǒng)建筑設(shè)計原則一樣，模塊化建筑設(shè)計的一般原則同樣是適用、經(jīng)濟、堅固以及美觀。因為建筑在日常生活中起到了非常重要的作用，使用過程中的體驗對此模式的未來發(fā)展有決定性作用。并且由于模塊化建筑的先進性，在滿足上述條件之后，還需要在傳統(tǒng)的基礎(chǔ)上進行發(fā)展創(chuàng)新。自古以來建筑在人們生活中都扮演了十分重要的角色。作為新型技術(shù)需要對建筑內(nèi)部的舒適性有更高的追求，讓此種建筑模式在市場經(jīng)濟中更具競爭力。由于模塊式建筑大都是可移動的，可能會給客戶造成不穩(wěn)定、不安全的負面印象，所以需要在設(shè)計時對建筑的安全性、穩(wěn)定性更加重視。模塊化建筑設(shè)計的一般規(guī)定1 、集裝箱組合房屋宜用于以集裝箱自然開間為主要功能間的低層和多層建筑，其建筑設(shè)計應(yīng)符合模塊集成性、組合多樣性和功能實用性的原則，有效地利用空間和便于建造施工。當符合工程技術(shù)經(jīng)濟合理性要求時，箱體宜采用既有集裝箱。2 、集裝箱組合房屋的建造場地與環(huán)境條件應(yīng)符合環(huán)境保護相關(guān)規(guī)定的要求。3 、集裝箱組合房屋應(yīng)滿足下列使用要求，各項功能的設(shè)計指標應(yīng)符合國家現(xiàn)行有關(guān)標準的規(guī)定。 使用功能合理，空間組織便捷。 滿足采光、照明、通風(fēng)、隔聲、保溫、隔熱、防水和衛(wèi)生等功能要求。 滿足防火、疏散、防護等使用安全要求。 滿足節(jié)能與環(huán)保的要求。 具有環(huán)境藝術(shù)效果。4 、集裝箱組合房屋的建筑設(shè)計，應(yīng)與結(jié)構(gòu)設(shè)計相協(xié)調(diào)，壁板開孔或箱體的大懸臂布置，應(yīng)符合結(jié)構(gòu)安全性的要求。5、 模塊化建筑的結(jié)構(gòu)體系和組裝方式1、無骨架體系：適合低層、多層和小于等于18層的高層建筑。一般由鋼筋混凝土制作，目前最常用采用整體澆成型的方法，可以使其剛度特別大。2、骨架體系：空體框架、有平臺框架、筒體結(jié)構(gòu)等。通常用鋼、鋁、木材、鋼筋混凝土作為骨架，用輕型板材圍合形成盒子。這種構(gòu)件質(zhì)量很輕，僅100140kg/m。用盒子構(gòu)件組裝的建筑大體有一下幾種方式：上下盒子重疊組裝；盒子構(gòu)件相互交錯疊置； 盒子構(gòu)件與預(yù)制板材進行組裝；盒子構(gòu)件與框架結(jié)構(gòu)進行組裝；盒子構(gòu)件與筒體結(jié)構(gòu)進行組裝。6、 模塊化建筑辦公樓我們小組于11月8日到深圳市前海模塊化建筑辦公區(qū)參觀過，該辦公區(qū)為由集團成員企業(yè)深圳中集投資控股有限公司建造的國內(nèi)規(guī)模最大的行政辦公類集裝箱模塊化建筑群，擁有綠色環(huán)保、可移動性及循環(huán)利用等特點。該項目屬于臨時辦公區(qū)，共使用集裝箱約333個，項目充分貫徹綠色環(huán)保的建筑理念，循環(huán)利用舊集裝箱改造建成。3-5年后為配合新的發(fā)展規(guī)劃，建筑可實現(xiàn)快速拆除，不會對地面及周邊產(chǎn)生破壞，也不產(chǎn)生建筑垃圾，有效保護當?shù)氐淖匀画h(huán)境。另一方面，拆除后的建筑可通過車輛運輸至其他場所繼續(xù)服務(wù)，實現(xiàn)循環(huán)利用，大大節(jié)約建筑資源與時間成本。此外，該建筑效率是十分高的，前海臨時綜合辦公區(qū)項目從項目設(shè)計到交付施工周期僅用了80天，80天建造一個建筑面積9300平方米的辦公樓對于傳統(tǒng)建筑而言是難以想象的，然而模塊化建筑為滿足客戶需求創(chuàng)造了可能。模塊化建筑通過工廠預(yù)制有效地提高了施工效率，縮短了建筑交付使用的周期，為客戶節(jié)省大量時間。這個辦公區(qū)代表著建筑工業(yè)化、綠色施工和循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展方向，不僅周期短、速度快，其豐富的空間組合也使得建筑效果更加靚麗，可實現(xiàn)中國傳統(tǒng)元素和現(xiàn)代技術(shù)的有機結(jié)合。7、 模塊化建筑酒店位于碼頭和附近公園之間的雙層集裝箱酒店，其平面構(gòu)成動感十足，并忠實地遵循了日本傳統(tǒng)的設(shè)計美學(xué)。Bayside Marina 集裝箱酒店是一個海濱別墅酒店。它在兩個方面區(qū)別于本書中的其他集裝箱建筑項目。首先，它不是由集裝箱建造的單一結(jié)構(gòu)，而是由一系列臨時建筑組成的動態(tài)風(fēng)景構(gòu)成。其次，它不是單純由集裝箱建造的，而是由12米(40英尺)標準大小的海運集裝箱制成的模塊化單元建造而成的。該集裝箱建筑群由31個獨立單元(平面)的、有雙層高度(復(fù)式)的集裝箱公寓組成，餐廳、入口和服務(wù)空間都被塞進這一由相同模塊組成的體系中。每一單元朝向不同，從這里可以看到附近碼頭停泊著游艇的海上風(fēng)光以及附近公園的遠景。單元之間的實體分隔保證了足夠的隔聲效果和私密性，同時營造了一種動態(tài)的景觀。建材上的節(jié)約，精致的細節(jié)，柔和的色彩以及極簡主義的室內(nèi)外裝飾處處體現(xiàn)了日本設(shè)計風(fēng)格。傳統(tǒng)的日本美學(xué)和虛空的道教哲學(xué)認為空間的真正美感在于屋頂和墻壁之間的留白，室內(nèi)應(yīng)適度裝飾而不是被物品所制約。集裝箱的短邊墻為整面玻璃，這使得室內(nèi)顯得十分明亮。預(yù)制單元在泰國制造，隨后運輸?shù)饺毡尽Ｓ捎谙Ｍㄟ^集裝箱貨輪直接運輸，這些預(yù)制單元采用了相同的標準集裝箱尺寸和連接五金件。這些單元在泰國組裝完畢，然后運到日本的預(yù)定地點。到達目的地后，這些單元可以很容易地通過螺栓固定到位并與市政設(shè)備相連，是一種快捷經(jīng)濟的現(xiàn)場安裝方式。8、 模塊化建筑公寓這個外觀頗像堆積在一起的集裝箱的建筑，位于著名的港口城市-荷蘭的阿姆斯特丹，由MVRDV建筑設(shè)計室設(shè)計建造而成。建筑藝術(shù)是理性與創(chuàng)意的結(jié)合，既需要獨特創(chuàng)見，又不能脫離理性分析，因為建筑物的實用性不可忽略。然而，由來自鹿特丹的三位年輕小伙子組成的MVRDV還要更進一步。自1991年成立以來一直走實驗性建筑路線，三位荷蘭建筑師發(fā)揮豐富的幻想力，以實驗性概念在阿姆斯特丹西部海港Strekdam 區(qū)域邊緣建起了Brand New 公寓房屋Silodam Complex。Silodam是一個在阿姆斯特丹的海港區(qū)建造的混合經(jīng)濟房項目。MVRDV與當?shù)卣?、?guī)劃管理局、未來可能入住的居民舉行了無數(shù)次談判所有這些人主張的房屋布置都是不同的。最終MVRDV把所有數(shù)據(jù)輸入了電腦，最終建成了Silodam-157套大小、價格各異的公寓房集中在一個十層的彩色大樓里，從阿姆斯特丹港口邊“升起”，就像一個集裝箱貨船。從外面看，Silodam非常簡單，但是其內(nèi)部是充滿了大量住宅單位，經(jīng)濟地混合成了一個“迷你社區(qū)”，一系列的公用走廊和過道讓人們可以方便地從這一頭走到那一頭。MVRDV 義無反顧地將一般人認為應(yīng)該有的概念全部拋棄，打造一個徹頭徹尾創(chuàng)新的海濱微型小區(qū)。全長300米，共十層樓高，色彩斑斕的巨型積木橫豎在IJ 河床上。MVRDV 采用便宜的建筑材料，墻身不是司空見慣的玻璃帷幕或清水混凝土，而是一塊塊大小雷同、簡單不過的鋁窗與鋁板。最能表達出Silodam Complex 的復(fù)雜創(chuàng)造性的莫過于建筑物西部末梢的住戶公共露臺區(qū)。在荷蘭當代建筑規(guī)劃中，最大限度地展現(xiàn)空間感和透明度是大多數(shù)設(shè)計師的共同點。MVRDV 也不例外。這個矗立于海面之上、能將IJ 灣的美景盡收眼底的開放露臺區(qū)，其底部設(shè)計能讓小船只自由地穿行。其實，Silodam 大可安逸地靠穩(wěn)于地盆上施工，MVRDV 卻不尋常地將建筑佇在水中央，在人工碼頭的盡處動工建屋，混凝土柱支撐建筑外部，底部前端特別設(shè)置一水