1.湖北省英山县住房和城乡建设局 湖北英山 438700；
2.陕西省建筑设计研究院有限责任公司 陕西西安 710000
摘要：模块化建筑是一种新兴的建筑结构体系，该体系是以每个房间作为一个模块单元，均在工厂中进行预制生产，完成后运输至现场并通过可靠的连接方式组装成建筑整体。它是具有鲜明时代特点的建筑思想与建筑技术的结合。与传统建筑的建造方式相比，其具有可缩短工期、节约人力物力、绿色环保、品质精良等优点。结合工程实例对模块化建筑的概念、结构特点、设计要求以及施工方法等多方面内容进行介绍与讨论。
关键词：远大工程实例；特点；学习；建议
前言
据统计，预制大板结构体系的预制比例可打60%左右，而模块化建筑结构体系的预制比例一般可达85%以上，其中完全工厂制造的模块化建筑的预制比例可高达95%，仅剩余的5%工作为现场基础施工与模块安装的连接工作。
一、模块化建筑的概述
模块化建筑结构体系：结构以单个房间作为一个模块均在工厂进行预制，并可在工厂对模块内部空间进行布置与装修。然后运输至现场通过吊装将模块可靠的连接为建筑整体。模块化建筑结构体系预制化比例高，可节约人力、物力，减少工期、绿色环保。
二、模块化建筑的工程实例
2015年3月，长沙远大集团用一则重磅新闻吸引了人们的眼球，19天，57层，总建筑面积达18万平方米的小天城建设项目拔地而起。准确来讲19天不能说是建筑时间，应该是安装时间。还不包括地基施工的半年时间。大量的材料是在工厂提前预制的，项目施工场地上只进行最后的吊装和拼接。整座建筑都采用纯钢结构、模块化建造技术。模块化建造技术如同搭积木，先把建筑划分成若干个尺寸适宜运输的空间模块，继而在工厂完成安装甚至做完室内精装修，最后运至工程现场吊装。这种在工厂生产的建筑被称为可持续建筑。笔者看来，用模块化建筑来称呼可能更为恰当。
三．模块化建筑设计特点
模块化是解决复杂问题的有效手段。使用模块化的方法进行设计可以将复杂问题简单化，从而扩大对复杂问题的“可控”范围。建筑设计是个复杂的过程，运用模块化的方法进行设计，可以将这种复杂性降低，有利于建筑师对整个设计过程更好的掌控，并提高设计效率。远大可持续建筑由远大低碳建筑公司开发并建筑，其主要特点如下：
（1）安全—通过了国家建科院地震研究所9度抗震试验。
（2）省材—采用模块化设计和工厂制作，材料利用率99%，只相当于常规建筑1/6耗材。
（3）节能—通过外墙，屋顶厚保温，三玻塑窗，外遮阳，新热风回收等技术集成。年空调能耗（折合一次能源）平均约50kwh/m2 相当于传统建筑1/5能耗。
（4）省力快捷—10层以下一天可安装完成，且现场无灰尘。
（5）环保耐用—98%的工厂化生产，现场组装，材料使用率达98%以上，现场装配只有相当于常规建筑1%的垃圾，大幅度减少建设施工中的垃圾排放，减少噪音等污染。并且可以方便的改动墙体和门窗的位置，容易变更房间功能。当需要时，可拆卸，多次使用。尤其适用于短期需要的低层和多层项目。设计寿命为200年，所有钢构件在油漆之前先进行抛丸处理，所有钢构件预留维护空间，只要做好防腐和维护，可超过设计寿命。
四．学习与建议
（一）笔者认为这种模块化建筑和另一个行业有点类似：造船。
现在大型船舶建造技术中有一个很关键的词语：巨型总段造船法。首先是分别制造重达数千吨的船舶分段，再进行分段组装，形成巨型总段，最后在船坞内总装为成品。
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其中有两项很值得建筑业学习，计算机模拟和激光三维精密快速测量技术。该技术主要是通过专用的激光经纬仪将总段上测量的基点数据输入到现场配置的计算机内，对测量数据进行计算、分析，快速确定定位偏差和修正数据。采用这一技术可使船舶的实际重量与设计重量之间的误差控制在 0.5%以内，推进了巨型总段实现无余量对接；大大缩短了总段吊装定位时间；有效保证总段的尺寸和精度，进一步推进预舾装和涂装工作；压缩搭载合拢时间，有效地缩短造船周期。
前者现在已经在建筑设计行业内开始应用，但是，还不是很广泛，也就是在一些大型建筑设计院和大型建筑设计上开始使用，而且主要是建筑设计和结构设计，设备方面使用的不多。在船舶设计中，BIM技术已经相当成熟，从设备制造商到船舶总装厂，都已经能做到图纸的无纸化。
工业设备中还有一项是模块化建筑值得学习的，那就是橇块。广泛应用于采矿等野外作业中，一个撬块就相当于电子产品中的一个集成电路板，撬就是把一小步工艺（比如实现换热或调压功能）所需的所有的管道，阀门和其它的设备一起安装到一个统一的底座上做为一个整体零件，可以方便的拼接，以完成生产任务。高层建筑中往往需要设置设备层，这些设备层同时兼有避难层的作用，搭一个大的系统就是把这些模块互连起来（有点象电路里PCB制板哈）.好处是一个模块出问题了需要更换或者需要整体搬家的时候会很方便。如果采用撬块模式，很容易进行检修维护，统一规格的撬块生产和安装的成本也会降低。
（二）考虑模块化建筑与传统建筑结构体系的不同之处，模块化建筑的结构设计还需要考虑以下几点：
4.1高层建筑中会有大量的管网，这些管网相互交错，模块化建筑应该将他们在吊顶内部做成一个综合模块，预留开口，在使用时候迅速开启，并预留维修和更换管道的空间。同时要设计一定数量的冗余管道，以备将来系统改造和升级。管道安装前应了解建筑物的结构和平立面构成，熟悉给水系统的设计图纸和施工方案及与土建工程的配合措施，配管时应结合图纸及卫生器具的规格型号，确定甩口的坐标及标高，严格控制甩口误差，管道配制后应固定牢靠，以免造成位移。各支管长度应根据实测值，结合卫生器具及连接管件的尺寸确定，截制工具应使用专用铰刀，断口应平齐，且垂直于轴线，并用扩口器扩口、整圆。管道需要穿越金属构件、墙体、楼板和屋面时，应在管道穿越部位设置金属材料制的保护套管。管道不得穿越门窗、壁橱、木装修。管道穿越沉降缝时应采用膨胀节补偿。
4.2模块化建筑的安全性，暂时还是未知，但是和传统的钢筋混凝土结构建筑比起来，其主要承重部件都是钢结构，而钢结构在高温下的力学性能会大幅降低。2000年美国9.11事件中，世贸大厦倒塌的一个重要原因就是其钢结构承重部分在高温下软化，导致上部建筑坍塌。一般的建筑物钢结构部分表面是耐高温涂料和绝热材料层，有些还在钢结构内部设置有降温措施，这些方法还有待进一步验证。
4.3高层钢结构建筑一般会采用 大型空心型钢结构，空心结构型钢不易于扭弯，增强了抗扭和抗多向轴向力的能力，也提高了材料强度与重量之比。同时，也可以利用其中的空心部分作为管道井或风井。
4.4钢筋混凝土结构建筑主体基本可以视为一个力学整体，而钢结构建筑大量采用焊接，铆接，螺栓等，按层制造，现场靠螺栓搭接的建筑，在荷载下螺栓反复受力产生疲劳和松动的可能性是很大的。任何一个螺栓的破坏，都会给结构带来致命的整体破坏。因此，大多数情况下，建筑构件的设计和建造可以标准化，但是当它形成一个体系后，很难做到标准化。
4.5建筑设计时，为了消除材料本身的应力，一般都要设置伸缩缝，有时候用后浇带施工来克服，模块化建筑的伸缩缝如何设置，也是值得关心的一个问题。
五 总结
从某种意义上说，以巨型总段造船法为代表的造船模式的创新和变革推动了建筑业的变化。加快建立现代建筑模式是中国建筑业赶超日、美，实现富民强国目标的关键举措。由于受生产设施的限制，特别是设备方面的差距，我国在推行“巨型总段造法”在建筑业上的运用与其它国家相比有很大差距。我们应该积极学习和借鉴一些模式，通过梳理技术，制定目标、路线和方案，综合应用总段组装-整个合拢-移运先进技术，进一步促进以“巨型总段造船法”为代表的新兴模块化建筑方法在我国建筑业中的推广应用。
参考文献：
[1]青木昌彦、安腾晴彦编著—《模块时代—新产业结构的本质》—日本—上海远东出版社—2003
[2]孙敏；陈军 基于几何元素的三维景观实体建模研究（J），武汉测绘科技大学学报，2000
[3]周启学，人民交通出版社，《造船工艺流程》2011-7
论文作者:闵笃慧1,任凯2
论文发表刊物:《基层建设》2015年26期供稿
论文发表时间:2016/3/23
标签：建筑论文; 模块论文; 管道论文; 钢结构论文; 结构论文; 现场论文; 技术论文; 《基层建设》2015年26期供稿论文;