在居住建筑中模塊化施工技術(shù)的可行性分析

李 兵

合肥工大建設(shè)監(jiān)理有限責(zé)任公司，安徽合肥 23000

消費(fèi)需求與施工技術(shù)在很大程度上決定了建筑行業(yè)的發(fā)展，在當(dāng)前建筑領(lǐng)域，模塊化建筑逐漸興起，其憑借自身的優(yōu)勢(shì)特特點(diǎn)，不但符合了節(jié)能經(jīng)濟(jì)的發(fā)展要求，而且滿足了消費(fèi)的多樣化需求。

1 模塊化建筑與模塊化施工技術(shù)

1.1 模塊化建筑定義

在西方發(fā)達(dá)國(guó)家與日本等國(guó)，模塊化概念最早誕生于計(jì)算機(jī)、汽車(chē)等行業(yè)領(lǐng)域，然后在建筑領(lǐng)域中得到應(yīng)用[1]。具體來(lái)說(shuō)，模塊化建筑就是先根據(jù)不同的功能與結(jié)構(gòu)對(duì)建筑單體進(jìn)行劃分，使之成為各種功能模塊；然后以設(shè)計(jì)好的圖紙為依據(jù)，在工廠對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行預(yù)制加工，其中也包含了建筑的裝修部分；再通過(guò)特定的運(yùn)輸方式將所有預(yù)制好的模塊運(yùn)輸至工程施工現(xiàn)場(chǎng)，最后實(shí)施組裝。

1.2 模塊化施工技術(shù)概述

德國(guó)在20世紀(jì)30年代就對(duì)模塊化構(gòu)造進(jìn)行了理論設(shè)計(jì)與實(shí)踐，當(dāng)時(shí)主要是針對(duì)銑床設(shè)計(jì)。從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，模塊化施工技術(shù)就是針對(duì)某類(lèi)產(chǎn)品或者系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)化原理進(jìn)行研究分析，分離出其中的相同與相似單元，使其以獨(dú)立單元的形式存在。而與此同時(shí)，各個(gè)單元模塊都有各自的特性，能夠進(jìn)行預(yù)制、儲(chǔ)備以及運(yùn)輸?shù)萚2]。

在模塊化建筑中，必然要使用模塊化施工技術(shù)，這種施工技術(shù)也稱(chēng)之為裝配式建筑技術(shù)，鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)其運(yùn)用的主要的領(lǐng)域。一般來(lái)說(shuō)，鋼結(jié)構(gòu)的組成部分主要包括基礎(chǔ)、屋面板、梁以及柱子等，因此，可對(duì)各部分按照模塊化的方式進(jìn)行提前預(yù)制，如果使用混凝土模塊作為鋼結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)部分，能夠采用整合澆筑的方式進(jìn)行模塊施工。而在混凝土結(jié)構(gòu)當(dāng)中，若其基礎(chǔ)部分是獨(dú)立的，便能夠進(jìn)行澆筑與運(yùn)輸。如果獨(dú)立基礎(chǔ)的形狀不規(guī)則，或者重量巨大，此時(shí)需要先對(duì)其進(jìn)行分割，在實(shí)施預(yù)制安裝程序。同時(shí)也可以采取先對(duì)模板進(jìn)行預(yù)制，然后現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行澆筑的方式。

1.3 模塊化建筑與施工的優(yōu)勢(shì)

首先，使設(shè)計(jì)、制作和施工能夠進(jìn)行有機(jī)結(jié)合。施工之前要先進(jìn)行設(shè)計(jì)，但消費(fèi)者的需求是設(shè)計(jì)的決定性因素。對(duì)于消費(fèi)者的需求而言，能夠通過(guò)模塊化建筑的設(shè)計(jì)得到最大的滿足。由于所需的各模塊構(gòu)建能夠提前在工廠進(jìn)行預(yù)制，因此，無(wú)論是天氣還是環(huán)境等因素都不會(huì)影響模塊的制作，模塊加工完成后便可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行運(yùn)輸、組裝等工序。其次，有利于施工和工業(yè)化的生產(chǎn)。以往在進(jìn)行建筑施工時(shí)，必須要有足夠的人、財(cái)、物等力量，且施工過(guò)程中容易受到各方面因素的影響。但是模塊化施工能夠避免這些弊端，可以實(shí)現(xiàn)量化生產(chǎn)，不但使材料消耗得以降低，而且效率獲得了提升。此外，模塊構(gòu)件實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，有利于其精密性的提高。最后，有利于施工效率的有效提升。與傳統(tǒng)的建筑施工相比，模塊化施工能夠大量縮短工期。這是由于許多的模塊構(gòu)件可以在工廠實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)加工，只需現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝拼接，大大縮短了工程施工周期。

2 模塊化施工技術(shù)在居住建筑中的可行性研究

模塊化建筑施工技術(shù)作為當(dāng)前一種較為新型的施工技術(shù)，其仍處于初步研究運(yùn)用時(shí)期。相關(guān)的理論還有待完善，實(shí)踐檢驗(yàn)還不夠充足。因此，其在居住建筑中的可行性運(yùn)用還要進(jìn)行充分的論證研究，并創(chuàng)造充分的模塊化施工條件。

2.1 建立和完善模塊化建筑市場(chǎng)

國(guó)家總理李克強(qiáng)在人大會(huì)議上指出，當(dāng)各方面條件具備時(shí)，就應(yīng)當(dāng)對(duì)智能與裝配式建筑進(jìn)行全力推廣。爭(zhēng)取在十年內(nèi)使三成的新建建筑是裝配式建筑[3]。由此能夠看出，建筑市場(chǎng)的發(fā)展將會(huì)是模塊化建筑的陣地。就目前情況來(lái)看，模塊化的施工技術(shù)受到廣大人民的擁簇，其是對(duì)傳統(tǒng)施工方式的改變，無(wú)論是環(huán)境污染還是噪音污染都得以切實(shí)減少。在居住建筑中，人們迫切希望運(yùn)用更多的環(huán)保材料與施工技術(shù)、理念。而模塊化的施工技術(shù)能夠很好地滿足人們的這方面訴求。據(jù)有關(guān)調(diào)查顯示，目前已經(jīng)有很多的消費(fèi)者支持模塊化的居住建筑，愿意購(gòu)買(mǎi)相關(guān)產(chǎn)品，可見(jiàn)，模塊化建筑具有良好的潛在市場(chǎng)。

2.2 大力發(fā)展模塊化建筑技術(shù)

從近些年的情況來(lái)看，無(wú)論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，都積累了一定程度的模塊化建筑施工技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。相對(duì)于西方發(fā)達(dá)國(guó)家，國(guó)內(nèi)的模塊化施工技術(shù)并不落后。特別是中集集團(tuán)、新城集團(tuán)，其模塊化施工技術(shù)幾乎代表了我國(guó)模塊化技術(shù)的最高水平，其對(duì)國(guó)內(nèi)的發(fā)展起著重要的引導(dǎo)作用[4]。新城·相悅瀾山 （如圖1） 是新城集團(tuán)的模塊化示范住宅項(xiàng)目，其無(wú)論是在節(jié)能環(huán)保方面還是隔音技術(shù)方面，都具備的世界級(jí)水平，使得建筑的舒適度大大增加。據(jù)調(diào)查，大部分的學(xué)者與施工技術(shù)人員對(duì)于模塊化施工技術(shù)都具有一定的興趣，并且表示以后對(duì)新技術(shù)會(huì)更加關(guān)注，花費(fèi)更多的精力進(jìn)行學(xué)習(xí)。

圖1 新城·香悅瀾山項(xiàng)目

2.3 注重模塊化建筑顯示問(wèn)題的解決

就現(xiàn)階段而言，模塊化居住建筑仍然存在一些現(xiàn)實(shí)問(wèn)題需要得到妥善解決。其一，市場(chǎng)認(rèn)知度有待提升；其二，政策支持與指導(dǎo)缺乏；其三，缺乏相關(guān)的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才。

眾所周知，廣大的普通民眾才是居住建筑的主要消費(fèi)者，然而這類(lèi)人群卻很少了解模塊化的建筑技術(shù)與理念，缺乏對(duì)模塊化建筑的正確認(rèn)知。普通民眾對(duì)于住房的質(zhì)量問(wèn)題并不十分了解，絕大部分完全依靠經(jīng)驗(yàn)判斷，其對(duì)模塊化建筑的認(rèn)識(shí)有一個(gè)過(guò)程。從國(guó)家層面來(lái)說(shuō)，對(duì)于模塊化建筑市場(chǎng)，政府也沒(méi)有出臺(tái)較為詳細(xì)具體的支持指導(dǎo)政策。綠色經(jīng)濟(jì)雖然是國(guó)家提倡的，然而在政策方面并沒(méi)有針對(duì)性的措施。無(wú)論是在審批規(guī)劃模塊化建筑方面，還是用地要求方面，均沒(méi)有實(shí)質(zhì)性的政策扶持，這使得模塊化建筑企業(yè)的發(fā)展緩慢。此外，關(guān)于模塊化的施工技術(shù)，相關(guān)的人才相對(duì)欠缺。在國(guó)內(nèi)的院校中，仍然是以傳統(tǒng)的模式來(lái)培養(yǎng)建筑方面的人才，而對(duì)于模塊化等新技術(shù)則很少涉及，更沒(méi)有相關(guān)的實(shí)訓(xùn)基地。由此導(dǎo)致模塊化施工得不到很好的普及。

3 模塊化施工技術(shù)分析

3.1 空間分析與參數(shù)提取

對(duì)于模塊化的居住建筑，一般都是通過(guò)“搭積木”的方式進(jìn)行建筑主體的拼接組裝，不但提高了施工速度，而且有效減小了環(huán)境負(fù)荷。這就要求進(jìn)行空間分析以及提取相關(guān)的參數(shù)。角支撐與承重墻支撐是模塊化建筑的主要形式，運(yùn)用于高層建筑具有明顯的不足。因而以往只能在八層以下的建筑中進(jìn)行施工與設(shè)計(jì)，而如今，技術(shù)的進(jìn)步使得模塊化施工技術(shù)能夠用于更高的樓層，此時(shí)集群化設(shè)計(jì)時(shí)要緊緊圍繞一個(gè)核心進(jìn)行，將該核心作為基礎(chǔ)，為建筑提供一個(gè)整體的穩(wěn)定性。

3.2 模塊化體系與施工程序

居住建筑的模塊化施工，其基本的程序包括三個(gè)，一是模塊的預(yù)制，二是模塊的運(yùn)輸，三是?？斓难b配。在實(shí)際施工過(guò)程中，有包括兩條主線，即工廠部門(mén)與施工現(xiàn)場(chǎng)部門(mén)。對(duì)于模塊構(gòu)件的工廠預(yù)制階段，其涵蓋了眾多程序，如構(gòu)件拆分、加工和部品采購(gòu)等，最后才是成品模塊的生成。在工廠方面，當(dāng)接到訂單時(shí)，要按照用戶(hù)的需求與模塊的情況來(lái)確認(rèn)，同時(shí)拆分所要的維護(hù)結(jié)構(gòu)，并對(duì)預(yù)裝設(shè)備進(jìn)行確認(rèn)。然后采購(gòu)原材料，在預(yù)制構(gòu)件時(shí)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求。完成了構(gòu)件的加工裝配后，就需要進(jìn)行打包、固定和運(yùn)輸?shù)裙ば颉Ｊ┕がF(xiàn)場(chǎng)要做好相關(guān)的裝配準(zhǔn)備工作，必要時(shí)應(yīng)當(dāng)對(duì)土地進(jìn)行平整處理，裝配過(guò)程中要對(duì)模塊間的銜接問(wèn)題特別注重。

4 結(jié)語(yǔ)

在居住建筑施工領(lǐng)域，模塊化施工技術(shù)將會(huì)成為主要的施工模式，其相對(duì)于傳統(tǒng)的施工方式，具有很好的優(yōu)勢(shì)，但同時(shí)，其實(shí)際應(yīng)用也存在著一些現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。隨著建筑行業(yè)的發(fā)展，模塊化施工技術(shù)在居住建筑中的可行性應(yīng)用將成為不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。

[1] 田初豐.模塊化建筑的特點(diǎn)及其可行性研究[J]. 中小企業(yè)管理與科技（中旬刊） ，2016 （6） .

[2] 王瑋.模塊化建筑市場(chǎng)的可行性分析[J]. 產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2015 （10）.[3] 王寧，黃永勝，黃敦堅(jiān). 模塊化——建筑產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的必由之路[J]. 建筑，2015 （9） .

[4] 俞寶達(dá)，俞寶明.從模塊化建筑到模塊化施工[J]. 浙江建筑，2013 （5）.