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摘 要： 模块化结构作为一种适用于高层建筑的新型建筑工业化模式，具有设计灵活、低碳节能、回收利用率高、快速建造施工、质量保证、抗震性能好的优点。其在国外已经成功应用于各种类型的建筑，如果将该项技术在我国成功应用，将有利于我国的建筑工业化和绿色建筑的发展，因此本文结合国内外现有的模块化技术，针对模块化建筑的性能开展研究，
关键词： 模块化；结构；建筑；
【中图分类号】 TP311 【文献标识码】 A 【文章编号】 2236-1879（2018）02-0031-01
1 引言
随着城市建设高速发展和城镇化逐步推进，我国的建筑行业进入了一个高速发展的时期。然而，随之而来的建筑能耗和环境污染问题也越来越受到人们的关注。据统计“十二五”期间我国城镇化将到达 50%以上，城市和乡镇将会兴建大量住宅和公共建筑，在住宅建设中传统的砌体结构和钢筋混凝土结构将会占到 98%以上，其将会消耗大量的农民工，并且其劳动强度大、技术水平低，会造成未来招工难和建筑质量得不到保障方面的问题。同时由于钢筋混凝土结构的兴建每年大约消耗水泥 15 亿吨左右，约占全世界的 1/2，其中每生产 1 吨水泥将消耗 150kg 标准煤，总计将消耗大约 2.25 亿吨标准煤，排放数亿吨 CO2温室气体，还会给城市带来大量的PM2.5，造成严重的环境污染和资源浪费。因此，寻求一种既能适应国民经济高速发展的节奏，又能满足国家可持续发展的要求的新型结构体系和建造方式成为了业界的一个共识，同时也是国家建筑业转型升级政策的迫切需求。
2 模块化建筑的类型
模块化建筑是指运用模块化的思想去设计和建造建筑，将建筑整体分解成不同的模块，然后在工厂预制好后运到建筑现场像“搭积木”一样组装而成，或者与其它现浇构件组成的建筑物。模块作为模块化建筑的最基本的单元，其单元的形式和设计是建筑项目成功的关键，这些模块可以是一个柱、一面墙这样的小模块，或者是由一个房间或者几个房间构大模块，也可以使包括水电、装修的集成模块，随着建筑工行化的发展，按照模块化的形式和材料主要分为装配式结构、混凝土盒子、钢结构盒子、集装箱盒子四种类型的模块化建筑。
2.1装配式结构。
装配式结构包括采用预制混凝土叠合梁、叠合柱、叠合楼板、预制内外墙体、楼梯等组成的预制装配式混凝土结构建筑，也包括采用钢柱、钢梁、组合楼板、轻型预制复合墙体等组成的装配式钢结构建筑，是我国最先发展的模块化结构形式。其主要特点是建筑的基本构件采用模块化设计，在工厂预制好后运输至现场进行组装，属于一种较小单元的模块。该种结构形式相对于传统的结构可以节省施工工期40%～50%，劳动力30%～40%，施工垃圾80%，钢材损耗80%，混凝土损耗60%，木材损耗80%，并且将大量减少现场施工的噪音污染和粉尘污染。但由于模块的体积比较小、所需的模块的数量较多，构件的接缝较多，易造成装配程序的复杂性，接缝处理不好将会影响整个结构质量和整体性能，同时其建筑的装修和设备安装工作不能在工厂完成，需等建筑物组装完成才能进行等方面的问题。
3 混凝土盒子结构
钢筋混凝土盒子建筑体系的主要承重构件都采用钢筋混凝土预制而成，墙体采用轻质复合材料，盒子构件在工厂完成内部装修和设备安装，运到现场进行组装形成房屋。盒子作为一个模块既起到了结构单元的作用同时也起到了空间单元的作用，其预制程度可以到达90%以上，每层盒子的吊装只需2～3天，而普通框架从支模到脱模至少需要两周，因此其施工工期可缩短60%左右，并且施工受环境的影响较小，由于混凝土盒子是一次整浇成型，因此其整体性能相对比较好。该种建筑模式相对于钢结构具有高强、耐磨（摩擦）、防撞击、抗老化、耐高温、防火或耐候性等性价比优良的基本特性，但由于混凝土结构一般比较重，所以其盒子的大小以及建筑高度将会受到限制，一般只适用于中低层建筑。
4 集装箱盒子结构
集装箱盒子建筑体系是将集装箱为基本模块组装成房屋，主要由集装箱单元和附加构件構成，附加构件包括门窗、阳台、屋顶、楼梯等，集装箱可以为废弃的集装箱也可以为特别定制的按照用户需求进行改造设计，形成不同的生活空间例如厨卫、卧室、客厅等。具有建造迅速、运输方便、对周围环境影响小、安全性能好的特点，同时集装箱房屋也是将废弃的集装箱进行回收利用，不仅延长了其使用寿命，同时也丰富了城市的建筑形态。但由于集装箱的强度和耐久性方面的限制，其主要适用于一些临时建筑和中低层建筑。
5 钢结构盒子结构
钢结构盒子建筑体系的主要承重构件采用钢材制成，墙体和混凝土结构盒子一样采用轻质复合材料，该种模式具有重量轻便于运输和吊装、预制化程度高，现场只需吊装和组装工作可以提高施工效率和缩短工期，可回收利用率高，同时钢结构具有良好的抗震性能和建筑立面表现效果，可以做到高层和超高层，但钢结构的耐腐蚀和防护性能比较差，这方面将会造成其造价一定程度的提高。可以说钢结构盒子结构是目前发展最快的一种模块化结构形式。根据运输、吊装、使用功能条件的限制盒子结构的尺寸一般为长4～6米，宽2.2～3.6米，高2.7～2.8米，重 10 吨左右，盒子根据其承载的不同分为承载盒子和非承载盒子，根据制作方法分为拼装式和整筑式。
6 结语
模块化钢结构建筑是指将复杂的建筑结构进行分解，并在工厂预制成相应的构件后将其组合成模块，现场将模块组装成所需的建筑体型的一种建筑模式，其中最具有代表性的是盒子建筑。工厂预制的模块化盒子内的一切设备、管线、装修、固定家具、外立面装修等都在工厂装配完成，后将这箱形的整体构件运至施工现场，像“搭建积木”一样拼装在一起，或与其他预制构件及现制构件相结合建成房屋。钢结构模块化在设计、施工、管理整个过程中相对于传统结构都具有其突出的优点。
参考文献
[1] 薛莎莎.模块化思想在现代住宅设计中的运用[D].北京建筑大学，2013.
[2] 胡晓.基于模块化设计的钢框架结构抗震性能研究[D].西南交通大学.2013.
[3] 谷洁辉，苏联盒子建筑发展概况[J].建筑技术，1984.12.
作者简介：姓名，牟旺（1993-至今），性别男 民族土家 籍贯湖北 学历本科 职称，研究方向建筑学
关键词： 模块化；结构；建筑；
【中图分类号】 TP311 【文献标识码】 A 【文章编号】 2236-1879（2018）02-0031-01
1 引言
随着城市建设高速发展和城镇化逐步推进，我国的建筑行业进入了一个高速发展的时期。然而，随之而来的建筑能耗和环境污染问题也越来越受到人们的关注。据统计“十二五”期间我国城镇化将到达 50%以上，城市和乡镇将会兴建大量住宅和公共建筑，在住宅建设中传统的砌体结构和钢筋混凝土结构将会占到 98%以上，其将会消耗大量的农民工，并且其劳动强度大、技术水平低，会造成未来招工难和建筑质量得不到保障方面的问题。同时由于钢筋混凝土结构的兴建每年大约消耗水泥 15 亿吨左右，约占全世界的 1/2，其中每生产 1 吨水泥将消耗 150kg 标准煤，总计将消耗大约 2.25 亿吨标准煤，排放数亿吨 CO2温室气体，还会给城市带来大量的PM2.5，造成严重的环境污染和资源浪费。因此，寻求一种既能适应国民经济高速发展的节奏，又能满足国家可持续发展的要求的新型结构体系和建造方式成为了业界的一个共识，同时也是国家建筑业转型升级政策的迫切需求。
2 模块化建筑的类型
模块化建筑是指运用模块化的思想去设计和建造建筑，将建筑整体分解成不同的模块，然后在工厂预制好后运到建筑现场像“搭积木”一样组装而成，或者与其它现浇构件组成的建筑物。模块作为模块化建筑的最基本的单元，其单元的形式和设计是建筑项目成功的关键，这些模块可以是一个柱、一面墙这样的小模块，或者是由一个房间或者几个房间构大模块，也可以使包括水电、装修的集成模块，随着建筑工行化的发展，按照模块化的形式和材料主要分为装配式结构、混凝土盒子、钢结构盒子、集装箱盒子四种类型的模块化建筑。
2.1装配式结构。
装配式结构包括采用预制混凝土叠合梁、叠合柱、叠合楼板、预制内外墙体、楼梯等组成的预制装配式混凝土结构建筑，也包括采用钢柱、钢梁、组合楼板、轻型预制复合墙体等组成的装配式钢结构建筑，是我国最先发展的模块化结构形式。其主要特点是建筑的基本构件采用模块化设计，在工厂预制好后运输至现场进行组装，属于一种较小单元的模块。该种结构形式相对于传统的结构可以节省施工工期40%～50%，劳动力30%～40%，施工垃圾80%，钢材损耗80%，混凝土损耗60%，木材损耗80%，并且将大量减少现场施工的噪音污染和粉尘污染。但由于模块的体积比较小、所需的模块的数量较多，构件的接缝较多，易造成装配程序的复杂性，接缝处理不好将会影响整个结构质量和整体性能，同时其建筑的装修和设备安装工作不能在工厂完成，需等建筑物组装完成才能进行等方面的问题。
3 混凝土盒子结构
钢筋混凝土盒子建筑体系的主要承重构件都采用钢筋混凝土预制而成，墙体采用轻质复合材料，盒子构件在工厂完成内部装修和设备安装，运到现场进行组装形成房屋。盒子作为一个模块既起到了结构单元的作用同时也起到了空间单元的作用，其预制程度可以到达90%以上，每层盒子的吊装只需2～3天，而普通框架从支模到脱模至少需要两周，因此其施工工期可缩短60%左右，并且施工受环境的影响较小，由于混凝土盒子是一次整浇成型，因此其整体性能相对比较好。该种建筑模式相对于钢结构具有高强、耐磨（摩擦）、防撞击、抗老化、耐高温、防火或耐候性等性价比优良的基本特性，但由于混凝土结构一般比较重，所以其盒子的大小以及建筑高度将会受到限制，一般只适用于中低层建筑。
4 集装箱盒子结构
集装箱盒子建筑体系是将集装箱为基本模块组装成房屋，主要由集装箱单元和附加构件構成，附加构件包括门窗、阳台、屋顶、楼梯等，集装箱可以为废弃的集装箱也可以为特别定制的按照用户需求进行改造设计，形成不同的生活空间例如厨卫、卧室、客厅等。具有建造迅速、运输方便、对周围环境影响小、安全性能好的特点，同时集装箱房屋也是将废弃的集装箱进行回收利用，不仅延长了其使用寿命，同时也丰富了城市的建筑形态。但由于集装箱的强度和耐久性方面的限制，其主要适用于一些临时建筑和中低层建筑。
5 钢结构盒子结构
钢结构盒子建筑体系的主要承重构件采用钢材制成，墙体和混凝土结构盒子一样采用轻质复合材料，该种模式具有重量轻便于运输和吊装、预制化程度高，现场只需吊装和组装工作可以提高施工效率和缩短工期，可回收利用率高，同时钢结构具有良好的抗震性能和建筑立面表现效果，可以做到高层和超高层，但钢结构的耐腐蚀和防护性能比较差，这方面将会造成其造价一定程度的提高。可以说钢结构盒子结构是目前发展最快的一种模块化结构形式。根据运输、吊装、使用功能条件的限制盒子结构的尺寸一般为长4～6米，宽2.2～3.6米，高2.7～2.8米，重 10 吨左右，盒子根据其承载的不同分为承载盒子和非承载盒子，根据制作方法分为拼装式和整筑式。
6 结语
模块化钢结构建筑是指将复杂的建筑结构进行分解，并在工厂预制成相应的构件后将其组合成模块，现场将模块组装成所需的建筑体型的一种建筑模式，其中最具有代表性的是盒子建筑。工厂预制的模块化盒子内的一切设备、管线、装修、固定家具、外立面装修等都在工厂装配完成，后将这箱形的整体构件运至施工现场，像“搭建积木”一样拼装在一起，或与其他预制构件及现制构件相结合建成房屋。钢结构模块化在设计、施工、管理整个过程中相对于传统结构都具有其突出的优点。
参考文献
[1] 薛莎莎.模块化思想在现代住宅设计中的运用[D].北京建筑大学，2013.
[2] 胡晓.基于模块化设计的钢框架结构抗震性能研究[D].西南交通大学.2013.
[3] 谷洁辉，苏联盒子建筑发展概况[J].建筑技术，1984.12.
作者简介：姓名，牟旺（1993-至今），性别男 民族土家 籍贯湖北 学历本科 职称，研究方向建筑学