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[摘 要]随着科学技术的发展,尤其是大型工程项目技术的发展使项目逐渐向模块化方向看齐。建筑模块化过程是指对建筑物的空间功能进行的类型划分,它是以建筑物主体研究对象,将内部构成元素进行统一分解,然后组合的过程,具有相同或者是类似功能的空间将会被规例到某一特定的单元内,在房屋建筑结构设计过程中,利用模块与模块之间的组合方式,按照设计要求以及建筑学原理而搭建成的建筑结构过程。
[关键词]设计理念;建筑类型;结构体系;特点
中图分类号:TU352,1 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)23-0144-01
1 模块化建筑设计理念
适用、坚固、经济、美观是建筑设计的一般理念,也是模块化建筑的理念。毕竟模块化建筑在功能和结构方面,要满足人们的使用要求。同时,要具有大胆创新的思想,因为建筑本身在人们的意识里已经固化成了非移动的物体,而人们要使用的是建筑的内部空间,如何在模块化建筑中体现这个空间,这就要求建筑师要将其他领域知识与建筑知识相互融合,寻找恰当的结合点。重要的是形式的设计要体现美观的理念。建筑师可以从组合方式等方面去拓展和挖掘使建筑具有美感,建筑师应像汽车制造商那样能创造美的车辆一样创造优美的可移动的建筑物。可以尽可能与模块化建筑所应用的城市或地域文化背景相融合。
2 模块化房屋建筑类型
建筑模块通过进行其功能和结构上的划分可分为以下几种类型:
(1)承重模块。墙体承重模块主要可以将建筑空间划墙体分成大小合适的空间区域,满足建筑物对空间格挡的需求。它主要由水平衡杆、支撑、立柱和墙体组成轻体承重模块。这种模式的模块化适用于宾馆或宿舍等对空间均匀性划分表较高的建筑。
(2)非承重模块。非承重模块主要依靠其他模块进行整体结构强度承接,同时需要考虑自身的结构重量,非承重模块在移交在建建筑时已经预先在工厂安装完成,同时还包括其相应的配套设施。例如厨房等较小空间的结构化所需配备的水暖等。
(3)角柱支撑模块。角柱支撑模块最大的优点就是空间开放性大,通过像传统热轧钢结构的作用布置在结构的纵向边缘部位。将角柱模块整体拼装后便可形成多面的开放空间。
(4)楼梯模块。楼梯模块同非承重模块有相似性,它们都需要依附于主题承重结构,但是与非承重结构模块所不同的是楼梯模块更多的用于完全模块化建筑。它主要在楼梯和平台两个预制单元中结合整体结构延伸至更高楼层。
3 模块化房屋建筑结构体系
模块化建筑结构体系,按种类可分为全模块化建筑结构体系和复合模块化建筑结构体系。全模块化建筑结构体系建筑前部由模块单元装配而成,适用于多层建筑房屋,一般适用层数为4~8层。当层数过高时,需要有独立抗侧体系作为预考。模块间一般通过螺栓和改版进行连接,以此最为模块化建筑的传力路径。复合模块化建筑结构体系为提高模块化建筑的结构与使用性能,需要将模块化建筑与其他建筑形式进行复合,一般可包括:与传统框架复合结构体系、与板体结构复合体系、与剪力墙与核心筒复合结构体系等。
与传统框架复合结构体系:为满足更开放的活动空间,可考虑将模块化建筑与传统钢结构框架进行复合,另外,对于一些相对高层的模块建筑,也可以传统框架作为结构的外骨架,以此为依附进行模块化建筑的建造。与板体结构复合体系:在这种建造形式中,模块堆叠成一个核心,在其周围布置预制承重墙和楼板。模块通常可形成楼梯井,并在建筑内部提供了公共设施的中心区域。建筑物的模块部分能够容纳大量的公共设施区域,如厨房和浴室等,而在非模块区域则可作为卧室和客厅。从结构的角度看,除了其承重作用,模块化核心还为整个建筑物提供了稳定性。这种布置一般被限制在4~6层高度的楼房,是住宅应用的理想选择。
4 模块化建筑安全性、标准性和环保性的探讨
模块化建筑的承压能力较强,为每平方米0.5T,横向刚性和纵向刚性分别可以达到15.2T和7.6T,同时每个模块单元的底部和顶部都能承受达7T左右的重量。因此模块化建筑与一般建筑相比更具有安全性。
其次,模块化建筑单元体的基梁、框架柱、屋面等构件都是预先加工好的,这不仅方便了运输,并且在安装和拆卸方面能够更加节省精力和时间,因为其不管是建筑物零部件的建造,亦或是施工安装过程都体现了标准化的特点。最后,模块化建筑具有良好的节能环保能力,首先对于建筑物本身来说,模块化建筑因通体使用的是钢材进行组装,无添加混凝土,因此材料在建筑报废后仍然能够大量的回收利用。而对于建筑物设计而言,模块化建筑更有利于新型环保材料的搭建和设计,同时较一般建筑而言也更节省材料。
5 模块化房屋建筑特点
(1)提高了房屋的整体抗震性能:建筑模块复合墙体由于混凝土剪力墙板的设置与普通砖混建筑相比,具有整体性能好,较强的抗震、抗冲击性能,可在地震烈度≥8度地区建造房屋,建筑物的使用寿命可达100年以上。
(2)同样的供暖方式可达到事半功倍的效果:由于建筑模块复合墙体建筑有着独特的保温性能,冬季的室温与同等条件的砖混建筑相比可提高7-11度,其25CM厚复合墙体相当于460CM的红砖厚度墙体的保温效果,即便在没有供暖的情况下.也能使室内保持一定的温度,每年可节省2/3采暖费用,夏天不用开空调,室内温度保持在27度以下.降低住户的使用成本。
(3)独有的技术体系、确保节能达标:建筑模块复合墙体独有的技术体系实现了房屋的整体密闭,完全淘汰了红砖,封堵了冷桥,避免了传统建筑存在的结露、长毛、开裂、空鼓、脱落的质量缺陷现象发生,主体结构得到较好保护。
(4)建筑模块复合墙体整体达到75%节能标准要求,比普通建筑节能92%。
(5)建筑模块墙体的抗冲击性、耐久性性能强:复合墙体2CM厚面层由功能分明的基层处理材料、粘结剂、抹面胶、耐碱玻璃纤维涂塑网格布及饰面层组成,有效提高了新型节能建筑模块复合墙体的抗冲击性、耐久性火性能,是综合技术优势多的外墙外保温做法。
(6)建筑模块防火性能高:新型节能建筑模块复合墙体建筑所用材料燃烧性能经测试可达到B1级阻燃指标。
(7)施工方法便捷、工程质量易保证:建筑模块复合墙体简捷的施工方法和施工技术易掌握,施工质量和、安全易于得到保证。
(8)施工进度快、材料损耗小:建筑模块复合墙体采用成插水平拼接施工技术,工期短在具备施工的条件下30天基本可达到入住标准。
(9)耐低温性能优越:满足冻融循环要求,可在-3.1度低温下施工。
(10)综合效益明显:建筑模块复合墙体建筑应用的空腔模块种类齐全、几何尺寸准确,材料损耗小,性价比适宜的建筑节能体系,工程建设费用与传统砖混建筑基本持平,但由于保温效果极佳节能和优化组合及无后期维护成本,每年的使用费用可节约35%以上,建筑模块复合墙体建筑,在无需增加建造成本的前提下,采用技术先进、性价比适宜的建筑抗震节能技术可提高节能房屋的使用寿命和延长适宜人居温度的使用时间。
6 结语
当前世界建筑的文化,在纵向上可持续发展于自然与生态的回归。加上现代科学技术的发展和运用,与城市建设的需要,建筑的模式必将从单一的形式中跳跃出来。多样化、规模化是其发展出路,模块化建筑作为建筑多样化的一种形式,值得我们探索和研究,也将会是未来建筑发展的趋。
参考文献
[1] 郭艳艳.模块化房屋建筑结构[J].城市建设理论研究(电子版),2011(23)
[2] 俞寶达,俞宝明.从模块化建筑到模块化建筑施工[J].浙江建筑,2011,30(05).
[关键词]设计理念;建筑类型;结构体系;特点
中图分类号:TU352,1 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)23-0144-01
1 模块化建筑设计理念
适用、坚固、经济、美观是建筑设计的一般理念,也是模块化建筑的理念。毕竟模块化建筑在功能和结构方面,要满足人们的使用要求。同时,要具有大胆创新的思想,因为建筑本身在人们的意识里已经固化成了非移动的物体,而人们要使用的是建筑的内部空间,如何在模块化建筑中体现这个空间,这就要求建筑师要将其他领域知识与建筑知识相互融合,寻找恰当的结合点。重要的是形式的设计要体现美观的理念。建筑师可以从组合方式等方面去拓展和挖掘使建筑具有美感,建筑师应像汽车制造商那样能创造美的车辆一样创造优美的可移动的建筑物。可以尽可能与模块化建筑所应用的城市或地域文化背景相融合。
2 模块化房屋建筑类型
建筑模块通过进行其功能和结构上的划分可分为以下几种类型:
(1)承重模块。墙体承重模块主要可以将建筑空间划墙体分成大小合适的空间区域,满足建筑物对空间格挡的需求。它主要由水平衡杆、支撑、立柱和墙体组成轻体承重模块。这种模式的模块化适用于宾馆或宿舍等对空间均匀性划分表较高的建筑。
(2)非承重模块。非承重模块主要依靠其他模块进行整体结构强度承接,同时需要考虑自身的结构重量,非承重模块在移交在建建筑时已经预先在工厂安装完成,同时还包括其相应的配套设施。例如厨房等较小空间的结构化所需配备的水暖等。
(3)角柱支撑模块。角柱支撑模块最大的优点就是空间开放性大,通过像传统热轧钢结构的作用布置在结构的纵向边缘部位。将角柱模块整体拼装后便可形成多面的开放空间。
(4)楼梯模块。楼梯模块同非承重模块有相似性,它们都需要依附于主题承重结构,但是与非承重结构模块所不同的是楼梯模块更多的用于完全模块化建筑。它主要在楼梯和平台两个预制单元中结合整体结构延伸至更高楼层。
3 模块化房屋建筑结构体系
模块化建筑结构体系,按种类可分为全模块化建筑结构体系和复合模块化建筑结构体系。全模块化建筑结构体系建筑前部由模块单元装配而成,适用于多层建筑房屋,一般适用层数为4~8层。当层数过高时,需要有独立抗侧体系作为预考。模块间一般通过螺栓和改版进行连接,以此最为模块化建筑的传力路径。复合模块化建筑结构体系为提高模块化建筑的结构与使用性能,需要将模块化建筑与其他建筑形式进行复合,一般可包括:与传统框架复合结构体系、与板体结构复合体系、与剪力墙与核心筒复合结构体系等。
与传统框架复合结构体系:为满足更开放的活动空间,可考虑将模块化建筑与传统钢结构框架进行复合,另外,对于一些相对高层的模块建筑,也可以传统框架作为结构的外骨架,以此为依附进行模块化建筑的建造。与板体结构复合体系:在这种建造形式中,模块堆叠成一个核心,在其周围布置预制承重墙和楼板。模块通常可形成楼梯井,并在建筑内部提供了公共设施的中心区域。建筑物的模块部分能够容纳大量的公共设施区域,如厨房和浴室等,而在非模块区域则可作为卧室和客厅。从结构的角度看,除了其承重作用,模块化核心还为整个建筑物提供了稳定性。这种布置一般被限制在4~6层高度的楼房,是住宅应用的理想选择。
4 模块化建筑安全性、标准性和环保性的探讨
模块化建筑的承压能力较强,为每平方米0.5T,横向刚性和纵向刚性分别可以达到15.2T和7.6T,同时每个模块单元的底部和顶部都能承受达7T左右的重量。因此模块化建筑与一般建筑相比更具有安全性。
其次,模块化建筑单元体的基梁、框架柱、屋面等构件都是预先加工好的,这不仅方便了运输,并且在安装和拆卸方面能够更加节省精力和时间,因为其不管是建筑物零部件的建造,亦或是施工安装过程都体现了标准化的特点。最后,模块化建筑具有良好的节能环保能力,首先对于建筑物本身来说,模块化建筑因通体使用的是钢材进行组装,无添加混凝土,因此材料在建筑报废后仍然能够大量的回收利用。而对于建筑物设计而言,模块化建筑更有利于新型环保材料的搭建和设计,同时较一般建筑而言也更节省材料。
5 模块化房屋建筑特点
(1)提高了房屋的整体抗震性能:建筑模块复合墙体由于混凝土剪力墙板的设置与普通砖混建筑相比,具有整体性能好,较强的抗震、抗冲击性能,可在地震烈度≥8度地区建造房屋,建筑物的使用寿命可达100年以上。
(2)同样的供暖方式可达到事半功倍的效果:由于建筑模块复合墙体建筑有着独特的保温性能,冬季的室温与同等条件的砖混建筑相比可提高7-11度,其25CM厚复合墙体相当于460CM的红砖厚度墙体的保温效果,即便在没有供暖的情况下.也能使室内保持一定的温度,每年可节省2/3采暖费用,夏天不用开空调,室内温度保持在27度以下.降低住户的使用成本。
(3)独有的技术体系、确保节能达标:建筑模块复合墙体独有的技术体系实现了房屋的整体密闭,完全淘汰了红砖,封堵了冷桥,避免了传统建筑存在的结露、长毛、开裂、空鼓、脱落的质量缺陷现象发生,主体结构得到较好保护。
(4)建筑模块复合墙体整体达到75%节能标准要求,比普通建筑节能92%。
(5)建筑模块墙体的抗冲击性、耐久性性能强:复合墙体2CM厚面层由功能分明的基层处理材料、粘结剂、抹面胶、耐碱玻璃纤维涂塑网格布及饰面层组成,有效提高了新型节能建筑模块复合墙体的抗冲击性、耐久性火性能,是综合技术优势多的外墙外保温做法。
(6)建筑模块防火性能高:新型节能建筑模块复合墙体建筑所用材料燃烧性能经测试可达到B1级阻燃指标。
(7)施工方法便捷、工程质量易保证:建筑模块复合墙体简捷的施工方法和施工技术易掌握,施工质量和、安全易于得到保证。
(8)施工进度快、材料损耗小:建筑模块复合墙体采用成插水平拼接施工技术,工期短在具备施工的条件下30天基本可达到入住标准。
(9)耐低温性能优越:满足冻融循环要求,可在-3.1度低温下施工。
(10)综合效益明显:建筑模块复合墙体建筑应用的空腔模块种类齐全、几何尺寸准确,材料损耗小,性价比适宜的建筑节能体系,工程建设费用与传统砖混建筑基本持平,但由于保温效果极佳节能和优化组合及无后期维护成本,每年的使用费用可节约35%以上,建筑模块复合墙体建筑,在无需增加建造成本的前提下,采用技术先进、性价比适宜的建筑抗震节能技术可提高节能房屋的使用寿命和延长适宜人居温度的使用时间。
6 结语
当前世界建筑的文化,在纵向上可持续发展于自然与生态的回归。加上现代科学技术的发展和运用,与城市建设的需要,建筑的模式必将从单一的形式中跳跃出来。多样化、规模化是其发展出路,模块化建筑作为建筑多样化的一种形式,值得我们探索和研究,也将会是未来建筑发展的趋。
参考文献
[1] 郭艳艳.模块化房屋建筑结构[J].城市建设理论研究(电子版),2011(23)
[2] 俞寶达,俞宝明.从模块化建筑到模块化建筑施工[J].浙江建筑,2011,30(05).