从模块化建筑到模块化施工的研究分析

【摘要】通过研究生物体模块化建造洞穴的方式，将模块化技术应用到各种类型的建筑物上不仅加固稳定了建筑物的结构，同时对于建筑物的微环境调节也起到了极大地促进作用。本文主要探讨的是模块化建筑到模块化施工的思想过程和具体实施方法。

【关键词】模块化；建筑；施工

模块化主要是指将问题通过等级划分成各个模块并将模块形成联通式回路的一种解决问题的方法。模块化多用于处理复杂问题，并将复杂问题有条理的分割成各个区域，然后将这些区域的问题联合其他区域有重点的解决。模块化建筑主要指的是将建筑物分解成各个部分，使各个部分既是有机个体又是相互连通的整体，模块化建筑主要是运用仿生学原理将建筑规划成框架式结构，在保证各框架稳定的基础上实现节能环保的目的。而模块化施工则是通过将建筑所用钢结构构件通过预先在工厂加工然后直接在施工现场进行组装的形式进行施工的过程。模块化施工更像是在进行乐高玩具的搭建，通过各个拼板组合成整体形态。无论是模块化建筑还是模块化施工都是将整体问题进行区域化划分和解决的形式。

一、探讨模块化建筑有何优势和特点

（一） 建造速度和建造质量探讨

模块化建筑在建造速度上远远强于一般建筑物，因为它是通过预先设计好所需材料的用量，然后统一进行工厂加工，标准规格都有严密的规定，因此在建设中只需做好施工过程的管理和分配就能很好的达到加快建设速度，减少工期的目的。同时由于建筑物所用材料质量的统一性和耐用性可以保证建筑物整体结构的全方位施工，且施工过程只要严格遵守施工图纸，对建筑分布结构进行分段搭建，就能保证建筑物达到设计要求，从而保证它的质量，并增大其结构强度。许多模块化建筑整体采用的是钢结构，其中无添加任何混凝土部分，它的主体承重结构的纵、横梁全部采用钢材构成[2]。这些钢结构均在搭建前准备好，搭建时只需进行组合拼装就可完成建设。模块化的单元也因为是由钢结构搭建，因此具有坚固性和极强的抗震力。因此在建设过程中最重要的是施工管理，只有各项工作配合紧密，不出现漏洞，才能保证整体速度和质量。

（二）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。

二、浅析模块化施工工艺

（一）探究建筑模块化类型

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：第一，墙体承重模块。墙体承重模块主要可以将建筑空间划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。第二，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。第三，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]。第四，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。

（二） 探究模块化施工工艺流程和方法

模块化施工主要分为几个特点，首先，对于模块而言，是预先在工厂中依据设计所需进行流水线化加工而成的。其次，在模块预先加工完成的基础上托运到现场进行组装。最后再进行装修作业。但是模块化施工的前提是做好土建基础工程，只有做好了基础工程才能保证接下来施工工作的顺利进行。图一为模块化施工流程图模块化施工的整体施工步骤如下：

1、 进行土建基础建设

基础建设是进行其他主体建设的基础，对于现场施工来说，需要仔细阅读施工建筑图纸，做好地下工程的排水、打桩、压实等工作，这些工作是更好地进行模块化施工的前提。

2、 托运转移交由现场进行组装

其次在基础工程完工后就是最重要的一步，进行建筑整体结构组装。进行这一步施工同样要对施工图纸有一个很好的把握，因为模块化建筑本身就具有极强的结构性，虽说施工知识进行相应的组装，但是，在组装过程中一定要能看懂图纸中设计人员需要表达的具体内涵和设计理念。对于组装过程中的节点部位细节一定要仔细研究，运用重点论注重建设的细节施工。因为模块化分区域的特殊性，因此在进行组装时还要注意整体的建设。

3、 进行给排水等安装工程建设

给排水安装时建筑物整体功能性不可缺少的阶段，因此在建筑物整体框架建设完成的基础上，进行给排水安装。安装过程中同样要进行模块化划分，像厨房、卫生间等具有独立体系的模块应提前在工厂整体加工好，运输到施工场地只需吊装安插便可。

4、 进行建筑的整体装修

在完成了基本建设和安装的基础上进行装修工程进场装修，这是模块化施工的第四个步骤，装饰装修工程同样需要采用整体和部分的研究观点进行施工。

5、 进行工程的整体验收

最后一步就是进行工程的整体验收，在验收过程中需要把握建筑节点、细节，同时也要注重整体结构的检验。

结束语

虽然模块化建筑能通过建筑自身的调节起到入住更加舒适更加环保的效果，但如今模块化建筑仍是建筑设计的一个难题。模块化建筑设计通常在自然界动物建造自己的巢穴中比较多见，但是真正弄清楚其中的道理所在却是科学家仍需面临的问题。但是，目前通过模块建筑和模块化施工为建筑行业带来了新的契机，仍是建筑行业值得学习的前沿科技。

参考文献：

[1]俞宝达，俞宝明.从模块化建筑到模块化施工[J].浙江建筑，2013，30（5）：56-59.

[2]李海洋.J公司模块化建筑项目的可行性研究[D].山东大学，2014.

[3]曲可鑫.钢结构模块化建筑结构体系研究[D].天津大学，2013.

[4]方一凯，段玮玮，陈咭扦等.基于模块化的现代低碳建筑的探讨[J].中国水运（下半月），2014，14（8）：387-388.