模塊化建筑設(shè)計及建造淺析以南京香悅瀾山項目為例

代靜南

模塊化建筑設(shè)計及建造淺析以南京香悅瀾山項目為例

代靜南

一、預(yù)制裝配式建筑的定義及模塊化建筑的定義

預(yù)制裝配式建筑是將建筑的部分或全部構(gòu)件在工廠預(yù)制完成，然后運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，將構(gòu)件通過可靠的連接方式組裝而建成。

模塊化建筑是將每個功能房間（臥室，客廳，書房等）作為一個獨立模塊，在工廠完成精裝修，運至工地現(xiàn)場吊裝組合在核心筒上。模塊化建筑從產(chǎn)品技術(shù)上看，裝配率可達(dá)85%，是工業(yè)化建筑最高表現(xiàn)形式，比pc裝配建筑（部件式的混凝土預(yù)制裝配）工業(yè)化程度更高。

二、裝配式建筑發(fā)展的背景

二戰(zhàn)后，近現(xiàn)代預(yù)制建筑有了長足發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)、幕墻、PC預(yù)制等發(fā)展很快。70年代后國外建筑工業(yè)化進(jìn)入新的階段，預(yù)制與現(xiàn)澆相結(jié)合體系取得優(yōu)勢。世界各國在建筑工業(yè)化上選擇了不同的道路。美國預(yù)應(yīng)力協(xié)會的《PCI設(shè)計手冊》體系最完整。主要采用鋼結(jié)構(gòu)+pc掛板組合；日本，新加坡，芬蘭等地區(qū)多在該體系下發(fā)展；英國結(jié)合地域訴求，在模塊化建筑技術(shù)方面走在前列。

三、國內(nèi)目前發(fā)展?fàn)顩r及成本分析

1.發(fā)展概況

上世紀(jì)70—80年代，國內(nèi)在單層裝配式廠房及大板類住宅（預(yù)制空心樓板）方面有過一次大發(fā)展，后續(xù)預(yù)制裝配式住宅由于抗震、防水及裂縫等問題逐漸淡出市場。21世紀(jì)初，PC構(gòu)件住宅產(chǎn)業(yè)化初步推廣；廣東中集和上海優(yōu)必集團(tuán)在模塊化酒店及辦公建筑領(lǐng)域較為成熟；江蘇威信廣廈在住宅模塊化生產(chǎn)技術(shù)上較為領(lǐng)先。 2016年江蘇鎮(zhèn)江港南路13萬平方米高層保障房項目，南京香悅瀾山3萬平方米模塊化高層住宅項目的相繼落成，標(biāo)志著國內(nèi)高層住宅工業(yè)化程度達(dá)到了一個新的起點。

2.成本分析

傳統(tǒng)鋼筋混凝土體系，室外作業(yè)建安成本為2800元/m2（裝修標(biāo)準(zhǔn)900元/平方米），PC裝配式住宅成本約為3500元/m2，僅僅從建安成本角度來看，增加了約700元/m2。綜合考慮項目建設(shè)周期減少40%，財務(wù)成本降低50%,減少160元/m2；人員減少30%，管理周期減少30%，管理費減少30元/m2；模塊綠建成本減少130元/ m2；加上面積補貼等政府獎勵政策，綜合成本只比傳統(tǒng)建筑高10%。而且裝修等級越高，模塊化成本優(yōu)勢越明顯，裝修成本為2000元/m2時，兩種開發(fā)模式成本持平。

四、模塊化建筑設(shè)計及建造的核心和技術(shù)

1.圖紙設(shè)計階段

其中設(shè)計階段分為方案設(shè)計，施工圖設(shè)計和加工圖設(shè)計三大板塊，生產(chǎn)圖紙比傳統(tǒng)的建筑圖紙多出數(shù)十倍，包括開孔的位置，瓷磚鋪設(shè)等都有嚴(yán)格的工業(yè)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，確保產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化，最大限度減少廢料。

方案設(shè)計要求建筑結(jié)構(gòu)及機電、內(nèi)裝全專業(yè)介入，完成技術(shù)交圈的擴初深度圖紙，方可開始專業(yè)施工圖設(shè)計。模塊化施工圖設(shè)計，是在方案圖紙基礎(chǔ)上，對每個房間進(jìn)行合理功能分割，確認(rèn)分割后的房間結(jié)構(gòu)及內(nèi)裝界面合理性。設(shè)計施工圖出完后進(jìn)入加工圖紙設(shè)計階段，該階段，重新將每個功能立方體化整為零，分解為不同加工配件，準(zhǔn)備進(jìn)入下一環(huán)節(jié)，給工廠下單生產(chǎn)。

（1）方案圖紙設(shè)計階段就需要熟悉模塊化設(shè)計及加工特點：模塊平面單元尺寸劃分限值：5mX12m；模塊平面形狀宜規(guī)整，避免出現(xiàn)過多轉(zhuǎn)角；盡可能避免小模塊出現(xiàn)，控制模塊數(shù)量；模塊外立面設(shè)計應(yīng)簡潔，減少裝飾線腳；模塊陽臺寬度設(shè)計宜與模塊開間一致。

（2）模塊化施工圖設(shè)計是在傳統(tǒng)方案圖紙基礎(chǔ)上，將每個房間單獨作為立方體割離出來，墻體由單墻變?yōu)殡p墻。針對割離出來的每個房間進(jìn)行建筑，結(jié)構(gòu)，機電施，精裝修施工圖設(shè)計，同時考慮各房間在拼接后的精裝界面，機電點位的整體性。

（3）加工圖設(shè)計階段：工廠生產(chǎn)需要圖紙，加工圖紙正是在模塊化施工圖的基礎(chǔ)上，將每個模塊房間的墻體，窗，桁架吊頂?shù)戎黧w，以及精裝修所需的各類管線，五金，面板等構(gòu)件分解出來，形成各類標(biāo)準(zhǔn)化加工部件，歸類歸檔準(zhǔn)備加工。

2.生產(chǎn)加工階段

加工圖紙設(shè)計完成后，不同的組件便可以歸類發(fā)包，生產(chǎn)和采購。模塊化生產(chǎn)基地收到各類部件經(jīng)過三方檢驗合格后（生產(chǎn)廠家檢驗合格，模塊化工廠接受二次檢檢合格，委托第三方檢驗合格），便可以開始模塊化單元的加工制作，主要有以下五個關(guān)鍵節(jié)點：墻體的生產(chǎn)及組裝：每個功能房間的生產(chǎn)，均從鋼構(gòu)片墻開始，在鋼構(gòu)片上澆筑輕質(zhì)混凝土養(yǎng)護(hù)后，四面墻（或者更多面墻體）與桁架吊頂一起組裝成功能房間；在模塊房間地面鋪設(shè)鋼筋澆筑混凝土，并做好隱蔽工程拍照存檔；在桁架吊頂內(nèi)進(jìn)行強弱電及暖通管線鋪設(shè)；門窗等安裝工程；室內(nèi)精裝修工程。

3.運輸?shù)跹b階段

運輸?shù)跹b階段要注意以下關(guān)鍵事項：模塊出廠順序與吊裝順序保持一致，現(xiàn)場一般即到即吊裝；吊裝現(xiàn)場施工路基承載力大于18噸；施工界面保證20米間距，該區(qū)不建議設(shè)置地下室；為保證吊裝精確度，吊裝現(xiàn)場風(fēng)力大于5級不宜吊裝；模塊重量不宜大于40噸。

五、南京香悅瀾山項目經(jīng)驗

該項目總建筑面積482400m2，其中模塊住宅21～23號樓11層，總面積37300m2，戶型面積以120m2及140m2為主。

1.開發(fā)優(yōu)勢

獲得綠建三星認(rèn)證和綠建補貼（財政部80元/m2+地方40～60元/m2），提升產(chǎn)品價值和企業(yè)美譽度。

獲得3%的面積獎勵，開發(fā)信貸和消費信貸支持（貸款額度、貸款期限及貸款利率等方面）。

建設(shè)周期減少，施工周期是傳統(tǒng)建筑方式1/2，11-18層的建筑包括精裝修從建設(shè)地下室到驗收交付僅需9個月時間，其中搭建部分僅需要3～4周，平均每層用時1.5天。

成本：綜合成本降低，用工量減少30%，房屋建造勞動成本減少80%，減少管理人員數(shù)量，降低管理費用。

降低用工短缺、用工成本提升的風(fēng)險。

2.產(chǎn)品優(yōu)勢

在抗震，保溫及隔音三方面性能明顯優(yōu)越于傳統(tǒng)建筑，其中抗震設(shè)防烈度為7度，模型試驗抗震9度依然安全。由于模塊化建筑是以房間為單位組裝，房間與房間之間有24毫米中空層，分戶墻隔聲及樓板隔聲明顯優(yōu)于國家綠建標(biāo)準(zhǔn)，也高于英國標(biāo)準(zhǔn)。從使用者角度有以下方面的優(yōu)勢：室內(nèi)有效面積增加5%～8%；精裝修、拎包入住，避免了裝修困擾和鄰里之間的相互影響；外窗氣密性的提高，圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱效果的改善，減少了采暖空調(diào)費用支出；采用環(huán)保材料裝修，可以確保良好的室內(nèi)空氣質(zhì)量；

3.不足之處

屋面造型：香悅瀾山屋面使用了坡屋頂，為保證鋼材耐久抗腐蝕性，耗費材料成本較多。

外墻防水：香悅瀾山項目外立面采用了外掛陶板，很好解決了立面防水問題，但是成本較高，需要研究經(jīng)濟(jì)型外墻做法（涂料、一體板等）。

室內(nèi)二次安裝掛重問題：墻體為鋼結(jié)構(gòu)+輕質(zhì)混凝土，需要預(yù)留背板、研發(fā)新的掛重安裝節(jié)點。

六、結(jié)論

節(jié)約資源，減少污染排放，降低勞動力成本，是全球各行業(yè)發(fā)展大勢所趨，模塊化建筑作為工業(yè)化設(shè)計建造新起點，在國有化道路上，已初露端倪。為便于全國范圍各地區(qū)適時快速推進(jìn)，除中央及地方政策層面優(yōu)惠扶持外，尚需從設(shè)計到生產(chǎn)及驗收標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)技術(shù)規(guī)范的出臺。

（作者單位：新城控股集團(tuán)股份有限公司上海第一分公司）