裝配式模塊化建筑的生產(chǎn)技術(shù)研究與應(yīng)用

任 剛

(安徽海龍建筑工業(yè)有限公司，安徽 合肥 230601)

模塊化建筑即在工廠預(yù)制成適合運輸和安裝的集成建筑，并對其進行精裝修，后運輸至現(xiàn)場進行安裝、拼接工作，最終形成建筑整體[1]；雖與傳統(tǒng)臨時建筑相似，但在質(zhì)量、結(jié)構(gòu)和性能方面較傳統(tǒng)臨時建筑有突出表現(xiàn)，主要為：建造周期短；工廠可控環(huán)境下質(zhì)量有嚴(yán)格保證；規(guī)模效益顯著；受氣候條件影響??；模塊隔聲、保溫、防火性能優(yōu)良；優(yōu)化建材利用率，減少建筑垃圾；減少對現(xiàn)場周邊地區(qū)的侵?jǐn)_；可拆卸并能夠重復(fù)利用[2]。因此在市場中的份額逐漸提高，2020年因新冠疫情的影響，武漢市在一周時間內(nèi)新建了雷神山、火神山兩座防疫醫(yī)院，其中均為裝配式建筑中的模塊化建筑，體現(xiàn)了模塊化建筑在救急工程中的應(yīng)用。

1 項目概況

竹篙灣項目位于我國香港新界大嶼山的東北部，2020年3月開工，同年6月交付使用，該項目由43棟單體、預(yù)制樓梯及相應(yīng)的配電房等輔助設(shè)施構(gòu)成，每棟單體上下兩層，每層由8個箱體構(gòu)成，共計700個箱體，每個箱體精裝修后運至現(xiàn)場進行安裝，該項目作為香港應(yīng)對新冠病毒的重要檢疫設(shè)施，配有醫(yī)療等基本功能單位，主要用來隔離和觀察。如圖1所示為竹篙灣項目效果圖。

2 生產(chǎn)流程

2.1 箱體基本參數(shù)

該項目通過鋼箱體經(jīng)有效的構(gòu)造連接組裝而成，鋼框架箱體如圖2所示，每個鋼箱體尺寸為5 900 mm(長)×2 980 mm(寬)×3 020 mm(高)，箱體由200 mm×150 mm×10 mm的矩形鋼管角柱、200 mm×100 mm×6.3 mm的矩形鋼管中柱、150×100×10的矩形鋼管梁(頂部和底部)、100 mm×50 mm×50 mm×6.3 mm的頂部槽鋼次梁、90 mm×90 mm×4 mm的底部矩形鋼管次梁和2 mm的波紋板焊接組成，鋼箱體由鋼構(gòu)件廠統(tǒng)一加工制造運輸至生產(chǎn)車間，經(jīng)過精裝修后運至施工現(xiàn)場。

2.2 箱體具體裝修流程

箱體的生產(chǎn)裝修流程如圖3所示。

2.3 主要流程操作及要點

1)箱體調(diào)平。箱體進廠后，通過水平儀對箱體表面進行平整度檢查，誤差為±3 mm，防止箱體因平整度偏差過大，無法進行后期裝修。

2)衛(wèi)生間底座調(diào)平、焊接。在箱體安置衛(wèi)生間位置設(shè)置凹槽，在凹槽的四個拐角處設(shè)計角鐵，在保證四個角鐵處于同一水平面后進行焊接，后將衛(wèi)生間底座與角鐵焊接，見圖4。

3)鋼筋綁扎、澆筑混凝土。鋼筋為φ10@200 mm，因箱體底部有波紋板和矩形鋼梁，導(dǎo)致箱體底部凹凸不平，故凹槽內(nèi)鋼筋為雙層，其余部位為單層，完成鋼筋綁扎后，經(jīng)驗收合格，澆筑C30混凝土，波紋板最低處至混凝土找平面為80 mm，抹平，養(yǎng)護，如圖5所示。

4)龍骨、巖棉和石膏板安裝。安裝過程中根據(jù)箱體的尺寸對應(yīng)下料，先用25 mm厚的防火石膏板進行箱體斜撐的包裹，后安裝箱體頂部龍骨；通過焊接的形式，在箱體頂部安裝5 500 mm長×100 mm寬×1.0 mm厚鋼帶，用以鑲嵌巖棉，如圖6所示，完成后進行天花板和墻體的石膏板安裝，天花板為2層15 mm厚的防火石膏板，墻體為3層15 mm厚的防火石膏板，整體效果如圖7所示。

5)衛(wèi)生間+管線安裝。衛(wèi)生間通過已安置的底座進行固定，先安裝墻體，后安裝洗浴設(shè)施等，其中箱體預(yù)留孔洞處設(shè)置鍍鋅鋼管，供衛(wèi)生間管道穿過，完成后，孔洞周圍進行灌結(jié)構(gòu)密封膠處理，衛(wèi)生間底部進門處設(shè)置20 mm的門檻石，用結(jié)構(gòu)膠固定，如圖8所示。完成衛(wèi)生間的安裝后進行箱體線管的預(yù)留，采用機電線路穿PVC管的方式固定在防火石膏板上，如圖9所示。

6)天花板和墻體膠合板+集成板安裝。墻體和天花板先用9 mm厚膠合板打底，后安裝9 mm厚集成板作為飾面層，如圖10，圖11所示。

7)箱體外立面石膏板和鋁扣板的安裝。箱體外立面梁柱封25 mm厚防火石膏板，正面封鋁扣板，如圖12所示。

3 質(zhì)量檢查

箱體的質(zhì)量檢查包括每步工序完工后質(zhì)檢人員檢查合格后簽字，詳見表1。

表1 箱體檢查部位及要求

4 與傳統(tǒng)建筑對比

建筑模塊化作為裝配式建筑的重要趨勢，其技術(shù)先進性和前景廣闊性不言而喻。目前在我國，其應(yīng)用較少，多用于臨時建筑，竹篙灣檢疫醫(yī)院項目的成功應(yīng)用，標(biāo)志著裝配式模塊化建筑越來越被人們所認(rèn)可，其通過建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化、部品生產(chǎn)工廠化、結(jié)構(gòu)裝修一體化，與傳統(tǒng)建筑相比具有如下優(yōu)勢：

1)質(zhì)量方面。模塊化構(gòu)件在工廠生產(chǎn)，相比于傳統(tǒng)建筑的露天生產(chǎn)，克服了因天氣因素影響施工進度的問題，另一方面，工廠生產(chǎn)采用鋼模臺，機械化程度高，實現(xiàn)了構(gòu)件的高精度，極大的節(jié)約了勞動力投入。以竹篙灣項目為例，工廠采用整體流水線生產(chǎn)，速度快，質(zhì)量高[4]。

2)技術(shù)方面。模塊化建筑在生產(chǎn)過程中，將多個復(fù)雜實施技術(shù)拆分為多個簡單步驟，每個步驟由專門的技術(shù)工人負責(zé)，大大降低了生產(chǎn)技術(shù)難度，減輕技術(shù)工人的工作量，有利于模塊化建筑的大面積推廣。

3)成本方面。a.人工成本。模塊化建筑在工廠生產(chǎn)，重復(fù)性及大部分體力勞動由機械代替，在工作量和工作強度上減少了人力的投入，節(jié)約了成本。b.工期成本。各單體構(gòu)件可同時進行，不受限于建筑本身空間順序，極大地節(jié)約了工期，以竹篙灣項目為例，正常情況下可做到1 d完成20個模塊化單體，如需趕工期，每天可完成30個模塊化單體。c.材料成本。生產(chǎn)前利用BIM技術(shù)進行瓷磚、管線、板材的預(yù)排布，最大程度的切割板材并充分利用邊角料。

但也存在如下不足之處，如：1)建筑形態(tài)單一，很難實現(xiàn)具有個性造型的建筑，不能滿足市場需求；

2)由于運輸和吊裝限制了單個箱體的尺寸和重量，使其無法達到構(gòu)造多樣化，產(chǎn)品多元化;

3)因其本身連接構(gòu)造原因，多用于低層建筑，在高層建筑領(lǐng)域應(yīng)用較少。

5 結(jié)語

模塊化建筑因其具有快速施工等特點，現(xiàn)已逐漸推廣，但在推廣的同時，我們需要考慮如下問題：

1)標(biāo)準(zhǔn)化；目前模塊化建筑的設(shè)計、生產(chǎn)、施工或驗收階段等暫無一個系統(tǒng)的、針對性的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，亟需解決。

2)多元化：不僅需要在鋼結(jié)構(gòu)中推廣模塊化，更需要在混凝土結(jié)構(gòu)中推廣模塊化，多采用少類型、多組裝的形式，使模塊化建筑多元化，適用范圍更廣。

3)自動化：模塊化建筑作為裝配式建筑的一部分，生產(chǎn)、安裝自動化關(guān)系到裝配式建筑能否實現(xiàn)工業(yè)化。