1.模塊建筑的概念內(nèi)涵
?。?）模塊建筑概念。模塊建筑是指在住宅構(gòu)件工業(yè)化生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，采用模塊化組裝的方式來建造的住宅，是在工廠制造，再運(yùn)輸至項(xiàng)目現(xiàn)場進(jìn)行安裝的。模塊建筑是由一系列形狀為正方體、長方體及多邊形體經(jīng)組合疊加形成的建筑，其中每個(gè)模塊，都具有自身完善的、設(shè)定的分項(xiàng)建筑功能，它可以是僅有門窗的空曠單元，也可以是廚房單元、衛(wèi)生間單元、樓梯單元、陽臺(tái)單元等，經(jīng)在平面上和豎向上組合形成建筑師要求的總體完備的建筑功能，一經(jīng)安裝完畢，即可投入使用。
?。?）模塊建筑的4個(gè)涵義。住宅建筑的標(biāo)準(zhǔn)化；住宅建筑的工業(yè)化；住宅生產(chǎn)、經(jīng)營的一體化；住宅協(xié)作服務(wù)的社會(huì)化。
本文所述模塊建筑主要為鋼結(jié)構(gòu)體系，模塊工廠化整體預(yù)制現(xiàn)場裝配，相比于上世紀(jì)蘇聯(lián)、東歐等國家建筑企業(yè)采用梁、柱、板等構(gòu)件在工廠預(yù)制、工地裝配的建筑，其工業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化水平及質(zhì)量水平均得到更大提高。
2.模塊建筑的優(yōu)勢與推進(jìn)難點(diǎn)
?。?）模塊建筑的優(yōu)勢。
第一，可持續(xù)性生態(tài)優(yōu)勢。可持續(xù)性是模塊化住宅與傳統(tǒng)建筑方式相比最明顯的優(yōu)勢之一。建造過程中的集中生產(chǎn)也使得建造能耗低于傳統(tǒng)手工方式，工業(yè)化生產(chǎn)改變了混凝土構(gòu)件的養(yǎng)護(hù)方式，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)護(hù)用水的循環(huán)使用；工廠化集中生產(chǎn)的方式，降低了建筑主材的損耗；裝配化施工的方式，降低了建筑輔材的損耗；現(xiàn)場裝配施工相較傳統(tǒng)的施工方式，極大程度地減少了建筑垃圾的產(chǎn)生、建筑污水的排放、建筑噪音的干擾、有害氣體及粉塵的排放。
第二，節(jié)能優(yōu)勢。模塊建筑設(shè)計(jì)采用合理的窗墻比例，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用高質(zhì)量的保溫隔熱復(fù)合墻板，隔絕了熱橋，比現(xiàn)有同類鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)的能耗得到了較大幅度的降低。由于復(fù)合墻板具有較高的密度，熱惰性指標(biāo)高，隔熱、隔聲性能也好，其節(jié)能指標(biāo)達(dá)到三步節(jié)能65%以上的要求，并向四步節(jié)能要求發(fā)展。同時(shí)，模塊建筑可以組合成各種建筑平面和立面形式，美觀大方，為人類居住、辦公等提供了十分舒適的人文環(huán)境。
第三，抗震性能的優(yōu)勢。鋼結(jié)構(gòu)模塊住宅建筑結(jié)構(gòu)一般采用鋼框架或鋼框架——支撐結(jié)構(gòu)體系。對(duì)于超高層建筑，則采用消能減震支撐結(jié)構(gòu)體系，鋼結(jié)構(gòu)承載力高，延性好，且連接節(jié)點(diǎn)可靠，即使在大地震作用下，也可達(dá)到經(jīng)一般維修仍可繼續(xù)使用的性能目標(biāo)，其抗震性能遠(yuǎn)高于現(xiàn)澆或裝配式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，確保了人們的生命和財(cái)產(chǎn)的安全。
第四，防滲漏以及隔聲等建筑物理性能的優(yōu)勢。由于采用了高質(zhì)量的復(fù)合墻板并具有較好的延性性能，能很好地適應(yīng)總體結(jié)構(gòu)因各種不同荷載作用產(chǎn)生的變形，確保外墻不開裂；對(duì)于接縫處，除采用密封膠封閉外，在里側(cè)設(shè)置誘導(dǎo)水孔，以使接縫處可能發(fā)生的滲水誘導(dǎo)至水孔泄出，確保圍護(hù)結(jié)構(gòu)的水密性要求，衛(wèi)生間采用隔水性能良好的柔性材料，杜絕了滲漏現(xiàn)象，營造了舒適干凈的衛(wèi)生間。
第五，施工效率及施工質(zhì)量的優(yōu)勢。由于模塊建筑95%以上的工作在工廠完成，不受季節(jié)或環(huán)境的影響，且模塊元素的制作和組裝都在生產(chǎn)流水線上完成，機(jī)械化程度高、效率高，在工地采用機(jī)械吊裝，安裝速度快。根據(jù)英國、美國相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，一幢1萬平方米的高層鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑樓在現(xiàn)場僅需1臺(tái)吊車和10余個(gè)工人4個(gè)月內(nèi)即能完成安裝；而普通現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的施工周期一般要在1年半以上，即使采用梁、柱、板構(gòu)件裝配式建筑或大板樓建筑等也需要1年以上。相比之下，鋼結(jié)構(gòu)模塊建筑的施工速度比上述兩種施工方法分別提高了兩倍到3倍，由此可見，施工效率的提高是前所未有的。
此外，模塊單元均在工廠建造，包括鋼材加工、焊接框架、組裝墻板和電氣水暖設(shè)備都在工廠車間生產(chǎn)流水線上進(jìn)行，精密程度高，并進(jìn)行有效的質(zhì)量檢控，因此，模塊建筑的施工質(zhì)量遠(yuǎn)高于普通現(xiàn)場露天施工的建筑工程。
第六，節(jié)約材料及降低成本的優(yōu)勢。鋼結(jié)構(gòu)模塊建筑標(biāo)準(zhǔn)化程度高，減少了材料的消耗，邊角料在車間易回收再利用，可避免普通現(xiàn)澆鋼筋混凝土建筑現(xiàn)場施工的浪費(fèi)現(xiàn)象。同時(shí)考慮了工業(yè)廢料的利用，如發(fā)電廠的粉煤灰，廢棄的聚苯乙烯材料等經(jīng)過加工制成各種墻板構(gòu)件的部品，可以達(dá)到節(jié)約材料的目的。
鋼結(jié)構(gòu)模塊建筑雖然用鋼量略高于普通鋼筋混凝土建筑，機(jī)械施工費(fèi)用也較高，但結(jié)構(gòu)重量輕，降低了地基處理費(fèi)用，且可回收的材料應(yīng)用較多，減少了原材料的浪費(fèi)，特別是縮短了施工周期，減少了現(xiàn)場施工人員，降低了施工成本，資金回籠速度快。經(jīng)綜合對(duì)比，其建造成本可與普通鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)持平，是經(jīng)濟(jì)合理的。
?。?）鋼結(jié)構(gòu)模塊化住宅建筑的推進(jìn)難點(diǎn)。目前，我國模塊化建筑推進(jìn)并不理想，鋼結(jié)構(gòu)模塊化住宅也是如此。影響模塊化住宅推廣的主要原因有5點(diǎn)：
一是建造模塊的預(yù)制工廠投資太大，運(yùn)輸、安裝需要大型設(shè)備，建筑的單方面造價(jià)也較貴。
二是建筑形式。我國現(xiàn)在新開發(fā)的房屋建筑主要是高層建筑，在高層建筑的建設(shè)過程中，承重體系的計(jì)算非常重要，用模塊化的形式去生產(chǎn)，面臨不少困難。美國、日本的房屋大部分是獨(dú)立住宅，與高層建筑相比，獨(dú)立住宅用工業(yè)化的形式生產(chǎn)更有利。
三是勞動(dòng)力成本。我國的建筑行業(yè)是勞動(dòng)密集型的產(chǎn)業(yè)，吸納了大量的剩余勞動(dòng)力，勞動(dòng)力成本便宜。住宅工業(yè)化生產(chǎn)與農(nóng)民工現(xiàn)場生產(chǎn)相比，在生產(chǎn)成本上沒有優(yōu)勢，這是影響住宅產(chǎn)業(yè)化的一個(gè)重要障礙。
四是運(yùn)輸成本和技術(shù)的問題。如何把在工廠生產(chǎn)的住宅運(yùn)送到施工現(xiàn)場，也是一個(gè)必須面對(duì)的問題。筆者認(rèn)為，影響我國住宅產(chǎn)業(yè)化快速發(fā)展的重要原因是我國的工業(yè)化水平總體上較低。
?。?）模塊建筑概念。模塊建筑是指在住宅構(gòu)件工業(yè)化生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，采用模塊化組裝的方式來建造的住宅，是在工廠制造，再運(yùn)輸至項(xiàng)目現(xiàn)場進(jìn)行安裝的。模塊建筑是由一系列形狀為正方體、長方體及多邊形體經(jīng)組合疊加形成的建筑，其中每個(gè)模塊，都具有自身完善的、設(shè)定的分項(xiàng)建筑功能，它可以是僅有門窗的空曠單元，也可以是廚房單元、衛(wèi)生間單元、樓梯單元、陽臺(tái)單元等，經(jīng)在平面上和豎向上組合形成建筑師要求的總體完備的建筑功能，一經(jīng)安裝完畢，即可投入使用。
?。?）模塊建筑的4個(gè)涵義。住宅建筑的標(biāo)準(zhǔn)化；住宅建筑的工業(yè)化；住宅生產(chǎn)、經(jīng)營的一體化；住宅協(xié)作服務(wù)的社會(huì)化。
本文所述模塊建筑主要為鋼結(jié)構(gòu)體系，模塊工廠化整體預(yù)制現(xiàn)場裝配，相比于上世紀(jì)蘇聯(lián)、東歐等國家建筑企業(yè)采用梁、柱、板等構(gòu)件在工廠預(yù)制、工地裝配的建筑，其工業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化水平及質(zhì)量水平均得到更大提高。
2.模塊建筑的優(yōu)勢與推進(jìn)難點(diǎn)
?。?）模塊建筑的優(yōu)勢。
第一，可持續(xù)性生態(tài)優(yōu)勢。可持續(xù)性是模塊化住宅與傳統(tǒng)建筑方式相比最明顯的優(yōu)勢之一。建造過程中的集中生產(chǎn)也使得建造能耗低于傳統(tǒng)手工方式，工業(yè)化生產(chǎn)改變了混凝土構(gòu)件的養(yǎng)護(hù)方式，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)護(hù)用水的循環(huán)使用；工廠化集中生產(chǎn)的方式，降低了建筑主材的損耗；裝配化施工的方式，降低了建筑輔材的損耗；現(xiàn)場裝配施工相較傳統(tǒng)的施工方式，極大程度地減少了建筑垃圾的產(chǎn)生、建筑污水的排放、建筑噪音的干擾、有害氣體及粉塵的排放。
第二，節(jié)能優(yōu)勢。模塊建筑設(shè)計(jì)采用合理的窗墻比例，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用高質(zhì)量的保溫隔熱復(fù)合墻板，隔絕了熱橋，比現(xiàn)有同類鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)的能耗得到了較大幅度的降低。由于復(fù)合墻板具有較高的密度，熱惰性指標(biāo)高，隔熱、隔聲性能也好，其節(jié)能指標(biāo)達(dá)到三步節(jié)能65%以上的要求，并向四步節(jié)能要求發(fā)展。同時(shí)，模塊建筑可以組合成各種建筑平面和立面形式，美觀大方，為人類居住、辦公等提供了十分舒適的人文環(huán)境。
第三，抗震性能的優(yōu)勢。鋼結(jié)構(gòu)模塊住宅建筑結(jié)構(gòu)一般采用鋼框架或鋼框架——支撐結(jié)構(gòu)體系。對(duì)于超高層建筑，則采用消能減震支撐結(jié)構(gòu)體系，鋼結(jié)構(gòu)承載力高，延性好，且連接節(jié)點(diǎn)可靠，即使在大地震作用下，也可達(dá)到經(jīng)一般維修仍可繼續(xù)使用的性能目標(biāo)，其抗震性能遠(yuǎn)高于現(xiàn)澆或裝配式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，確保了人們的生命和財(cái)產(chǎn)的安全。
第四，防滲漏以及隔聲等建筑物理性能的優(yōu)勢。由于采用了高質(zhì)量的復(fù)合墻板并具有較好的延性性能，能很好地適應(yīng)總體結(jié)構(gòu)因各種不同荷載作用產(chǎn)生的變形，確保外墻不開裂；對(duì)于接縫處，除采用密封膠封閉外，在里側(cè)設(shè)置誘導(dǎo)水孔，以使接縫處可能發(fā)生的滲水誘導(dǎo)至水孔泄出，確保圍護(hù)結(jié)構(gòu)的水密性要求，衛(wèi)生間采用隔水性能良好的柔性材料，杜絕了滲漏現(xiàn)象，營造了舒適干凈的衛(wèi)生間。
第五，施工效率及施工質(zhì)量的優(yōu)勢。由于模塊建筑95%以上的工作在工廠完成，不受季節(jié)或環(huán)境的影響，且模塊元素的制作和組裝都在生產(chǎn)流水線上完成，機(jī)械化程度高、效率高，在工地采用機(jī)械吊裝，安裝速度快。根據(jù)英國、美國相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，一幢1萬平方米的高層鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑樓在現(xiàn)場僅需1臺(tái)吊車和10余個(gè)工人4個(gè)月內(nèi)即能完成安裝；而普通現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的施工周期一般要在1年半以上，即使采用梁、柱、板構(gòu)件裝配式建筑或大板樓建筑等也需要1年以上。相比之下，鋼結(jié)構(gòu)模塊建筑的施工速度比上述兩種施工方法分別提高了兩倍到3倍，由此可見，施工效率的提高是前所未有的。
此外，模塊單元均在工廠建造，包括鋼材加工、焊接框架、組裝墻板和電氣水暖設(shè)備都在工廠車間生產(chǎn)流水線上進(jìn)行，精密程度高，并進(jìn)行有效的質(zhì)量檢控，因此，模塊建筑的施工質(zhì)量遠(yuǎn)高于普通現(xiàn)場露天施工的建筑工程。
第六，節(jié)約材料及降低成本的優(yōu)勢。鋼結(jié)構(gòu)模塊建筑標(biāo)準(zhǔn)化程度高，減少了材料的消耗，邊角料在車間易回收再利用，可避免普通現(xiàn)澆鋼筋混凝土建筑現(xiàn)場施工的浪費(fèi)現(xiàn)象。同時(shí)考慮了工業(yè)廢料的利用，如發(fā)電廠的粉煤灰，廢棄的聚苯乙烯材料等經(jīng)過加工制成各種墻板構(gòu)件的部品，可以達(dá)到節(jié)約材料的目的。
鋼結(jié)構(gòu)模塊建筑雖然用鋼量略高于普通鋼筋混凝土建筑，機(jī)械施工費(fèi)用也較高，但結(jié)構(gòu)重量輕，降低了地基處理費(fèi)用，且可回收的材料應(yīng)用較多，減少了原材料的浪費(fèi)，特別是縮短了施工周期，減少了現(xiàn)場施工人員，降低了施工成本，資金回籠速度快。經(jīng)綜合對(duì)比，其建造成本可與普通鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)持平，是經(jīng)濟(jì)合理的。
?。?）鋼結(jié)構(gòu)模塊化住宅建筑的推進(jìn)難點(diǎn)。目前，我國模塊化建筑推進(jìn)并不理想，鋼結(jié)構(gòu)模塊化住宅也是如此。影響模塊化住宅推廣的主要原因有5點(diǎn)：
一是建造模塊的預(yù)制工廠投資太大，運(yùn)輸、安裝需要大型設(shè)備，建筑的單方面造價(jià)也較貴。
二是建筑形式。我國現(xiàn)在新開發(fā)的房屋建筑主要是高層建筑，在高層建筑的建設(shè)過程中，承重體系的計(jì)算非常重要，用模塊化的形式去生產(chǎn)，面臨不少困難。美國、日本的房屋大部分是獨(dú)立住宅，與高層建筑相比，獨(dú)立住宅用工業(yè)化的形式生產(chǎn)更有利。
三是勞動(dòng)力成本。我國的建筑行業(yè)是勞動(dòng)密集型的產(chǎn)業(yè)，吸納了大量的剩余勞動(dòng)力，勞動(dòng)力成本便宜。住宅工業(yè)化生產(chǎn)與農(nóng)民工現(xiàn)場生產(chǎn)相比，在生產(chǎn)成本上沒有優(yōu)勢，這是影響住宅產(chǎn)業(yè)化的一個(gè)重要障礙。
四是運(yùn)輸成本和技術(shù)的問題。如何把在工廠生產(chǎn)的住宅運(yùn)送到施工現(xiàn)場，也是一個(gè)必須面對(duì)的問題。筆者認(rèn)為，影響我國住宅產(chǎn)業(yè)化快速發(fā)展的重要原因是我國的工業(yè)化水平總體上較低。
