工业化建筑系统的模块化设计研究

工业化建筑系统的模块化设计研究

徐振

身份证：37132219880301xxxx

摘要：人类历史表明，创建一个舒适的住所是人们生活的基本要求之一，建筑在提升人类文明方面发挥了至关重要的作用。但是，目前我国建筑行业大多仍采用传统建筑方法，伴随着项目的生命周期就会出现很多问题，如实施过程中的延误，质量差，成本超支，设计冲突，生产效率低，健康和安全问题等。传统施工方法存在很多问题，如速度较慢，成本较高，环境污染等。为了解决建筑行业的落后问题，我国采取一系列措施鼓励新的工作和思考方式。因此，工业化被视为开启建筑行业崭新大门的钥匙，尤其是异地技术，将施工现场搬到工厂中完成的工作是建筑行业的一种创新建造方法。

关键词：工业化；建筑系统；模块化设计

一、模块化有关的定义简介

1、模块

模块的概念可追溯至20世纪初的德国，该概念于20世纪中叶被普遍接纳、认可，并发展为与之相关的一系列理论。到目前为止，与模块相关的、为众人所广泛接纳的概念是：“模块是一种通用、典型的独立单元，它具有一定的接口结构以及功能，可组合为一个系统。

2、模块化

对于“模块化”的核心，Baldwin以及Clark作为哈佛大学教授，将之归纳为“将较小的，能够独立进行功能设计的系统，组合建立为一个复杂流程或产品”的过程。从中不难得知，“模块化”是指应用系统论的观点，将复杂问题分解为多个子系统后，再分别进行操作的系统理论。“模块化”包含了两大过程，即模块集中化与分解化。

3、建筑模块化

应用模块化的策略来进行建筑设计与生产的方法，即为建筑模块化。具体而言，它是指将建筑这一集成了多个专业的复杂整体，分解为具有一定功能性、标准性的模块，将模块作为单元，进行设计、生产，并借助于模块单元的组合与拼接，以实现建筑的整体生产流程。

二、建筑模块化的四项可持续性原则

1、借助于模块这一中间层次的设置，将整体流程简化，从而有效缩短建筑周期以及工程设计，即为模块化策略的核心所在，由此，也能更好地利用社会资源，彰显了资源保护的基本准则。

2、模块应兼备通用性、互换性以及独立性三大体系特点。建筑模块是建立整体系统的单一部件，它有着多样化的可能性，可实时更新，并在拆分后，进行重新组装、替换，可独立编辑。模块化建筑有助于提升建筑耗材的利用率，将反复利用资源的基本准则体现了出来。

3、作为一种标准化形式，一旦模块化建筑得以普及应用，不但会改善建筑的整体生命周期，并且还能将建筑生产对环境所造成的不良影响作用最小化，将保护自然的基本原则体现了出来。

4、就生产方式而论，建筑设计中，模块化策略的应用能够在建筑生产流程中，引入预制生产，进而改善建筑物的品质，延长建筑物的使用寿命以及整体生命周期，进而在单位时间内，降低建筑的平均损耗，它具有长足发展意义，并将质量原则体现了出来。

三、模块化设计方法及过程

由于工业化建筑项目施工的分散性与复杂性，需要改变传统的公制模数制度，建立一个可以方便从建筑师到各级制造商再到施工现场进行组装的协调一致的公制制度就尤为重要。因此，建筑业者参考模块化协调的方法对工业化建筑进行设计施工。模块化协调方法是使用模块作为整个设计过程的基础维度。通过定义模块的等级并产生合适的方案进行设计生产的过程，而其他设计方面相应产生如高程、立面、节点、接口衔接等部分。根据欧洲生产力局在1961年的定义，“模块化协调是一种系统，旨在协调工厂生产部件的尺寸与建筑物的设计”。同样，模块化协调是维度协调的一种形式，其基础是使用基本单元，基本模块以及建筑构件的尺寸。

图1模数化户型设计

工业化建筑首先是要求建筑设计标准化、模数化、实现预制构件的“少规格，多组合”，并依据装配式建造方式的特点实现立面的个性化和多样化。如图1所示是某保障房项目6-05栋平面图。方案设计阶段为最大限度地实现模块化，将不规则的公共区域布置于建筑的两端，中间采用标准的户型模块单元，充分发挥了工业化建造建筑的优势，最大限度地提高效率降低成本，采用工业化建造建筑的经济性特点在这栋建筑得到较好的体现。图1中虚线框部分为标准模块户型拼装部分。工业化建筑模块化设计最终应实现多样化与定制化。模块本身需具备可拓展性，具体可分为共享模块、互换模块、标准化模数、复合模块、总线模块与连接模块等子项，如表1所示。

表1模块化的可拓展策略

根据模块化的概念，所有组件都是基于尺寸单位或基本模块设计，用作尺寸协调中的增量或系数，能够在设计概念中以最大的灵活性和便利性使用。模块化设计过程是一个协调统一的过程，用于确定空间、组建、配件等的尺寸，即使组建和配件是由不同生产厂商提供的，它们也不需要被切割或者被延伸就可以相互配合使用。

模块化设计的应用为建筑材料，部品构件的规划、设计、建造、组装和后期管理起到积极进步的作用。实际上，模块化协调设计为所有设计师和子项目的设计师定义了一个共同的标准，通过使用抽象的设计过程促进各部门，各专业的配合。对于模块化这样一种新策略进行正确的运用。实现工业化必须实现创新。模块化设计方法构建起建筑工程项目标准化设计，对实现工业化建筑体系具有一定的分析和归纳作用。

结束语

模块化钢结构建筑是指将复杂的建筑结构进行分解，并在工厂预制成相应的构件后将其组合成模块，现场将模块组装成所需的建筑体型的一种建筑模式，其中最具有代表性的是盒子建筑。工厂预制的模块化盒子内的一切设备、管线、装修、固定家具、外立面装修等都在工厂装配完成，后将这箱形的整体构件运至施工现场，像“搭建积木”一样拼装在一起，或与其他预制构件及现制构件相结合建成房屋。钢结构模块化在设计、施工、管理整个过程中相对于传统结构都具有其突出的优点。

参考文献

[1]薛莎莎.模块化思想在现代住宅设计中的运用[D].北京建筑大学，2013.

[2]胡晓.基于模块化设计的钢框架结构抗震性能研究[D].西南交通大学.2013.