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模块化住宅建筑设计要点

发布时间:2020-06-29 12:31 人气:

模块化住宅是指在住宅的设计和建造过程中运用了模块化思想的住宅。模块化住宅是由一组特定的模块在建筑现场像搭积木那样快速组装起来,模块的功能和性能不同,以及模块间的组合方式不同,就可以形成多样的模块化住宅。现代住宅是可以利用模块化思想进行设计和生产的住宅,模块化思想可能并不适用于某些有特殊要求的现代住宅。模块化住宅的生产是指根据现代住宅的使用功能和规格进行模块化设计,不同的模块单元在工厂中并行生产,运到施工现场进行组合。这些模块可以替换和再利用,便于改造和维修,保证了其最大化利用,不同模块之间的灵活组合可以实现空间和形态的多样化。

模块化住宅

现代住宅的模块化设计并不是偶然出现的,这是人们在总结前人住宅设计经验的基础上,分析市场需求的基础上才发展来开的,当然它也需要现代建筑技术的支撑。模块化住宅中的模块形式和模块设计是项目成功的关键,这些模块单元可大可小,大到包含一个房间或几个房间的空间单元,小到一个窗户、一面墙、一块楼板这样的预制构件。模块单元的体积越大、功能越明确、设备越完善,住宅的模块化程度越高,也越大程度的实现住宅工业化的价值。住宅的建设量大、功能分区明确、品质要求高,因此模块化思想在现代住宅的设计中运用具有普遍意义。模块化住宅随着模块单元的完善、模块组合方式的优化不断发展前进。模块化住宅不仅实现产品的标准化和建设的工业化,也实现了建筑的可持续发展和绿色环保。

从前面讲到的模块化思想的具体表现形式,以及模块化住宅与其它住宅类型的比较分析,可以总结出模块化住宅的很多特点,列举如下:

1、充分体现建筑的工业化特点,建设效率高。把在工厂中生产好的模块单元运输到施工现场进行组装拼接,其最大的优势就是工业化程度大,施工速度快,建设周期仅是传统建筑的 50%,建设一座 25 层建筑,包括精装修在内仅需要 6 个月就可以完成,建设一座普通别墅,建设时间仅为一周。

2、具有精良的工艺,提高建筑品质,建筑抗震性能好。建筑 90%的工作都在工厂中完成,内部精装修也在可以在工厂中完成,模块由先进的工厂生产线生产,有严格的质量监控体系,预制构件的制作精度达到毫米级,完全可以保证建筑的品质。模块的结构设计都比较坚固,建筑的抗震性能比传统建筑提高很多,建筑外墙预制过程中可以采用与建筑结构寿命一致的保温体系,避免了住宅保温层老化、保护层脱落的情况。

3、有效利用建筑材料,减少污染。工业化生产使建筑材料有效得到统筹利用,减少了材料的浪费,模块的生产使用新工艺和节能环保新材料,比传统建筑可减少17%碳排量,减少了对环境的危害。

4、降低建设成本。模块化住宅工业化程度高,减少劳动力的使用,模块可以大量批量生产,并且节省材料、缩短建设周期,建设成本可以降低 15%左右。

5、与外界环境之间的相互影响小。模块化住宅在现场的建设时间短,受季风、气候等影响小,在东北寒冷地区春夏就可建设完毕,不必因冬天寒冷天气而影响施工进度。另外,施工场地噪音、粉尘危害小,对场地周围的居民和环境影响也较小。

6、创造住宅的多样性和灵活性。模块化住宅的先进性表现在组装技术上,模块化住宅充分体现模块单元的灵活性和可替性,模块单元的组合方式多种多样,形成不同的建筑形态,模块住宅可以移动,模块单元可以增减或替换,替换下来的模块单元可以回收再利用,实现住宅的可持续发展。

模块化住宅

目前模块化建筑的结构形式主要有承重墙式和角支撑式。承重墙式结构模块,它的荷载是通过侧墙转移,墙壁的抗压性是重要的;角支撑式结构模块,它的荷载是通过角柱边梁转移,角柱的抗压性是重要的。这两种结构形式都适合于 8 层以下的建筑形式,模块化建筑结构在高层建筑中有很大的局限性,但采用额外的混凝土芯来提供稳定性可以使建筑高度达到 15 层以上。随着技术的进步,利用围绕核心再集群化的方法设置模块可以运用在更高的建筑中,这种结构形式中模块单元由承重角柱支撑,建筑走廊使用平行桁架及结构加固件,将水平风作用力转移到核心,整体结构中没有一个分散的模块是单独受力,保证结构的整体稳定性。模块化住宅中的模块单元本身就是一个独立结构单元。按照模块构件的承载特性有承重模块和非承重模块,模块之间的相互组合构成模块化住宅的结构体系有三种。

1、模块自支撑,无附加结构或附加结构独立支撑附加构件;

2、模块支撑附加构件,细分为模块独立支撑附加构件或模块与附加结构一起支撑附加构件;

3、附加结构支撑模块,像基座支撑、框架支撑、核心筒结构支撑。

核心筒结构支撑指建筑的核心筒是承重结构,模块单元的固定方法有三种,一种是模块单元直接焊在或用高强螺丝固定在筒体上;或者在筒体顶部设悬臂结构,悬臂结构上设吊杆,将模块单元固定在吊杆上;最后一种是筒体每层或隔几层挑出悬臂结构,模块单元放在悬臂结构上面或挂在悬臂结构下面。模块化住宅的结构形式有多种,但伴随建筑设计的发展,要循环利用建筑要素,就要考虑建筑构配件的可拆卸性,使不同寿命的构配件可以合理分离。约翰·特纳(John Turner)曾认为,如果没有办法准确预计构配件的使用期限,要使不同的构件独立存在,这样就可以根据需要更换其中某一部件。许多著名的建筑理论都强调承重部分与非承重部分的分离,像柯布西耶的“多米诺体系”、黑川纪章的“新陈代谢”理论、美国麻省理工学院建筑系主任哈布瑞肯(John Habraken)上世纪 60 年代提出的 “支撑体”理论、开放建筑理论、以及日本的“SI 住宅体系”等。所以模块化住宅未来的结构形式要考虑到承重模块和填充模块,实现不同层级的模块划分。 钢结构体系具有自重轻、工期短、质量好等特点,是提高建筑质量和建设速度的新技术,非常适用未来模块化住宅的结构体系。它与其它结构形式相比具有很明显的优势:大开间布置有利于功能平面的灵活分割,创造开放性空间,抗震性能好,施工方便且满足建筑的可持续发展,但其面临造价高、配套供应不完善等问题

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