鋼結(jié)構建筑在學校建造體系中應用
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【摘要】本文根據(jù)模塊化建筑在應急領域建設的應用特點及優(yōu)勢，介紹了深圳市羅湖區(qū)泰寧學校建筑的規(guī)劃設計，從校區(qū)建筑設計、裝配式模塊化建筑標準構造設計和施工設計等方面，探索了裝配式模塊化鋼結(jié)構建筑在未來學校智能建造模式及科技創(chuàng)新類建筑設計中的應用方式，是裝配式模塊化建筑在建筑空間和建筑美學上的新嘗試。
【關鍵詞】裝配式模塊化建筑；預制裝配式；集成建筑；裝配式裝修
1引言
裝配式建筑是一種綠色建筑[1]，它具有“五化”特征：設計標準化、生產(chǎn)工業(yè)化、施工裝配化、裝修一體化和管理信息化。而模塊化鋼結(jié)構建筑[2]是一種新型裝配式建筑，裝配整體能力強，模塊在工廠進行預制并完成內(nèi)裝，在施工現(xiàn)場通過連接件將各模塊裝配成完整的建筑物，可實現(xiàn)快速建造、智能建造和綠色建造的新型建造模式。其特殊建造形式，既符合國家政策及發(fā)展趨勢，又可滿足全預制學?？焖俳ㄔ炷Ｊ降男枨蟆Ｇ肾蝃3]通過研究模塊化建筑的結(jié)構體系，對多種建筑的模塊類型、結(jié)構體系、模塊單元節(jié)點連接以及模塊化建筑基于BIM系統(tǒng)的現(xiàn)代化施工方式進行了介紹。王文靜等人[4]對模塊化鋼結(jié)構建筑的集成設計方法進行了研究，發(fā)現(xiàn)可通過模塊連接、組合，實現(xiàn)建筑功能，提高建造效率，充分體現(xiàn)建筑工業(yè)化的特點和優(yōu)勢。張明詳?shù)萚5]對集成建筑在國家應急管理體系建設中的應用進行了研究，發(fā)現(xiàn)地方關鍵物資生產(chǎn)能力不夠、平戰(zhàn)結(jié)合設計欠缺及區(qū)域布局不夠合理。張強[6]對模塊化建筑在應急醫(yī)療中的應用建設進行了分析，認為模塊化建筑的特點契合應急醫(yī)療的需求。樊驊、韓建忠[7]對模塊化建筑在應急建設中的應用進行了分析，認為基于標準化模塊的生產(chǎn)和建造邏輯，無論模塊是什么材質(zhì)，都應符合快速批量化生產(chǎn)、便于運輸以及快速組裝的特征。針對裝配式模塊化建筑在應急領域建設的應用特點，闡述了新冠病毒疫情之下，應急建筑使用模塊化建筑技術的優(yōu)勢，并對未來學校智能建造模式進行探索，給現(xiàn)階段國內(nèi)外裝配式模塊化建筑領域的從業(yè)人員以思考和啟示，為工程實踐提供參考依據(jù)。
2裝配式模塊化鋼結(jié)構建筑體系
2.1裝配式模塊化建筑的特點
模塊化建筑根據(jù)其壽命可分為兩種類型：永久性模塊化建筑（PMC）和非永久性模塊化建筑（NPMC）。PMC建筑體系是一種類似于傳統(tǒng)房地產(chǎn)項目的永久性建筑。NPMC是一種利用模塊化技術建造可移動的、臨時使用的建筑結(jié)構體系。PMC和NPMC都在可控的工廠環(huán)境下預制功能性建筑單元，然后將獨立的“模塊”運送到現(xiàn)場，經(jīng)吊裝到合適位置后，進行拼接等細部處理。
2.2裝配式模塊化建筑的應用優(yōu)勢
2019年末，新型冠狀病毒突襲而來，為打贏這場戰(zhàn)“疫”，達到快速提供醫(yī)療資源、加速收治患者的應急處置目的，建設了“雷神山”、“火神山”和各地“小湯山”等醫(yī)院。這種快速高效的建造效果產(chǎn)生了積極的社會效應和綠色生態(tài)效應，發(fā)揮出集成建筑的制造和建造優(yōu)勢。模塊化建筑應用并不僅限于應急醫(yī)院的使用，酒店、學校、學生公寓、軍用營地等均可。模塊化鋼結(jié)構建筑建造技術具有高效生產(chǎn)、固定組裝和快捷施工等優(yōu)勢，打破了傳統(tǒng)建筑施工形式，這種新型先進的模塊化施工理念，不僅可極大縮短工期，也能產(chǎn)生良好的經(jīng)濟效益。
3裝配式模塊化學校項目概況
近年來，城市快速發(fā)展導致學位壓力嚴峻，羅湖區(qū)作為深圳市最早建設的區(qū)域，土地資源極為緊張，城市更新面臨許多問題，需要以創(chuàng)新的思維解決。羅湖區(qū)利用新的建筑技術和土地使用策略，高效建設過渡安置學校，提供品質(zhì)校園，增辦學位，解決城市更新中的民生熱點問題。泰寧學校位于深圳市羅湖區(qū)東湖街道太安路南側(cè)，規(guī)劃占地面積約4027.01㎡，計劃建筑面積約6538.65㎡，結(jié)構形式為模塊化鋼結(jié)構，從設計到竣工交付使用僅95天，共提供24個班級1080個小學學位，如圖1-2所示。裝配式模塊化鋼結(jié)構建筑具有可工廠化生產(chǎn)、現(xiàn)場拼裝施工期短、施工和裝修垃圾少、建筑模塊拆除簡單、材料可重復利用等諸多優(yōu)點，是一種新興的具有可持續(xù)性的建造體系。因此，采用裝配式模塊化鋼結(jié)構建筑體系作為未來學校智能建造模式，與綠色、環(huán)保、可持續(xù)理念完全契合，符合學校學位緊張、急需盡快投入使用、預期使用期較短的要求。
4裝配式模塊化建筑設計
在學校建筑模塊化設計中，充分利用模塊化鋼結(jié)構建筑的標準化程度高、設計與裝配效率高等特點和優(yōu)勢。模塊化建筑尺度適中、組合靈活，可滿足教學建筑中教室、辦公室、會議室和多媒體功能室等空間標準化需求。為了使模塊工廠化快速生產(chǎn)和制造，節(jié)約成本、提高效率，應盡量使用基本參數(shù)相同的模塊。但這就可能會造成模塊化建筑造型的單調(diào)和平淡，可通過巧妙、富有創(chuàng)造性的模塊化組合形式及多樣、美觀的外立面進行改觀。泰寧學校建筑中的模塊體系尺寸規(guī)格：11390mm（L）×4480mm（W）×3600mm（H）、8080mm（L）×4480mm（W）×3600mm（H）和8980mm（L）×4030mm（W）×3600mm（H）。單體模塊高度為3600mm，模塊由主體框架結(jié)構、波紋板墻板、吊頂板、門窗、設備管線、內(nèi)部裝修等組合而成三維空間體，運輸可采用整體運輸，也可拆卸為零件運輸，箱體六面保溫，保溫材料采用環(huán)保玻璃絲棉，最大抗震設防烈度為8度。根據(jù)設計造型及平面布置，可創(chuàng)造出頗為豐富的建筑空間。
5裝配式模塊化建筑標準構件設計
泰寧學校采用裝配式預制鋼結(jié)構模塊化建筑體系，建筑構件梁、柱、墻板、疊合板、裝配式彩色欄桿、樓梯等采用流水線標準化生產(chǎn)，預制裝配率高達100%，經(jīng)組裝連接后運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，吊裝拼接完成后進行裝配式裝修作業(yè)，見圖3-4所示。
6裝配式模塊化建筑標準施工設計
和傳統(tǒng)施工模式相比，裝配式模塊化鋼結(jié)構建筑施工工期受天氣影響較小，因大部分時間在工廠內(nèi)部完成，工廠預制和現(xiàn)場基礎等施工可同步進行，不僅可減少現(xiàn)場施工機械的使用，還可實現(xiàn)交叉作業(yè)，減少工序銜接時間，提高整體工作效率，實現(xiàn)綠色施工。相較于傳統(tǒng)結(jié)構施工可節(jié)約工期80%，節(jié)約勞動力75%，減少建筑垃圾90%，并且減少了噪音污染和粉塵污染。裝配式模塊化建筑施工現(xiàn)場統(tǒng)一采用吊裝組合、拼接安裝。先將工廠預制好的模塊產(chǎn)品及構件運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場進行組合，對不同標準預制構件拼接安裝，最后在結(jié)構外立面吊裝鋁板，見圖5。
7結(jié)語
泰寧學校采用裝配式模塊化鋼結(jié)構建筑模式，通過高度技術集成，實現(xiàn)建筑、結(jié)構、設備及內(nèi)裝高度融合，僅用95d就順利完成建造并交付使用，建造速度快、建筑產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)、整體效果美觀。深圳市羅湖區(qū)泰寧學校成功實現(xiàn)多種創(chuàng)新技術的應用，這充分說明裝配式模塊化鋼結(jié)構建筑體系的應用價值和發(fā)展空間可觀。
參考文獻
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[7]樊驊，韓建忠.模塊化建筑在應急建設中的應用分析[J].住宅產(chǎn)業(yè)，2020(Z1):32-40.
作者:樊興偉 高寶虎 肖斌 曹璐 單位:中建集成建筑有限公司
