模块化建筑设计及建造浅析以南京香悦澜山项目为例

代静南

模块化建筑设计及建造浅析以南京香悦澜山项目为例

代静南

一、预制装配式建筑的定义及模块化建筑的定义

预制装配式建筑是将建筑的部分或全部构件在工厂预制完成，然后运输到施工现场，将构件通过可靠的连接方式组装而建成。

模块化建筑是将每个功能房间（卧室，客厅，书房等）作为一个独立模块，在工厂完成精装修，运至工地现场吊装组合在核心筒上。模块化建筑从产品技术上看，装配率可达85%，是工业化建筑最高表现形式，比pc装配建筑（部件式的混凝土预制装配）工业化程度更高。

二、装配式建筑发展的背景

二战后，近现代预制建筑有了长足发展，钢结构、幕墙、PC预制等发展很快。70年代后国外建筑工业化进入新的阶段，预制与现浇相结合体系取得优势。世界各国在建筑工业化上选择了不同的道路。美国预应力协会的《PCI设计手册》体系最完整。主要采用钢结构+pc挂板组合；日本，新加坡，芬兰等地区多在该体系下发展；英国结合地域诉求，在模块化建筑技术方面走在前列。

三、国内目前发展状况及成本分析

1.发展概况

上世纪70—80年代，国内在单层装配式厂房及大板类住宅（预制空心楼板）方面有过一次大发展，后续预制装配式住宅由于抗震、防水及裂缝等问题逐渐淡出市场。21世纪初，PC构件住宅产业化初步推广；广东中集和上海优必集团在模块化酒店及办公建筑领域较为成熟；江苏威信广厦在住宅模块化生产技术上较为领先。 2016年江苏镇江港南路13万平方米高层保障房项目，南京香悦澜山3万平方米模块化高层住宅项目的相继落成，标志着国内高层住宅工业化程度达到了一个新的起点。

2.成本分析

传统钢筋混凝土体系，室外作业建安成本为2800元/m2（装修标准900元/平方米），PC装配式住宅成本约为3500元/m2，仅仅从建安成本角度来看，增加了约700元/m2。综合考虑项目建设周期减少40%，财务成本降低50%,减少160元/m2；人员减少30%，管理周期减少30%，管理费减少30元/m2；模块绿建成本减少130元/ m2；加上面积补贴等政府奖励政策，综合成本只比传统建筑高10%。而且装修等级越高，模块化成本优势越明显，装修成本为2000元/m2时，两种开发模式成本持平。

四、模块化建筑设计及建造的核心和技术

1.图纸设计阶段

其中设计阶段分为方案设计，施工图设计和加工图设计三大板块，生产图纸比传统的建筑图纸多出数十倍，包括开孔的位置，瓷砖铺设等都有严格的工业生产标准，确保产品标准化，最大限度减少废料。

方案设计要求建筑结构及机电、内装全专业介入，完成技术交圈的扩初深度图纸，方可开始专业施工图设计。模块化施工图设计，是在方案图纸基础上，对每个房间进行合理功能分割，确认分割后的房间结构及内装界面合理性。设计施工图出完后进入加工图纸设计阶段，该阶段，重新将每个功能立方体化整为零，分解为不同加工配件，准备进入下一环节，给工厂下单生产。

（1）方案图纸设计阶段就需要熟悉模块化设计及加工特点：模块平面单元尺寸划分限值：5mX12m；模块平面形状宜规整，避免出现过多转角；尽可能避免小模块出现，控制模块数量；模块外立面设计应简洁，减少装饰线脚；模块阳台宽度设计宜与模块开间一致。

（2）模块化施工图设计是在传统方案图纸基础上，将每个房间单独作为立方体割离出来，墙体由单墙变为双墙。针对割离出来的每个房间进行建筑，结构，机电施，精装修施工图设计，同时考虑各房间在拼接后的精装界面，机电点位的整体性。

（3）加工图设计阶段：工厂生产需要图纸，加工图纸正是在模块化施工图的基础上，将每个模块房间的墙体，窗，桁架吊顶等主体，以及精装修所需的各类管线，五金，面板等构件分解出来，形成各类标准化加工部件，归类归档准备加工。

2.生产加工阶段

加工图纸设计完成后，不同的组件便可以归类发包，生产和采购。模块化生产基地收到各类部件经过三方检验合格后（生产厂家检验合格，模块化工厂接受二次检检合格，委托第三方检验合格），便可以开始模块化单元的加工制作，主要有以下五个关键节点：墙体的生产及组装：每个功能房间的生产，均从钢构片墙开始，在钢构片上浇筑轻质混凝土养护后，四面墙（或者更多面墙体）与桁架吊顶一起组装成功能房间；在模块房间地面铺设钢筋浇筑混凝土，并做好隐蔽工程拍照存档；在桁架吊顶内进行强弱电及暖通管线铺设；门窗等安装工程；室内精装修工程。

3.运输吊装阶段

运输吊装阶段要注意以下关键事项：模块出厂顺序与吊装顺序保持一致，现场一般即到即吊装；吊装现场施工路基承载力大于18吨；施工界面保证20米间距，该区不建议设置地下室；为保证吊装精确度，吊装现场风力大于5级不宜吊装；模块重量不宜大于40吨。

五、南京香悦澜山项目经验

该项目总建筑面积482400m2，其中模块住宅21～23号楼11层，总面积37300m2，户型面积以120m2及140m2为主。

1.开发优势

获得绿建三星认证和绿建补贴（财政部80元/m2+地方40～60元/m2），提升产品价值和企业美誉度。

获得3%的面积奖励，开发信贷和消费信贷支持（贷款额度、贷款期限及贷款利率等方面）。

建设周期减少，施工周期是传统建筑方式1/2，11-18层的建筑包括精装修从建设地下室到验收交付仅需9个月时间，其中搭建部分仅需要3～4周，平均每层用时1.5天。

成本：综合成本降低，用工量减少30%，房屋建造劳动成本减少80%，减少管理人员数量，降低管理费用。

降低用工短缺、用工成本提升的风险。

2.产品优势

在抗震，保温及隔音三方面性能明显优越于传统建筑，其中抗震设防烈度为7度，模型试验抗震9度依然安全。由于模块化建筑是以房间为单位组装，房间与房间之间有24毫米中空层，分户墙隔声及楼板隔声明显优于国家绿建标准，也高于英国标准。从使用者角度有以下方面的优势：室内有效面积增加5%～8%；精装修、拎包入住，避免了装修困扰和邻里之间的相互影响；外窗气密性的提高，围护结构保温隔热效果的改善，减少了采暖空调费用支出；采用环保材料装修，可以确保良好的室内空气质量；

3.不足之处

屋面造型：香悦澜山屋面使用了坡屋顶，为保证钢材耐久抗腐蚀性，耗费材料成本较多。

外墙防水：香悦澜山项目外立面采用了外挂陶板，很好解决了立面防水问题，但是成本较高，需要研究经济型外墙做法（涂料、一体板等）。

室内二次安装挂重问题：墙体为钢结构+轻质混凝土，需要预留背板、研发新的挂重安装节点。

六、结论

节约资源，减少污染排放，降低劳动力成本，是全球各行业发展大势所趋，模块化建筑作为工业化设计建造新起点，在国有化道路上，已初露端倪。为便于全国范围各地区适时快速推进，除中央及地方政策层面优惠扶持外，尚需从设计到生产及验收标准相关技术规范的出台。

（作者单位：新城控股集团股份有限公司上海第一分公司）