组装合成式房屋建筑的设计要点和工厂化生产技术

摘要：简述了香港大埔汀角路旁船湾的组装合成式住宅大楼建筑项目工程概况，从模块尺寸与布局、模块连接与整体美观、机电设计的集成化等方面阐述了MiC建筑的设计要点，从工厂化生产优势、工厂化生产流程、生产工艺和技术要求、材料选择与控制等方面阐述了MiC建筑的工厂化生产技术。采用组装合成式建筑不仅可以有效利用有限的土地资源，还能大幅度提高建筑质量、缩短施工周期，不但可缓解住房供应压力，而且可做到美观适用，为组装合成式混凝土结构建筑项目提供了有益参考。

关键词：组装合成；房屋建筑；设计要点；工厂化生产；标准模块

0" "引言

组装合成式建筑（MiC，全称为Modular Integrated

Construction）是一种创新的建筑方法，它是先在工厂内预制标准化模块，再将这些模块运送到施工现场进行快速组装和整合。每个模块在出厂前已经完成了包括结构、机电系统、内饰等大部分的内部装修和安装，因此施工现场的工作量大大减少。

组装合成式建筑的概念并不新鲜，早在20世纪初，模块化建筑方法已经在一些工业化国家得到应用。随着技术的不断进步，特别是制造技术和建筑信息模型（BIM）技术的发展，MiC建筑在过去几十年里得到了广泛的应用。香港应用MiC建筑的历史可以追溯到2000年初期，但真正进入主流市场并广泛应用于住宅项目则是在2010年以后[1]。

目前香港应用MiC建筑的范围日益扩大，特别是在住宅、酒店、学生宿舍和医院等项目中有更多应用。香港作为一个高度城市化和人口密集的城市，面临着土地资源稀缺和住房需求巨大的挑战。MiC建筑提供了一种高效的解决方案，不仅可以有效利用有限的土地资源，还能大幅缩短建设周期，缓解住房供应压力。

本文简述了香港大埔汀角路旁船湾的组装合成式住宅大楼建筑项目工程概况，从模块尺寸与布局、模块连接与整体美观、机电设计的集成化等方面阐述了MiC建筑的设计要点，从工厂化生产优势、工厂化生产流程、生产工艺和技术要求、材料选择与控制等方面阐述了MiC建筑的工厂化生产技术。

1" "工程概况

位于香港大埔汀角路旁船湾的建筑项目由香港善导会推行，旨在提供过渡性居所。该建筑项目包括在前船湾余栋森学校旧址兴建一幢四层高的住宅大楼，预计单位数量为308个，可容纳约608名居民。每个单元将配备一个带卫生间的浴室和一个烹饪区。过渡性住房应在移交状态下即可使用。例如结构系统、防水和隔热系统、所有相关的饰面、电气系统和设施、供水系统和设施、卫生、管道和装置、门、窗等。该工程项目的施工方法采用MiC方法，以尽量减少现场安装，从而积极控制施工时间。

2" "MiC建筑的设计要点

2.1" "模块尺寸与布局

模块尺寸的确定是MiC建筑设计的首要任务。模块的尺寸需根据运输、起吊、安装等实际操作的限制来确定。常见的模块尺寸通常受制于交通法规和运输能力，因此设计师需要在模块尺寸和内部空间利用率之间找到最佳平衡点，需要根据运输高度与箱体高度进行优化设计。此外，模块的布局需考虑功能分区、流线组织和空间利用等因素，确保每个模块功能的完整性和居住的舒适性。

香港市场MiC标准模块箱体面积较小，常见平面尺寸为2.8m×5.6m。在有限面积内排布厨房、卫生间、卧室及活动空间，需要结合使用场景进行布置，通过样箱两次预制，最终确定箱体生产原型。

2.2" "模块连接与整体美观

2.2.1" "模块连接方式

模块连接是MiC建筑设计中的关键环节。模块之间的连接不仅要满足结构上的稳固性和安全性，还要保证建筑整体的美观性。连接方式通常包括刚性连接、柔性连接和混合连接，每种方式都有其适用范围和技术要求。

该建筑项目箱体连接全部采用刚性连接方式。各箱体之间通过承插式连接件进行连接，并用螺杆进行紧接加固，以确保整体刚性。MiC箱体连接对误差尺寸要求极为严格，设计允许最大偏差不超过3mm。

基于MiC预埋件设计，首先选用光面预埋板，其优势在于自源头上避免因预埋固定质量、开线累计误差、混凝土泵送过程中振动偏差导致箱体安装不上。该建筑项目选用的预埋件为光面预埋板+螺杆结构。光面预埋板如图1所示。预埋件示意如图2所示。

2.2.2" "预埋件现场安装

预埋件现场安装时为保证安装精度，需采取以下措施：一是每个预埋件位置须根据设计尺寸和位置单独确定，避免累积误差；二是在钢筋绑扎过程中，要对预埋件进行绑扎加固，关键部位须进行点焊；三是钢筋绑扎完成后，放线员逐一对预埋件位置、标高进行复核；四是混凝土浇筑后、初凝前，需对预埋件位置、标高再次进行复核，确保预埋件位置准确。箱体预埋件位置如图3所示。

2.2.3" "模块美观性能

在美观性方面，模块化建筑在设计上需要避免因模块拼接而产生的缝隙和不连续感。通常箱体与箱体之间缝隙设计宽度为15mm，在箱体与箱体之间缝隙内填塞岩棉等防火材料，先打一道防火胶，再打一道耐候胶进行封闭。缝隙宽度＞15mm易造成密封胶浪费，缝隙宽度＜10mm会影响岩棉填塞。为此在箱体安装过程中，需要控制箱体垂直度、平整度，避免因箱体垂直度、平整度偏差造成顶层箱体之间的缝隙过大或过小问题。模块化建筑如图4所示。

2.3" "机电设计的集成化

机电系统包括电力、给排水、空调、消防系统等。通常在工厂内预先集成到模块化单元中，这意味着在工厂生产阶段，所有管道、线路和设备都已安装到位并进行过初步测试。这种预制模块化单元，不仅提高了箱体质量和结构精度，还显著减少了现场施工的时间和复杂性。通过高度集成的设计，各子系统能够在工厂内进行系统化的集成和优化。例如，电气系统和给排水系统可以预先安装到墙体表面，照明、消防系统可以与吊顶结构相结合。这种整合设计提高了各系统的协同效应，确保了建筑的整体性能和使用效果。同时，采用统一线槽、管路材质，兼顾了简洁、美观的室内设计。

3" "MiC建筑的工厂化生产技术

3.1" "工厂化生产优势

工厂化生产是组装合成式（MiC）建筑的核心优势之一。通过在工厂内进行模块预制，再运输到现场进行快速组装，显著提高了建筑施工的效率和质量。利用工厂化流水线生产模式，大大提升了生产效率。工厂内的作业条件更加稳定，有利于实现全天候生产，进一步缩短建设周期。

工厂化生产的环境相对可控，可以避免传统施工现场常见的质量问题，如材料暴露于恶劣天气导致的损坏、施工误差等。各项工序可以同时进行，减少了传统建筑施工中由于气候、环境等因素导致的施工延误。在工厂内进行模块预制，可以严格控制生产过程中的各个环节，确保模块的制作精度和质量。通过标准化生产和严格的质量检测，保证每个模块的质量达到设计要求[2-3]。

3.2" "工厂化生产流程

模块预制是MiC建筑生产的核心环节。预制过程包括钢结构制作、混凝土施工、防火施工、内外装修、机电设备安装等各个步骤。在预制过程中，需要严格按照设计图纸和生产工艺要求进行操作，确保每个模块的尺寸、质量和功能符合设计要求。

质量检测贯穿于生产的每个环节。工厂内设有专门的质量检测部门，负责对每个模块的各个工序进行检测和验收，确保模块的制作质量达到规范要求。质量检测包括结构强度、机电系统、装修质量等多个方面，确保模块在运输和安装过程中不会出现质量问题。

模块预制完成后，需要进行包装和转运。需要根据该建筑项目的具体要求，制定详细的运输计划和安全措施，确保模块在运输过程中不会受到损坏。运输过程中需要注意模块的固定和保护，避免因颠簸、碰撞等原因导致模块损坏。

3.3" "生产工艺和技术要求

MiC建筑的生产工艺和技术要求直接影响到模块的质量和性能。在生产过程中，需要严格按照工艺流程和技术规范进行操作，确保模块的制作质量。

3.3.1" "生产工艺

钢结构是MiC建筑的主要承重结构。在钢结构生产之前，需对所有进场材料按照批次进行检测，检测合格后方可投入生产。在钢结构制作过程中，需要经过材料切割、焊接、组装等工序。焊接质量是确保结构强度和稳定性的关键，需要采用先进的焊接技术和焊接设备，确保焊缝的质量达到规范要求。钢材等材料的质量证明均需整理后留待质量监督人员抽查，并在该建筑项目完工前资料组卷。

3.3.2" "技术要求

墙体安装包括外墙和内墙的安装。外墙需要具有良好的保温、防水和隔音性能，内墙则需要满足隔声和防火要求。在墙体安装过程中，需要严格控制墙体的平整度和垂直度，确保墙体安装的质量和美观。

机电系统包括电力、给排水、暖通空调、消防等多个系统。在工厂内预制机电系统时，需要将各系统的设备、管道和线路预先安装到模块内，并进行初步调试。机电系统的安装需要严格按照设计图纸和规范要求进行，确保各系统的功能和性能符合设计要求[4]。

在机电系统安装过程中，需要对穿墙水管、线管位置的防水处理进行重点关注。水电管同箱体材料分属不同材质，不同材料之间孔洞封堵，将会对整体防水性能造成影响。对于封堵打胶的质量需要逐箱进行喷淋试验进行查漏。

3.4" "材料选择与控制

材料性能直接影响到建筑的使用性能和寿命。在选择结构材料时，需要考虑材料的强度、刚度、耐久性和防火性能。例如钢结构材料需要具有高强度和耐腐蚀性能，墙体的材料需要具有良好的保温、隔音和防火性能。在选择机电系统材料时，需要考虑材料的导电性、耐用性和安全性。

随着环保要求的提高，材料的环保性也成为选择材料的重要因素。在选择装修材料时，需要选用低挥发性有机化合物（VOC）含量的材料，减少室内空气污染。在选择结构材料时，需要考虑材料的可再生性和循环利用率，以减少对环境的影响。

4" "结束语

组装式建筑在施工质量、建筑性能、成本控制、可持续发展和对周边环境的影响程度等方面，都是其他传统建筑形式无法比拟的。MiC建筑在香港建筑市场中展现出了显著的优势。随着MiC建筑技术的不断进步和政策的持续支持，其在香港的应用前景更加广阔，有望成为未来建筑业的重要组成部分，为缓解城市住房压力、提高建筑质量、推动建筑业可持续发展做出更大贡献。

参考文献

[1]" 李继宇，王淼，李旭华.组装合成建筑法在无障碍通道建设中的研究与应用[C]//中国土木工程学会，中国国家铁路集团有限公司.中国土木工程学会2022年学术年会论文集.中国建筑工程（香港）有限公司，2023：7.

[2]" 朱忠敬.组装式建筑的优势与不足分析[J].时代农机，2018，45（5）：68.

[3]" 周鹏，赵亚军，李木.装配式建筑结构构件配套模具设计组装技术[J].施工技术，2021，50（4）：27-29.

[4]" 陈桂龙.新型全组装绿色集成建筑[J].中国建设信息，2014（21）：72-73.