鋼結(jié)構(gòu)建筑在學(xué)校建造體系中應(yīng)用

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【摘要】本文根據(jù)模塊化建筑在應(yīng)急領(lǐng)域建設(shè)的應(yīng)用特點(diǎn)及優(yōu)勢，介紹了深圳市羅湖區(qū)泰寧學(xué)校建筑的規(guī)劃設(shè)計(jì)，從校區(qū)建筑設(shè)計(jì)、裝配式模塊化建筑標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)造設(shè)計(jì)和施工設(shè)計(jì)等方面，探索了裝配式模塊化鋼結(jié)構(gòu)建筑在未來學(xué)校智能建造模式及科技創(chuàng)新類建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用方式，是裝配式模塊化建筑在建筑空間和建筑美學(xué)上的新嘗試。

【關(guān)鍵詞】裝配式模塊化建筑；預(yù)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(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)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(gòu)建筑[2]是一種新型裝配式建筑，裝配整體能力強(qiáng)，模塊在工廠進(jìn)行預(yù)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(shí)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(yù)制學(xué)?？焖俳ㄔ炷Ｊ降男枨?。曲可鑫[3]通過研究模塊化建筑的結(jié)構(gòu)體系，對多種建筑的模塊類型、結(jié)構(gòu)體系、模塊單元節(jié)點(diǎn)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(jìn)行了介紹。王文靜等人[4]對模塊化鋼結(jié)構(gòu)建筑的集成設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)可通過模塊連接、組合，實(shí)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(diǎn)和優(yōu)勢。張明詳?shù)萚5]對集成建筑在國家應(yīng)急管理體系建設(shè)中的應(yīng)用進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)地方關(guān)鍵物資生產(chǎn)能力不夠、平戰(zhàn)結(jié)合設(shè)計(jì)欠缺及區(qū)域布局不夠合理。張強(qiáng)[6]對模塊化建筑在應(yīng)急醫(yī)療中的應(yīng)用建設(shè)進(jìn)行了分析，認(rèn)為模塊化建筑的特點(diǎn)契合應(yīng)急醫(yī)療的需求。樊驊、韓建忠[7]對模塊化建筑在應(yīng)急建設(shè)中的應(yīng)用進(jìn)行了分析，認(rèn)為基于標(biāo)準(zhǔn)化模塊的生產(chǎn)和建造邏輯，無論模塊是什么材質(zhì)，都應(yīng)符合快速批量化生產(chǎn)、便于運(yùn)輸以及快速組裝的特征。針對裝配式模塊化建筑在應(yīng)急領(lǐng)域建設(shè)的應(yīng)用特點(diǎn)，闡述了新冠病毒疫情之下，應(yīng)急建筑使用模塊化建筑技術(shù)的優(yōu)勢，并對未來學(xué)校智能建造模式進(jìn)行探索，給現(xiàn)階段國內(nèi)外裝配式模塊化建筑領(lǐng)域的從業(yè)人員以思考和啟示，為工程實(shí)踐提供參考依據(jù)。

2裝配式模塊化鋼結(jié)構(gòu)建筑體系

2.1裝配式模塊化建筑的特點(diǎn)

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(xiàng)目的永久性建筑。NPMC是一種利用模塊化技術(shù)建造可移動的、臨時使用的建筑結(jié)構(gòu)體系。PMC和NPMC都在可控的工廠環(huán)境下預(yù)制功能性建筑單元，然后將獨(dú)立的“模塊”運(yùn)送到現(xiàn)場，經(jīng)吊裝到合適位置后，進(jìn)行拼接等細(xì)部處理。

2.2裝配式模塊化建筑的應(yīng)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(dá)到快速提供醫(yī)療資源、加速收治患者的應(yīng)急處置目的，建設(shè)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(yīng)和綠色生態(tài)效應(yīng)，發(fā)揮出集成建筑的制造和建造優(yōu)勢。模塊化建筑應(yīng)用并不僅限于應(yīng)急醫(yī)院的使用，酒店、學(xué)校、學(xué)生公寓、軍用營地等均可。模塊化鋼結(jié)構(gòu)建筑建造技術(shù)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(jìn)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(jì)效益。

3裝配式模塊化學(xué)校項(xiàng)目概況

近年來，城市快速發(fā)展導(dǎo)致學(xué)位壓力嚴(yán)峻，羅湖區(qū)作為深圳市最早建設(shè)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(shù)和土地使用策略，高效建設(shè)過渡安置學(xué)校，提供品質(zhì)校園，增辦學(xué)位，解決城市更新中的民生熱點(diǎn)問題。泰寧學(xué)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(jì)劃建筑面積約6538.65㎡，結(jié)構(gòu)形式為模塊化鋼結(jié)構(gòu)，從設(shè)計(jì)到竣工交付使用僅95天，共提供24個班級1080個小學(xué)學(xué)位，如圖1-2所示。裝配式模塊化鋼結(jié)構(gòu)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(fù)利用等諸多優(yōu)點(diǎn)，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(gòu)建筑體系作為未來學(xué)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(xué)校學(xué)位緊張、急需盡快投入使用、預(yù)期使用期較短的要求。

4裝配式模塊化建筑設(shè)計(jì)

在學(xué)校建筑模塊化設(shè)計(jì)中，充分利用模塊化鋼結(jié)構(gòu)建筑的標(biāo)準(zhǔn)化程度高、設(shè)計(jì)與裝配效率高等特點(diǎn)和優(yōu)勢。模塊化建筑尺度適中、組合靈活，可滿足教學(xué)建筑中教室、辦公室、會議室和多媒體功能室等空間標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)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(jìn)行改觀。泰寧學(xué)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(gòu)、波紋板墻板、吊頂板、門窗、設(shè)備管線、內(nèi)部裝修等組合而成三維空間體，運(yùn)輸可采用整體運(yùn)輸，也可拆卸為零件運(yùn)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(shè)防烈度為8度。根據(jù)設(shè)計(jì)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(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件設(shè)計(jì)

泰寧學(xué)校采用裝配式預(yù)制鋼結(jié)構(gòu)模塊化建筑體系，建筑構(gòu)件梁、柱、墻板、疊合板、裝配式彩色欄桿、樓梯等采用流水線標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，預(yù)制裝配率高達(dá)100%，經(jīng)組裝連接后運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，吊裝拼接完成后進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)施工設(shè)計(jì)

和傳統(tǒng)施工模式相比，裝配式模塊化鋼結(jié)構(gòu)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(yù)制和現(xiàn)場基礎(chǔ)等施工可同步進(jìn)行，不僅可減少現(xiàn)場施工機(jī)械的使用，還可實(shí)現(xiàn)交叉作業(yè)，減少工序銜接時間，提高整體工作效率，實(shí)現(xiàn)綠色施工。相較于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(yù)制好的模塊產(chǎn)品及構(gòu)件運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場進(jìn)行組合，對不同標(biāo)準(zhǔn)預(yù)制構(gòu)件拼接安裝，最后在結(jié)構(gòu)外立面吊裝鋁板，見圖5。

7結(jié)語

泰寧學(xué)校采用裝配式模塊化鋼結(jié)構(gòu)建筑模式，通過高度技術(shù)集成，實(shí)現(xiàn)建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)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(xué)校成功實(shí)現(xiàn)多種創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用，這充分說明裝配式模塊化鋼結(jié)構(gòu)建筑體系的應(yīng)用價值和發(fā)展空間可觀。

參考文獻(xiàn)

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[7]樊驊，韓建忠.模塊化建筑在應(yīng)急建設(shè)中的應(yīng)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