未来模块化建筑将如何引导行业的发展?

    2022-08-11 16:58

    在现阶段,我国建筑行业大多数采用现场制造,普遍存在着效率不高、功能局限、布局不合理等显著的缺点。相对而言,模块化建筑能够较好地克服这些缺点,促进建筑行业实现工业化、科技化,未来也将逐渐引导建筑行业的发展趋势。


    模块化建筑是什么?具体可分为哪些类型?

    模块化建筑是指借助专业化大工厂与社会化协作的生产方式,结合建筑市场的多元化、定制化需求,基于优选的建筑设计方案,将建筑部件、构配件等加以有机的装配与集成,为市场提供最终建筑产品的创新建筑体系,为用户提供低碳、高效、舒适的建筑环境。

     

    相比于传统建筑,模块化建筑具有生产工厂化、设计标准化、施工装配化、供应配套化、服务定制化等显著特征,减少建材生产对环境的破坏,将建筑废物与施工噪声降到最低程度,且材料的回收与再利用率较高,是协助社会实现可持续发展的“绿色产业”,有助于我国建立健全绿色低碳循环发展的经济体系。

     

    模块化建筑大致可分为可移动性模块化建筑和永久性模块化建筑。可移动性模块化建筑主要为由波形板墙承受竖向力的集装箱式建筑,是目前最主要的模块化建筑类型。集装箱式结构由波形板式墙体承受竖向荷载,集装箱间可用螺栓锁扣,相比于传统建筑,具有工艺简单、成本较低、稳定性较高等优点。可移动性模块化建筑一般应用于工地、学校、医院等临时建筑以及小型零售门店。永久性模块化建筑是由柱承受竖向力的框架结构模块化建筑。竖向荷载主要由柱承担,并根据实际用途安装墙体,比较类似于传统房地产项目的永久性建筑,相比于传统建筑,具有减少材料用量、经济环保等优点。永久性模块化建筑一般应用于行政建筑、商业建筑、多户住宅、医院、学校等场景。

     

    模块化建筑的产业链是怎样的?

    模块化建筑通常需要多种材料,包括木材、钢、铝、塑料与复合材料。预制材料供应商通常向制造商提供材料,然后制造商将这些材料设计并加工成预制建筑。模块化建筑流程全生命周期通常包括设计规划、生产组装、运维保养与其他综合服务。

     

    模块化建筑流程全生命周期

    资料来源:沙利文公司

    相比于传统建筑,模块化建筑有哪些竞争优势?

    相比于传统建筑业,模块化建筑有利于践行建筑环保理念,加快施工进程,降低建安成本,并进一步提升建筑结构稳定性,推进设计功能一体化,有助于实现我国“碳中和”发展目标。

     

    建筑环保理念方面,传统建筑涉及建筑材料、水资源、电力的大量投入,资源与能源的消耗较大,建筑施工过程对工地周围产生严重的噪音与空气污染。而模块化建筑的结构原料具有较高的循环利用率,可减少建筑垃圾,同时协助现场施工节电与节水,有利于践行建筑环保理念。

     

    施工进程方面,传统建筑存在施工周期较长、人力资源投入较大等核心痛点,但模块化建筑工程化程度较高,建筑设施标准较为统一,建筑构件具有一定的通用性,能极大加快施工速度。

     

    建安成本方面,模块化建筑的应用能够推动建筑部件、构配件加工与安装的一体化趋势,极大减少现场劳动力的投入,并减少施工过程中电力等资源的使用,极大地降低了建安成本。

     

    建筑结构稳定性方面,模块化建筑结构材料具有组织均匀、强度较高、弹性模量较高、抗震性能强等优点,其密度与强度的比值远小于传统的混凝土、砖石。在同样受力情况下模块化建筑结构材料自重较小,能够建成跨度较大、高度较高的建筑,从而解决传统建筑在结构稳定性方面的劣势。

     

    设计功能方面,模块化建筑的结构材料是建筑形象构成的重要因素,结构的形体、构件与节点在一定程度上决定建筑的外在形象。模块化建筑能够实现建筑结构设计与功能的一体化,赋予建筑更强的功能性,创造出建筑艺术与建造技术融为一体的佳作。

     

    未来模块化建筑的发展将会受到哪些因素的驱动?

    首先是政策驱动。近年来我国针对新型建筑工业化的发展趋势颁布一系列政策法规,从政策法律层面保障与推动新型建筑工业化的良性发展。其中在2020年8月,住房和城乡建设部等部门颁布《关于加快新型建筑工业化发展的若干意见》,针对新型建筑工业化提出多项实质性意见,为新型建筑工业化的未来发展指明方向。在《关于加快新型建筑工业化发展的若干意见》中,住建部明确提出,要优化构件和部品部件生产,完善集成化建筑部品。编制集成化、模块化建筑部品相关标准图集,提高整体卫浴、集成厨房、整体门窗等建筑部品的产业配套能力,逐步形成标准化、系列化建筑部品供应体系。同时,大力推广建筑信息模型(BIM)技术。加快推进BIM技术在新型建筑工业化全寿命期的一体化集成应用,提高信息化监管能力,提高建筑行业全产业链资源配置效率。

     

    其次是技术发展。模块化建筑与信息技术、新材料的融合发展成为推动模块化建筑行业发展的创新增长点。建筑信息模型(BIM)、新材料、物联网、智能建造技术在模块化建筑行业的逐步应用匹配模块化建筑在践行环保与智能升级方面的需求,将从整体上提升建造效率与建筑性能,促进社会可持续发展。比如,基于BIM技术的标准化部品部件库的建立与维护能够协助实现设计、采购、生产、建造、交付、运行维护等阶段的信息互联和交互共享,BIM报建审批和施工图BIM审图模式的试点推进能够进一步促进集成建筑与城市信息模型(CIM)平台的融通联动。与此同时,集成建筑生产装备、施工设备的智能化升级,建筑机器人、工业机器人、智能移动终端等智能设备的逐步应用进一步加快新型建筑工业化与高端制造业深度融合,从整体上提升建造效率与建筑性能。传感器网络、低功耗广域网、5G、边缘计算、射频识别(RFID)及二维码识别等物联网技术的集成应用能够提高对建筑工人健康及安全监测能力,协助集成建筑施工过程中的监控管理与节能减排。除此之外,模块化建筑能够便捷地集成包括耐候防火高强钢材、保温装饰一体化板材、新型密封材料等各种新型绿色环保材料及各项新技术应用,新材料的集成应用通常基于提升效率、节约资源、减少污染等,满足建筑业现代化功能的环保需求。

     

    还有下游行业,如民宿、医疗机构等需求的持续驱动。民宿采用模块化建筑可对景区环境起到最大程度的保护,显著缩短民宿建设周期,减少民宿业主资金投入,为用户带来创新与环保的旅游体验。而在医疗建筑领域,模块化建筑的应用优势具体表现在操作简易、施工周期短、可灵活改造等优点,未来有望在医疗建筑领域持续扩大应用范围。首先,模块化建筑的模块化设计基本通用且操作简易。病房模块代表主要的功能区域,可采用通用设计,再由基本功能模块相互拼合成病房护理区,操作相对简易。其次,大多数建筑用材来自预制成品构件,采用标准化、工业化方式生产,生产速度快;在施工现场,建筑构件通过标准化连接件在现场进行快速安装,满足应急医疗的需求,标准化生产能够从整体上提高施工效率。除此之外,模块化建筑的模块单元能根据使用需求进行多元化改造,自由拼接,通过水平及竖直方向的不同组合形成宽敞的使用空间,全方位适应医疗需求。

     

    总之,模块化建筑能够较好地克服传统建筑效率不高、功能局限、布局不合理等显著缺点,能有利于践行建筑环保理念,加快施工进程,降低建安成本,并进一步提升建筑结构稳定性,推进设计功能一体化,有助于实现我国“碳中和”发展目标。未来受到政策驱动、技术发展以及下游行业的需求驱动,模块化建筑在我国将进入快速发展的轨道。

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