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摘要:二战时期后世界范围内工业生产技术进入高速发展阶段,为模块化建筑奠定了坚实的基础。其中工厂式管理、标准化生产、预制装配式建造是模块化建筑的核心理念,也是高度生产工业化的体现。模块化建筑作为新兴的建筑形式,凭借其独特优异的性能近年在中国得以快速发展。在发展过程中模块化建筑在质量控制和建造技术方面的实践经验进一步推动了中国新型建筑的进步。本文将在建筑质量和建造技术两个方面对中国模块化建筑进行分析与研究。
1模块化建筑的特点
模块化建筑也被称为“盒子建筑”,是一种新型的建筑结构模式,从直观上看是一个个类似积木的块状建筑。模块体系是将复杂的建筑分成若干个子单元,每一个子单元可以是一种或多种建筑功能,例如一个厨房、浴室、卧室或者是一个完整的胶囊公寓。每个空间作为一个建造单元在工厂流水线上进行生产,整个模块单元都在工厂装配完成,包括室内装修、外立面建造、管道和线路敷设等。最后拼装完成并运输到各个施工现场进行“堆积木”式拼接建造。模块化建筑与传统建筑的本质区别在于“修建”与“制造”。修建是设计与现场施工分阶段进行的过程,而制造是将建筑是作为一个产品在工厂内进行标准化生产和组装。
2模块化建筑的历史
建筑业的发展离不开时代的契机和推动力,模块化建筑的发展受到以下两个历史因素的影响——工业革命、二次世界大战。
工业革命的技术进步对现代建筑材料的生产技术带来了深远的影响,高度标准化的工业生产模式实现了建材的产量和质量的飞跃。正因如此新的生产方式、建筑材料和建造工艺为近代建筑的进步开辟了广阔的前景。同时工业革命大大加速了城镇化的步伐,大批乡村农民向城市聚集,导致城市的住宅问题日益严重,城市需要在短时间内保质保量地大量提供工人阶层能够支付得起的住宅,因此装配式建筑在工业革命时期开始投入实践为日后的模块化建筑夯实了基础。
第二次世界大战是建筑工业化的高速发展时期,战争导致原有城市设施和建筑的损坏,城市急需能够在短时间内完成建造的住宅和建筑物。模块化建筑在此背景下进一步发展并且对解决“房慌”做出了重大贡献。如柯布西耶的著作《走向新建筑》提出了工业化住宅的居住建筑模式和居住机器等理论,是模块化建筑思潮的代表。
3研究对象
本文将对模块化建筑的质量控制方式和建筑技术优势方面进行研究分析。当下国家倡导新型建筑的实践与开发,模块化建筑产业具有其独特的优势和迅速发展的潜力与基础。传统现场施工建造存在其问题与矛盾,且随着社会进步其弊端日益明显,本文也将基于产业现状和管理方式对模块化建筑是如何解决传统建造的问题和弊端进行剖析。
4模块化建筑的质量优势
模块化建筑将建筑物视作一个产品,生产工艺与标准化程度是决定产品质量的关键因素。在工厂标准化管理的体制下,相对传统的现场建造模块化建筑具有三大优势。
在工程管理方面模块化建筑更具有可控性。传统建筑建造过程中涉及多家分包商,建筑的不同部分由不同的团队负责建造,因此各个团队之间相互协调的时间和效率成本较高。另一方面各个分包商的工艺水平各有不同且难以以统一标准化去管理,这就导致了工程质量存在不确定的隐患。相反,模块化建筑只需一到两家建造机构即可完成,工程的协调成本下降工程质量可控性更高,为缩短工期和提高工程质量提供较优越的条件。
其次政府城乡规划主管部门对建筑施工的质量监管是工程管理中至关重要的环节,目前中国工地施工普遍较为混乱,监管难度大,建造方偷工减料和不按规划进行建造的现象层出不穷。而模块化建筑的工业化生产流程中各项原材料的使用和加工工艺都可做到查有实据,让监管部门更精准地监督施工机构的工作质量,保障老百姓的居住安全。
任何建筑的建造最终都需要由工人来进行操作,而工人的技术水平一直是影响工程质量的不确定因素。尤其是当下中国市场上的建筑工人大多是农民工和受教育程度较低的非建筑专业人士,良莠不齐的技术水平造成了建筑质量的不稳定。
而模块化建筑生产线上,每一个环节的工人都经过相对应的技术培训,每一组工人只负责单一环节的重复工作,这种模式下工人只需要专注做一个环节并且在重复中熟练工艺。
流水线生产将复杂的建筑建造过程分解成为若干个子单元,并按照最高效率和最合理的建造顺序组织生产流水线,大大减少了施工环节之间的冲突所导致的返工或协调成本,让建造过程最简化,同时提高了建造质量。
5模块化建筑的建造优势
模块化建筑相比传统建筑在施工建造方面具有绿色高效的优势。
随着城市建设的步伐加快,人类的建设活动对自然环境造成了一系列的破坏和影响,因此近年国家提出了“四节一环保”(建筑节地、节水、节材、节能、保护环境)的社会发展倡议,鼓励推动绿色可持续发展模式。模块化建筑在节能减排方面比传统建筑更有优势,对自然社会环境起到了保护作用。
模块化建筑85%以上的建造工作在工厂内进行,在工厂内可控的生产环境下,在优化的建造流程下建筑废料总量可减少近45%。剩余的废料亦可在工厂内无害化集中处理运往垃圾处理厂或下游生产商进行废物再利用。有建造就必然有拆除,建筑的使用寿命与建筑质量和社会发展息息相关,传统建筑在拆除后可重复利用的材料部件极少,产生了大量建筑垃圾。模块化建筑由于是工厂严格按照图纸组装的产品,其具有可拆卸重复利用的特点,这将大大提高材料利用效率同时保护环境。另一方面,在工厂内完成建造可降低因现场施工造成的噪音和空气污染,也减少了重型卡车出入对居民出行造成的交通安全隐患,将施工对周边居民出行生活的影响降到最低。
目前国内施工现场由于没有形成专业的资源管理体系,水电浪费现象严重,建材损耗问题突出。模块化建筑在工业化的环境下能够规范节约地使用能源,且能源消耗量能够被准确统计与评估,在建造过程中有条件不断调整制造工艺从而达到节能减排的效果。另一方面建材的质量是影响工程的关键因素,由于储存运输不当造成的建材损耗增加了建设成本也提高了施工难度。工厂的封闭式管理环境能够提供适宜的仓储空间确保建材的性质稳定,为后续建造提供高质量的原材料。
在施工周期方面,模块化建筑可缩短30%以上的时间,可以在短时间内提供大量居住生活空间。另一方面由于高度工业化,模块化建筑所需用工可以减少,相比传统的现场施工作业可减少10%~15%的用工,节约了人力成本。
结语
模块化建筑在现代建筑史上属新兴建筑模式,但是其对建筑业产生了深远的影响,未来发展潜力巨大。模块化建筑赋予了建筑可持续发展、高质量低成本等特性。工业化的进一步发展将加速推动模块化建筑的标准化、规模化和多样化的进程,让其更多的服务于日常生活居住。
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