裝配式三維體系模塊建筑，裝配式建筑

模塊建筑

是一種工廠化程度很高的預制裝配建造體系。它是由模塊單元組裝而成，模塊單元在工廠的流水線上生產，運到工地后，通過專門的工具和拼接構造，裝配成完整的建筑體。

模塊建筑的型式和種類很多，不同的廠家有不同的產品體系。通常，提到模塊建筑會直接想到盒子建筑，但廣義上講，模塊建筑可分為一維、二維、三維體系。

一維體系是指在工廠加工好標準梁柱構件，運到現場后，把梁柱構件按裝配式連接構造拼接成結構骨架，由于梁柱構件只有一個方向的尺度，因此稱之為一維體系；

二維體系是指在工廠完成建筑墻板和樓板、屋面板等平面板件的制造，在平面板件中可以集成建筑內外裝飾部件、設備管線，整個建筑是在工地現場由若干板件拼接而成；

三維體系即盒子建筑，在工廠里完成一個標準箱體單元的制造，完成單元所有內部裝修、設備管線安裝、全部或部分外立面裝修，運到現場后，采用專門連接構造，將箱體搭接成一個完整的建筑。

三維模塊建筑產品

國外對模塊建筑的研究起步于上世紀八十年代，并有諸多應用的實例。三維模塊建筑的種類很多，各生產廠家都建有完善產品體系。其原理基本上是利用或參考集裝箱的尺寸（箱體尺寸，特別是寬度由運輸尺寸控制），在工廠中把結構骨架、內外裝修甚至家具都制造安裝完畢，運輸到現場后，直接吊裝，搭成一幢完整的建筑。下圖是三維模塊建筑的生產和施工過程示意。

三維模塊建筑的結構骨架也有多種類型，可以是木龍骨、冷彎薄壁型鋼龍骨、集裝箱箱體，也有采用型鋼做梁柱，用輕質墻板作為圍護構件。結構受力有兩種常見型式：

1) 墻承重型式：4 面墻連續，豎向荷載由墻傳遞（圖 2）；

2）柱承重型式：豎向荷載通過角柱或中間柱傳遞（圖 3）。木龍骨模塊建筑通常是墻承重型式，集裝箱箱體為柱承重型式，冷彎薄壁型鋼龍骨模塊則兩種型式都有。

在加拿大、澳大利亞等礦產資源豐富、人口稀少的工業化發達國家，模塊建筑除了用于建造旅館、低層住宅、城市辦公樓等城鎮建筑，還普遍用于礦區、林場的辦公及宿舍。因為這些地區往往地處偏遠，人模塊單元工廠預制跡罕至，而且不通水電，有的甚至道路都沒有，宿舍和辦公設施不可能采用傳統的現場建造方式。采用三維模塊，將所有設施在工廠安裝好，用運輸工具運到現場，可以快速完成建造。

木龍骨三維模塊建筑

采用木龍骨做骨架的三維模塊建筑產品多見于木材資源較豐富和習慣采用木材建造房屋的北美地區。圖 4 是加拿大一家公司的木龍骨三維模塊箱房。該公司的模塊單元尺寸高度標準化，只有一種規格：12' ×48' ×12‘ (寬3.66m×長14.63m×高3.66m)，每個模塊建筑面積約53.5m2，但內部空間布局可根據建筑使用需要進行設計，主要用于礦場和林場的職工宿舍、辦公室、食堂、設備間。圖 5 是該公司的一個礦場職工宿舍，一共264 個模塊，建筑面積14,127m2，制造和安裝工期一共155 天。

集裝箱模塊建筑

用于貨運的常見標準集裝箱主要有 20 尺箱和40 尺箱。20 尺箱外尺寸(長x寬x高(英尺))為20x8’x8’6”，內徑5.898x2.352x2.39m；40 尺箱外尺寸40x8’x8’6”，內徑12.024x2.352x2.39m；還有一種40尺高柜，外尺寸40’x8’x9’6”，內徑為11.8x2.34x2.68m。高柜內凈高2.68m，接近建筑層高，比較便于改造成集裝箱房屋。

基于集裝箱箱體建造房屋也是一種三維模塊建筑?？刹捎眯碌募b箱，也可采用退役集裝箱。國際海運法規定，集裝箱使用10 年后強制退役，所以每年從運輸業淘汰的集裝箱超過了100 萬TEU(集裝箱的計量單位，專用于集裝箱的計數，1 個20 尺箱計作1 個TEU，1 個40 尺箱計作2 個TEU)。退役集裝箱的處理方式通常為回爐煉鋼，但這樣會產生大量的二氧化碳。另一方面，退役的集裝箱實際上還可以繼續使用5~10 年。采用舊集裝箱改造成房屋，成本相對較低，但使用年限有限，層數有限，多用于臨時建筑和設施。

由于運輸過程中需要承受各種荷載，包括道路顛簸、海浪和颶風，貨運集裝箱箱體具有較高的結構強度。相關集裝箱標準規定，貨運集裝箱空載時，最多可堆載12 層，載貨后可堆載8~12 層。圖7是一個標準集裝箱的構成示意圖。集裝箱房屋即是由若干個這樣的箱體，配上門窗等建筑和設備部品，搭建而成。箱體和箱體之間，通過角件(Corner Fit)連接。角柱具有較強的豎向荷載承載力。側板(Sidewall Panel)及端板(Endwall panel)為1～2mm 厚的波紋鋼板，承受水平力時類似波紋鋼板剪力墻，具有較高的水平承載力和較強的抗側剛度，可在集裝箱建筑用作結構體系的抗側構件。但改造成房屋后，需要開洞，因此對箱體和整體結構需要進行分析和計算。

純粹的一維體系工廠化程度最低，而且必須和二維或三維體系結合，才算得上是工業化建造。一維體系和二維體系結合時，即梁柱框架結構加上二維墻板、屋面板和樓板模塊；和三維體系結合時，形成梁柱框架和箱式單元混合建筑，可以增加盒子建筑的建造高度和開間。三維體系工業化程度最高，但由于尺寸和規格相對固定，箱體標準化程度較高，因此空間靈活性和多樣性較差，更適用于宿舍、旅館、辦公樓、別墅建筑。二維體系在工業化程度上不如三維體系，但運輸效率和建筑多樣性方面更優，因此在住宅中的適用性更佳。