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香港建屋模式驟變,2020年模塊化建築(Prefabricated Prefinished Volumetric Construction,PPVC)

一、 起源及發展

模塊化建築(Prefabricated Prefinished Volumetric Construction,簡稱PPVC),是指將建築分成若干空間模塊,模塊內的一切設備、管線、裝修、固定家具均已做好,外立面裝修也可以完成。將這些模塊構件運至施工現場,就像“搭建積木”一樣拼裝在一起的建築。是建築工業化的高端產品,具備自身高度的完整性。 20世紀60年代的瑞士建成了最早的模塊化建築。 在1967年加拿大蒙特利爾市建成了一個由354個盒子構件組成的,其中包含了商店等公共設施在內的綜合性居住體。

1967,Hilton Palacio del Rio Hotel

1967,Habitat 67,by MosheSafdie

1971,Disney Contemporary Resort

自1979年起,在青島、南通、北京等地,陸續試建了幾棟模塊化房屋。目前,世界上已有三十多個國家修建了模塊化建築,使用範圍也由低層發展到多層乃至高層,有的國家已建到15層或20層以上。

 

二、 2020年模組化建築佔比增加2成

目前世界上最高的模組化建築位於新加坡,Clement Canopy大樓高40層,是新加坡一個住宅和學生區中心的住宅項目。它由兩座約140米的大樓組成,是迄今為止用模組建造的最高的大樓。該建築由1,899個模組組成,包含505套豪華住宅公寓。

混凝土 + 集裝箱結構 (組裝合成貨櫃屋) 模塊單元

 

三、 模組化建築特色

模組化建築可以充分地呼應使用方式的變化。傳統的建築模式基本上是在地建造, 無論是古代的城堡還是現代的住宅,建築與土地都是一種緊密的依存關系。建築的壽命至少幾十年多則上百年,而建築中的使用者和使用方式可能會發生很多的變化。傳統的建築方式對這種使用方式的變化通常是無能為力的,通常只能通過室內裝修的方式進行改變,帶來大量的浪費。而模組化建築可以根據使用者的需求改變而調整建築的空間與結構,既可以滿足使用者的新訴求,也能節約有限的空間和資源。

對土地的破壞是最小的。傳統的建築對土地的傷害是不可逆的。古早的土木結構建築還好,當建築拆除後,土木都可以回歸自然,不會對土地造成太大的損害。但是當今的以混凝土為主的建築則不同,當建築失去使用功能拆除後,土地的破壞是抹不去的傷疤。尤其是在一些優美的自然環境中,建造的建築對土地的傷害非常大。

 

四、 提升建築效率

在過去的五年裡,模組化建築行業在全球範圍內蓬勃發展,其規模翻了一番。麥肯錫公司的研究專家表示:「這個價值80億美元的產業因為其產生的廢料比傳統建築減少了80%,所以每年可以節省220億美元的成本。」由於土地和房地產價格的飛漲,模組化建築已經延伸到了酒店行業。事實上,在這個領域,模組化建築確保了建築的品質符合投資者設定的具體標準,既節省了時間和金錢,又保持了對傳統裝修過程的把關。

模塊的現場吊裝。頂部鋼架的作用是將主纜分配成多處均勻的吊點作用在模塊上。除考慮正常使用情況下的設計分析外,還需要考慮單元在工廠以及現場的吊裝。吊點受力應均勻,並能承受考慮動力效應下的自重重疊,並要保證牆體在吊裝時不分裂。

 

五、 建築構造與結構設計

結構分析時需要對結構進行整體三維受力分析,模塊與模塊相鄰出是雙柱,模塊與模塊之間的連接需要特殊定義,真實反應模塊之間的連接關係以及相互影響。

PPVC 3D 整體受力分析及計算

此外,需要特別考慮整體模塊的抗連續倒塌設計。任意位置一根鋼柱失效,其相鄰的上部模塊會能將內力充分佈到相鄰的模塊單元。

模塊之間相互連接節點

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