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引 言
模块化建筑是建筑业数十年来存在的各种预制技术的提升，并且是将此类技术集成到一个更全面的解决方案中的平台。因施工速度快、现场工作量小，模块化施工逐渐成为现代建筑业中较为流行的施工方法。钢材已在模块化结构中被广泛应用，易于安装，轻便且适合拆卸。随着中国钢铁工业持续快速的发展，钢材在模块化施工等现代建筑技术的应用，将会给国内外带来巨大效益。
图1给出了与其他类型建筑相比模块化施工所需的劳动力和施工时间。
图1 模块化施工现场所需劳动力和施工时间
预制模块结构具有如下特点：
1）建筑的预制组件包括楼梯、电梯竖井、立面、走廊等。
2）模块构件在可控制质量的生产设施中进行批量生产。一个构件单元的长度、宽度和高度可以因项目而异，同时也受到现场运输、吊装和搬运等因素的限制。
3）现场施工的劳动力要求低，这使得施工建造从以劳动力为导向的操作转变为以工序为导向的制造和装配过程，从而使建筑工地减少拥堵和污染。
4）模块可以拆卸，便于重复利用或重新定位。预制模块的可重复利用性极大地影响了模块化建筑的寿命周期能耗。
5）模块化建造使施工时间缩短了50%以上，这确保了项目客户更早地获得收益。
6）施工过程不易受到恶劣天气的影响。
模块化钢结构建筑
Little Hero Building
2010年6月在澳大利亚墨尔本完工的低层公寓“小英雄”是一个典型的模块化建筑(图2)。该建筑由58个单层钢框架模块和5个双层模块组成。建筑位于墨尔本CBD(中央商务区)，施工入口非常狭窄，8个模块化的楼层在8天内完成组装，展示了模块化建设的许多优势。它是澳大利亚最早的多层模块化建筑之一。
图2 Little Hero Building
La Trobe Tower
这是一个位于墨尔本CBD的44层住宅公寓(图3)，高133m，是目前世界上最高的模块化建筑之一。该项目2016年底竣工，历时19个月，整个工期全部选择夜间施工，降低了对周边地区的干扰。该项目使用了钢预制模块，作为混凝土填充墙的主要结构框架。墙体的钢筋连接在一些预制模块上，在现场组装完成后，填充混凝土。
图3 La Trobe Tower
Student Housing Building
One9 Apartment Building
图4 One9 Apartment Building
Post Katrina Housing
中国钢结构模块化建设
钢模块建筑项目
图5 英国纽卡斯尔学生宿舍
图6 酒店的模块化组装
中国钢结构产业
图7 2010—2019年中国钢铁产量
图8 钢铁主要生产商和使用行业
钢模块建筑的结构体系
图9 两类模块化结构体系
结束语
模块化建设为设计师、建设者和开发人员提供了一种在短时间内实现具有挑战性的项目的方法。修正的角支撑体系为设计者提供了空间布置的灵活性。模块的整体几何形状、刚度和重量需满足吊装、运输和组装标准，以适用于任何预制或模块化结构。在实现这一过程中，钢材作为材料在生产通用的结构部件中起着至关重要的作用。
中国强大的钢铁产业可使其在国内和国际模块化行业中占据主导地位。当地市场上原材料和钢铁产品的供应可以有效地降低能耗，并提高建筑系统的可持续性。这些因素可以很好地支持当前中国模块化行业的上升趋势。
总体而言，模块化技术已使现代建筑发生了显著变化，从试图使现场活动更安全，更有效地制造高效的异地制造(OSM)，原型制造和组装系统开始。这种用于制造和组装设计(DfMA)的概念通过创建性能更好的模块化系统，使建筑业快速发展，该系统将更快地实现项目，并为建筑商和投资者带来更高的利润率。
在技术工人正在作为一种资源减少并且劳动力老化的情况下，对预制件和模块化技术进行投资将是一个非常谨慎的决定，尤其是对于在世界各地如南亚和东亚地区建造业一直是劳动力的建筑商而言。通过以工厂为导向的流程以及最低的现场成本，建筑商还将受益于各种规模经济。钢结构的可重复使用性为材料的可用性和成本增加了另一个维度。除了快速施工外，它还将为训练有素的建筑技术人员创造更加注重质量的施工实践和更安全的工作环境。
全文下载链接
1.http://gjg.ic-mag.com/cn/article/doi/10.13206/j.gjgSE20010802（注册登录免费获取）
2.https://navi.cnki.net/knavi/JournalDetail?pcode=CJFD&pykm=GJIG
3.http://cstm.cnki.net/stmt/TitleBrowse/KnowledgeNet/GJIG202002004?db=STMJTEMP
作者简介
Tharaka Gunawardena
墨尔本大学基础设施工程系 研究员
墨尔本大学ARC预制房屋高级制造中心成员。研究方向涵盖有限元分析、结构分析、结构动力学、地震工程、应用和计算数学等。曾参与多项澳大利亚和海外预制模块化建筑项目，研究多层预制模块化建筑在地震作用下的性能、钢制模块化建筑及其在中国建筑行业中的适用性、以及在澳大利亚公共基础设施项目中有效利用异地制造。
Priyan Mendis
墨尔本大学基础设施工程学院 教授
工程结构高级防护技术组织的领头人，2004—2011年安全澳洲ARC科研组织网络的召集人、领导人，装配式房屋高级制造ARC中心的主管，工程学会、澳大利亚混凝土机构、美国混凝土机构成员。
长期从事结构火灾行为、高强度混凝土/高性能混凝土、基础设施耐久性及建模，新型建造及防御材料、可持续发展基础设施、纳米技术在建造业中的应用、结构生物工程等研究。曾参与到许多重要国际建设项目，例如迪拜塔和中国上海塔的建设。
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