模塊建筑作為一種裝配化、工廠化、集成化程度較好的建筑形式，在施工中具有施工速度快、綠色程度高和環(huán)境干擾少的特點(diǎn)，為我國裝配式建筑的推廣提供一條可行路徑。景德鎮(zhèn)某學(xué)校項(xiàng)目通過采用箱式鋼結(jié)構(gòu)集成模塊體系，實(shí)現(xiàn)了整體模塊拆裝、重復(fù)利用。

01 工程概況

景德鎮(zhèn)某學(xué)校項(xiàng)目由3棟宿舍樓、1棟教學(xué)樓及首層配套功能空間組成，建筑面積約1.17萬㎡ 。其中宿舍樓及教學(xué)樓采用箱式鋼結(jié)構(gòu)集成模塊體系建造，地上4層，無地下室，建筑面積約0.78萬㎡ 。由于要保留場地內(nèi)的山地景觀，使得建設(shè)場地緊張，首層采用傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)架空設(shè)計(jì)，運(yùn)動(dòng)場地穿越而過，2～4層采用箱式模塊。本地區(qū)抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.05g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，場地類別為Ⅱ類，建筑抗震設(shè)防類別為重點(diǎn)設(shè)防類乙類。

02 箱式鋼結(jié)構(gòu)集成模塊建筑體系設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目采用箱式鋼結(jié)構(gòu)集成模塊建筑體系設(shè)計(jì)、建造。箱式鋼結(jié)構(gòu)集成模塊是指具有建筑使用功能的鋼結(jié)構(gòu)箱式集成建筑單元。該建筑單元在工廠預(yù)制完成，由鋼結(jié)構(gòu)主體結(jié)構(gòu)、樓板、頂板、內(nèi)裝部品、設(shè)備管線和外圍護(hù)墻體組合而成，是一個(gè)箱式空間單元，可滿足各項(xiàng)建筑性能、建造和使用階段結(jié)構(gòu)安全要求，以及吊裝、運(yùn)輸和安裝階段的其他性能要求。

箱式鋼結(jié)構(gòu)集成模塊建筑是指采用工廠預(yù)制的箱式鋼結(jié)構(gòu)集成模塊在施工現(xiàn)場組合而成的裝配式建筑，也可以與框架、鋼框架支撐等抗側(cè)力體系共同組成裝配式建筑，裝配率能達(dá)到90%以上。本項(xiàng)目由于層數(shù)較少，教學(xué)樓和宿舍樓只有4層，因此完全采用模塊組合，無其他抗側(cè)力結(jié)構(gòu)。

在本項(xiàng)目中，建設(shè)單位考慮到幾年后學(xué)校異地重建，所有建筑在設(shè)計(jì)時(shí)要可拆卸，異地后重新組裝利用。因此本次集成模塊的設(shè)計(jì)要著重考慮異地重建時(shí)集成模塊的完整性、可快速拆裝性，并減少重建時(shí)的成本投入。教學(xué)樓模塊劃分為2個(gè)模塊組成一間教室；典型宿舍樓模塊劃分為每個(gè)宿舍1個(gè)模塊；樓梯間是與主體結(jié)構(gòu)分開的獨(dú)立模塊。設(shè)計(jì)使用年限為50年。

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本項(xiàng)目中模塊建筑體系在整體結(jié)構(gòu)計(jì)算分析時(shí)，按實(shí)際構(gòu)件建模，將模塊間的豎向連接和水平連接輸入模型，模塊間豎向和水平連接均為螺栓連接，按鉸接節(jié)點(diǎn)輸入；模塊自身的框架梁柱為剛接節(jié)點(diǎn)；樓板按分塊彈性樓板和分塊剛性樓板分別進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算層間位移時(shí)按分塊剛性樓板，計(jì)算其他參數(shù)時(shí)按分塊彈性樓板；教學(xué)樓左側(cè)轉(zhuǎn)折處通過加設(shè)水平支撐板件加強(qiáng)樓板水平剛度，右側(cè)轉(zhuǎn)折處設(shè)防震縫。整體計(jì)算滿足要求。

03 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

裝配式集成模塊建筑由于模塊在工廠完成度高，現(xiàn)場安裝操作空間受限，因此節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)尤為重要，既要考慮減少對集成模塊裝修的影響，又要保證結(jié)構(gòu)受力的合理性，本項(xiàng)目中還要考慮節(jié)點(diǎn)的可拆裝性。

1）模塊與首層鋼結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)如圖所示，第1層模塊與下層模塊的連接極為重要，是整個(gè)模塊結(jié)構(gòu)安裝精度的基礎(chǔ)保障，因此一定要保證定位基板的水平度和定位件、連接件的位置準(zhǔn)確性。

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2）建筑外圍模塊間連接節(jié)點(diǎn)如圖所示，建筑外圍采用中集模塊化建筑投資有限公司專利節(jié)點(diǎn)，傳力直接，拆裝方便，可結(jié)合現(xiàn)場模塊間的縫隙處理板件進(jìn)行后裝飾。節(jié)點(diǎn)區(qū)壁厚進(jìn)行加厚處理，可滿足節(jié)點(diǎn)區(qū)開孔后的受力要求。

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3）走廊內(nèi)模塊間連接節(jié)點(diǎn)如圖所示，走廊內(nèi)節(jié)點(diǎn)由于模塊梁柱節(jié)點(diǎn)四周存在框架梁，節(jié)點(diǎn)區(qū)未預(yù)留螺栓施擰操作孔的操作面，因此，將螺栓施擰孔上下移至柱段位置，避開鋼梁標(biāo)高，此處的螺栓施擰需采用特殊的轉(zhuǎn)角螺栓扳手。螺栓施擰孔處的裝飾裝修需留到工程現(xiàn)場完成。

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4）一般酒店、公寓類建筑中設(shè)有內(nèi)走廊，采用集成模塊建筑時(shí)走廊內(nèi)的機(jī)電管線一般在現(xiàn)場安裝，內(nèi)裝修也在現(xiàn)場最終完成，這為模塊建筑中間節(jié)點(diǎn)的安裝創(chuàng)造便利條件，所以這種情況下模塊建筑中間節(jié)點(diǎn)可采用連接螺栓在H型鋼梁上的安裝方式，在吊頂位置施擰螺栓，而且中間柱在地震作用下一般不會(huì)出現(xiàn)拉力，這種間接連接的方式能滿足受力要求。

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5）本項(xiàng)目采用中國建設(shè)科技集團(tuán)課題“快速拆裝模塊建筑體系關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)”成果——新型快速拆裝自鎖節(jié)點(diǎn)。該節(jié)點(diǎn)研發(fā)所針對的目標(biāo)是不破壞工廠制作集成模塊的內(nèi)裝完整性，減少工程現(xiàn)場內(nèi)裝修補(bǔ)量，降低現(xiàn)場施工難度，同時(shí)能實(shí)現(xiàn)重復(fù)拆裝、重復(fù)異地利用時(shí)集成模塊的完整性。

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04 集成模塊工廠加工及現(xiàn)場安裝施工

工廠加工

裝配式集成模塊建筑中的模塊單元是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)流程和嚴(yán)格的質(zhì)量控制體系，在專業(yè)技術(shù)人員指導(dǎo)下由熟練工人在模塊組裝工廠車間流水生產(chǎn)線上制作完成，其制作加工精度高，不受天氣影響，可在現(xiàn)場結(jié)構(gòu)施工的同時(shí)進(jìn)行工廠生產(chǎn)，完成度高，集建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電、內(nèi)外裝修于一體，是一種較徹底的工業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化建造技術(shù)產(chǎn)品。其工廠加工流程為：模塊結(jié)構(gòu)構(gòu)件加工→底框、頂框、端框加工→模塊鋼結(jié)構(gòu)組裝→打砂、防腐處理→結(jié)構(gòu)防火涂料涂裝→內(nèi)裝、設(shè)備機(jī)電管線安裝→外立面裝修→密封打包→模塊出廠。工廠加工期間應(yīng)嚴(yán)格控制模塊加工精度，特別是連接節(jié)點(diǎn)的加工精度，監(jiān)理應(yīng)進(jìn)行駐廠驗(yàn)收。在項(xiàng)目模塊單元正式批量加工前，應(yīng)先加工樣箱后進(jìn)行相關(guān)性能測試，各方進(jìn)行樣箱驗(yàn)收確定建筑、內(nèi)裝成品等總體效果，并提出修改和完善意見。

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現(xiàn)場安裝施工

模塊建筑的基礎(chǔ)及其他現(xiàn)場結(jié)構(gòu)施工可與集成模塊單元工廠預(yù)制同步進(jìn)行，待現(xiàn)場結(jié)構(gòu)達(dá)到模塊吊裝條件后，進(jìn)行模塊單元的吊裝與現(xiàn)場拼接工作，具體施工建造流程為：基礎(chǔ)、現(xiàn)場結(jié)構(gòu)施工→最下層模塊連接板找平、連接件定位檢查及修正→模塊吊裝及拼接→現(xiàn)場模塊間管線連接、建筑接口處理→模塊建筑整體完成。期間應(yīng)對模塊建筑安裝節(jié)點(diǎn)、接口處理等進(jìn)行專項(xiàng)驗(yàn)收，確保模塊建筑施工質(zhì)量。