装配式模块化折叠集成房屋探析

秦蕾 王媛 毛润龙

摘要：随着建筑行业的发展，装配式建筑不断发展，以其施工效率高、环境污染小等一系列优点，获得了人们的青睐，我国政府大力推动装配式建筑的发展，很多企业都在开展装配式建筑的研究。当前，市场上已经出现了装配式模块化折叠房，这种房屋具备折叠功能，其优点是非常便于运输，而且安装过程也比较方便，问题在于难以保证其密闭性，进而还会影响到其保温性能，尤其是在折叠铰链以及转角等位置，很难实现良好的保温性和密闭性。此外，当前装配式房屋还存在构件种类繁多的情况，这制约了构件的标准化，对于一些工程预制程度较高、模块体积较大的构件，需要较高的运输成本。因此，需要加强对于装配式模块化折叠集成房屋的研究，提高装配式房屋的实用性能，降低其生产成本，从而推动其进一步的发展，基于此本文对装配式模块化折叠集成房屋研究及应用进行了探讨。

关键词：装配式；模块化；集成房屋

引言

模块化建筑即在工厂预制成适合运输和安装的集成建筑，并对其进行精装修后运输至现场进行安装、拼接工作，最终形成建筑整体；虽与传统临时建筑相似，但在质量、结构和性能方面较传统临时建筑有突出表现，主要为:建造周期短；工厂可控环境下质量有严格保证；规模效益显著；受气候条件影响小；模块隔声、保温、防火性能优良；优化建材利用率，减少建筑垃圾；减少对现场周边地区的侵扰；可拆卸并能够重复利用。

1装配式模块化可拆集装箱房屋结构

装配式模块化可拆集装箱房屋主要由顶胎架梁、底胎架梁、箱角、L形角柱、节能夹芯板、门窗装置、电气装置和供排水装置等组成。顶胎架梁、底胎架梁、箱角和L形角柱通常由钢板冷弯轧制而成，厚度为3~4mm，材质为Q235或SGC340。节能夹芯板材质通常为新型岩棉夹芯板、新型玻璃丝棉夹芯板或聚氨酯夹芯板等，厚度一般为50mm、75mm或100mm；夹芯板外侧金属涂层彩钢板可设计为纯平、浮雕等多种效果，外墙可设计为咖啡色、林地迷彩、红砖纹、木条纹等。标准的装配式模块化可拆集装箱分为两种常用规格：其一，尺寸为6055mm×2435mm×2896mm，适合国内外运输，其中，由顶胎架、底胎架、打包柱、胶合板组装而成的打包集装箱因其本身的模数与运输集装箱相同，特别适合国外运输；其二，尺寸为6055mm×3000mm×2896mm，具有较大的空间，适合国内运输，在国内市场深受欢迎。

2装配式模块化折叠集成房屋探析

2.1集成房屋铰链

该集成房屋折叠功能通过铰链和封堵模块技术实现。根据折叠位置不同，分为单轴铰链、双轴铰链和异形铰链。单轴铰链用于地板模块的折叠；异形铰链用于地板模块与墙板间的折叠；双轴铰链用于三片墙体间的折叠，通过90°限位功能保护墙体在折叠过程不受损坏，实现方式有3种:①在铰链套管外部焊接限位零件，当铰链旋转90°后，限位装置将限制铰链继续转动，既可在双轴每个轴套管上添加限位零件，也可仅在双轴的某个轴套管上添加限位装置；②通过两轴间连接板厚度大于轴两侧连接板厚度的方式限制轴的转动，当轴外侧板旋转90°后，其被两轴间的板限制继续旋转；③将铰链轴的套管设置凹凸卡槽，通过上下套管凹凸形式实现铰链90°限位。

2.2模块划分

通过将房屋划分成不同的模块，同时赋予不同模块以折叠功能，为了达到这样的效果，一方面要提高房屋装配化和集成化的水平，另一方面则要做好标准模块的划分和连接等工作，这样才能够保证房屋居住的舒适都的同时，实现其快速运输与安装。所以说，房屋的折叠功能、集成化、装配式这三者之间的关系是相互影响，并且相互制约的，为了使这个三个因素实现协调，解决房屋模块的划分和连接问题是关键内容。在装配式房屋中，可以将房屋划分成地板、墙板、屋面板、阳角件、封堵件等几个模块，各模块之间通过铰链和连接件进行连接，从而形成一个整体。在地板的设计时，其不仅需要具有折叠功能，同时还可以在其中设计地暖，从而解决室内的取暖问题，通过这样的方式室内的美观效果也能够得到保证。在进行墙板和屋面等模块的设计时，除了骨架以外，还需要配置防潮以及保温材料，要保证其能够实现水管和电线等的暗装，从而提高美观效果。阳角件模块的主要作用是解决横纵两项以及模板间连接难的问题，同时能够有效提升房屋的密封性以及保温性；封堵件模块的主要作用是优化折叠密封处存在的密封性能差、不美观和保温性能差等方面的问题。通过设计各个模块的折叠方式，可以使其能够作为一个整体进行运输，提高运输的效率。

2.3与传统建筑对比

1)质量方面。模块化构件在工厂生产，相比于传统建筑的露天生产，克服了因天气因素影响施工进度的问题，另一方面，工厂生产采用钢模台，机械化程度高，实现了构件的高精度，极大的节约了劳动力投入。工厂采用整体流水线生产，速度快，质量高。2)技术方面。模块化建筑在生产过程中，将多个复杂实施技术拆分为多个简单步骤，每个步骤由专门的技术工人负责，大大降低了生产技术难度，减轻技术工人的工作量，有利于模块化建筑的大面积推广。3)成本方面。a．人工成本。模块化建筑在工厂生产，重复性及大部分体力劳动由机械代替，在工作量和工作强度上减少了人力的投入，节约了成本。b．工期成本。各单体构件可同时进行，不受限于建筑本身空间顺序，极大地节约了工期。c．材料成本。生产前利用BIM技术进行瓷砖、管线、板材的预排布，最大程度的切割板材并充分利用边角料。

3我国预制装配整体式模块化建筑的发展前景

（1）个性化建筑设计。建筑工业设计的个性化是推动建筑行业进步与发展的主要内容，更是我国现代化建筑行业文化发展的体现，也是建筑行业发展中的必要内容。（2）结构设计体系化。建筑设计方案较为多样性，可以根据不同的建筑要求设计不同的预制构件方案，大到厨卫结构设计，小到开关、插座位置等。（3）模数化。建筑装配式要确保其模数化，更利于保障其机械化施工质量，同时是确保建筑工业化发展的重要内容。（4）标准化。建筑结构构件标准化可稳定我国建筑工业化的发展，不同建筑结构的标准化设计不同，需要以实际建筑要求制定其标准化预制构件生产流程。

结语

装配式模块化可拆集装箱房屋具有高度标准化、便于运输和安装等优点，已广泛应用于多个领域。不过，值得关注的是，装配式模块化可拆集装箱房屋产品的国家标准、行业标准缺失，导致市场上产品质量参差不齐，需要行业尽快出台相关规范规程，保证装配式模块化可拆集装箱房屋产业健康持续发展。此外，装配式模块化可拆集装箱房屋底梁与立柱连接点属于半刚性节点，需要建立考虑连接板变形、螺栓受拉变形等因素的力学模型；因此，考虑节点半刚性对可拆式集装箱房屋模块整体抗侧刚度的影响，以保证装配式模块化可拆集装箱房屋的安全性，是研发工程师须重点关注的问题。

参考文献

[1]刘华存．集装箱房屋室外散件模块化设计方案[J]．集装箱化，2014，25（7）：18-19．

[2]刘淑芬，郑美玲，李宝玉．模块化集装箱房屋横向刚性有限元分析[J]．辽宁工业大学学报（自然科学版），2018，38（1）：33-37．

[3]李英磊，马荣奎，李元齐．集装箱模块化组合房屋单体纵向抗侧刚度及承载力数值分析[J].建筑钢结构进展，2014，16（1）：28-33．