第7章裝配式混凝土模塊化建筑目錄模塊單元連接：模塊化建筑的核心紐帶濕式連接：混凝土模塊化建筑的常見選擇干式連接：多樣方式帶來的便捷與高效設計要點：打造堅固且高效的模塊化建筑模塊單元連接模塊化建筑的關鍵環節在于將工廠預制好的模塊在現場通過模塊間節點連接，形成一個整體建筑。每個模塊都是精心制作的零件，而連接則是讓這些零件緊密結合的關鍵步驟。01模塊化建筑最顯著的特點和意義在于其能夠快速構建，而模塊化節點構造是施工速度的決定性因素。高效的連接方式可以大大縮短施工周期，迅速完成建筑的搭建。03模塊化建筑結構往往容易從模塊間節點連接處發生破壞，因此模塊間節點連接質量將決定整個建筑的承載力。02連接，構建模塊化建筑的基石模塊化單元連接按照施工方式可分為濕式連接和干式連接兩大類。這兩種連接方式各有特點，就像不同類型的樂高積木連接方式，有的需要借助膠水（濕式連接），有的則可以直接拼接（干式連接）。干式連接指相鄰模塊梁間、柱間或者單元邊角處通過螺栓或預應力筋、焊接或者鍵槽凸鍵連接。這種連接方式如同樂高積木的直接拼接，通過特定的連接件將各個模塊固定在一起，方便快捷。濕式連接指相鄰模塊間通過后澆混凝土墻板或者后澆混凝土樓板帶的連接。這種連接方式就像是在樂高積木之間注入膠水，使它們更加緊密地結合在一起，形成一個堅固的整體。010203濕式連接與干式連接01模塊建筑的連接節點在設計時應確保構造合理，傳力可靠，且具有必要的延性，同時避免產生應力集中。合理的構造能夠均勻地傳遞力量，確保整個建筑的穩定性。04考慮到模塊化建筑的特點，連接節點的設計還應充分考慮可拆卸的要求。連接布置應合理，以便在施工和安裝過程中更加便利。模塊化建筑的連接節點需要具備這種靈活性，方便后續的維護和改造。02模塊間連接的設計應追求高強度和良好的可靠性，確保預埋件的錨固不會先于連接件破壞，從而保障構件的連續性和整體結構的穩定性。03設計原則上應遵循“強節點弱構件”。這意味著在設計連接節點時，要確保節點的強度高于構件本身，就像樂高積木的連接部位要比積木本身更堅固，以防止在受力時節點先發生破壞。連接節點設計濕式連接0201實際工程中，采用濕式連接的混凝土模塊化建筑較為常見。混凝土模塊化建筑通過濕式連接將這些積木組合成各種建筑形式。本節主要介紹混凝土模塊化現澆框架建筑和混凝土模塊化現澆剪力墻建筑。這兩種建筑形式分別具有獨特的結構和特點。濕式連接的應用場景：混凝土模塊化建筑01模塊化現澆框架結構是指框架式模塊中的隔墻在施工現場作為承重框架梁、柱的模板，模塊頂板作為上層疊合樓板的預制底板，通過在施工現場后澆的承重框架梁、柱，以及樓板后澆疊合層形成的完整的結構傳力體系。這種結構通過后澆混凝土來增強結構的穩定性和承載能力。02在進行這種現澆模塊化結構體系的連接設計時，要考慮到地震作用，遵循加強整體性、強節點區域、強錨固、防止脆性破壞、加強模塊間連接的抗震概念設計基本原則進行抗震設計。確保在地震等自然災害發生時，建筑能夠保持穩定，保護人們的生命和財產安全。03為保證結構受力合理以及施工方便，邊柱、角柱、中柱和隔墻式模塊隔墻的構造宜簡單、規則。柱的截面形式與傳統現澆柱保持一致，這樣可以方便施工和保證結構的穩定性，便于拼接和搭建。0405混凝土模塊單元與現澆梁、柱、樓板的連接構造以及為防止澆筑過程中混凝土進入模塊與模塊之間的縫隙所采取的措施，都體現了濕式連接在施工過程中的細節要求和技術要點，確保連接的緊密性和結構的完整性。混凝土模塊化現澆框架建筑模塊化現澆剪力墻結構是指隔墻式模塊中的隔墻在施工現場作為承重剪力墻的模板，模塊頂板作為上層疊合樓板的預制底板，通過在施工現場后澆的承重剪力墻，以及樓板后澆疊合層形成的完整的結構傳力體系。這種結構通過后澆混凝土來增強墻體的承重能力和穩定性。剪力墻截面形式與傳統現澆剪力墻一致，一般主要采用一字形、L形、T形等截面。為了方便設計和施工，并保證結構受力合理，模塊和剪力墻的平面布置應盡量簡單、規則。0201混凝土模塊化現澆剪力墻建筑干式連接采用干式連接時，要保證連接節點的構造合理，傳力可靠且方便施工，同時應滿足整體結構的“強節點弱構件”的設計原則。就像樂高積木的連接零件要設計合理，能夠可靠地傳遞力量，并且方便安裝和拆卸。干式連接包括很多種方式，如螺栓連接、預應力筋連接等。干式連接的多種方式：螺栓連接等02考慮到傳統混凝土模塊單元自重較大，為減輕自重，以超高性能混凝土模塊建筑為例進行螺栓連接的介紹。超高性能混凝土模塊建筑，采用螺栓連接可以更好地適應其特點，提高施工效率和結構性能。01本節介紹的是常用于模塊化結構體系中的一種連接方式——螺栓連接。螺栓連接通過擰緊螺栓將各個模塊固定在一起，具有連接方便、可拆卸等優點。03螺栓連接的特點是在施工現場容易組裝與拆卸，這使得施工過程更加靈活方便，滿足不同的使用需求。04當采用螺栓連接時，對螺栓直徑、承載力以及模塊與基礎、模塊之間連接的相關要求，都體現了螺栓連接在實際應用中的技術規范和標準，確保連接的牢固性和穩定性。05在模塊化建筑的安裝過程中，對模塊單元豎向和水平連接的螺栓間距等要求，以及模塊與框架結構、走道模塊、電梯井等連接的設計要點，都展示了干式連接在整個建筑結構中的具體應用和注意事項，確保整個建筑的結構合理和安全。螺栓連接：常用于模塊化結構體系設計要點模塊建筑設計首先對標準模塊進行構造和配筋設計，從而確定適用于不同作用條件下的多種模塊類型。這就像是設計不同形狀和功能的樂高積木，以滿足各種建筑需求。將設計參數代入整體計算模型中進行驗算，核對內力是否小于標準模塊的承載力，并確保結構的變形符合要求。就像對樂高積木搭建的結構進行強度測試，確保它能夠承受各種外力，并且不會發生過大的變形。0102模塊設計與整體驗算模塊建筑設計方法分兩步進行。首先，確定設計荷載下單個模塊的承載能力，基于模塊不同的截面構造和配筋，來確定單個模塊的承載能力。這就像是評估每個樂高積木的承載能力，為后續的搭建提供依據。進行模塊建筑整體驗算，主要在荷載基本組合和地震組合下，進行模塊之間的連接設計以及整體結構的受力性能驗算與分析。在抗震設計方面，應遵循加強空間整體性、防止脆性破壞、加強模塊間連接等抗震概念設計基本原則。就像為樂高建筑設計抗震結構，確保在地震等自然災害發生時，建筑能夠保持穩定，保護人們的生命和財產安全。根據驗算結果，進行模塊組合調整以及剛度調整。這就像是根據樂高建筑的測試結果，對積木的組合方式和結構進行調整，以提高建筑的性能和穩定性。設計方法與抗震設計模塊建筑中不同模塊間的豎向及水平連接件應具有足夠的強度和剛度，同時需要滿足相應計算假定的要求。連接件就像樂高積木的連接零件，要足夠堅固，能夠可靠地傳遞力量，確保整個建筑的穩定性。在采用干式連接的模塊化建筑中，進行結構分析時可采用平面模型或空間模型，假定各模塊間脫開，模塊之間的螺栓連接在整體分析中可簡化成彈性連接，在模型中可采用彈簧單元進行設置，并考慮連接螺栓剛度的影響。利用底部剪力法計算出樓層剪力，可不考慮模塊之間的摩擦。通過抗剪和整體抗傾覆驗算，確定各層螺栓數目和螺栓直徑大小。這就像是對樂高建筑的連接結構進行力學分析，通過建立模型和計算，確定連接零件的數量和規格，以保證建筑的結構安全。在設計中，應盡量避免模塊的豎向不規則布置或剛度、質量的突變，以防止連接受力過大導致失效。因此，外挑距離不宜設置過大。就像樂高積木搭建時要注意結構的對稱性和穩定性，避免出現不合理的布局，導致結構失衡。020103連接件與結構分析對于濕式連接模塊化建筑，設計時可直接按照現澆結構進行設計。因此在計算時，模塊和模塊間、模塊和基礎間使用剛接接節點。這就像是將濕式連接的模塊化建筑看作是現澆建筑，采用相同的設計方法和計算模型。模塊化現澆框架結構的受力方式與傳統框架結構一致，模塊化現澆剪力墻結構的受力方式與傳統剪力墻結構一致，均由現澆豎向構件與樓蓋承擔水平載荷，而模塊通過有效連接嵌固在現澆豎向構件所形成的框架與剪力墻結構體系內部。模塊在這里僅作為建筑空間劃分的要素，不參與主體結構的受力，被視為非結構構件。因此，混凝土模塊化現澆結構體系的受力分析和設計應按照傳統現澆結構的相關要求考慮。就像在樂高建筑中，有些積木只是起到劃分空間的作用，不承擔主要的結構受力，在設計和分析時要根據其特點進行相應的處理。濕式連接模塊化建筑的設計工程實例ClementCanopy大樓于2019年竣工，是新加坡的一個住宅項目，同時也是新加坡第一座全混凝土預制構造的模塊化體系建筑。它由兩座約140米的大樓組成，高達40層，擁有1899個建筑模塊，包含505套豪華住宅公寓，是世界上最高的混凝土模塊化塔樓之一。首先在馬來西亞進行模塊結構的預制工作，完成后運往新加坡進行建筑裝修，包括管道鋪設、電力安裝、瓷磚鋪設、油漆粉刷和防水處理等。借助模塊式建筑技術，該大樓的施工周期成功縮短了半年，大大提高了建設效率。同時，建筑施工現場的廢物減少了近70%，有效降低了對環境的影響，更加綠色環保。ClementCanopy大樓Habitat67住宅建筑于1967年建成，位于加拿大蒙特利爾的圣倫斯河畔。原設計為20層高強調垂直方向構成的塔樓，調整后建成的方案共12層高，突出了水平方向的建筑形式。Habitat67住宅大大降低了建造成本，提高了施工速度，為解決住房問題提供了高效且經濟的方案。錯落有致的模塊組合方式，使大部分戶型能獲得較好的采光和視野，還創造出很多平臺和交往性空間，提升了居住體驗。大量使用預制模塊構件，建筑由不同方向的長方體預制混凝土盒子按照一定邏輯相互疊加和拼接，如同搭積木般組合成整體結構。01有垂直交通筒與各模塊連接并相互支持，不同高度有橫向連廊從水平方向連接各個單元，連廊底部設計成管線設備集中布置的通道。02建筑由數百個模塊化的居住方盒子搭接而成，可根據戶型需求決定搭接方式和方盒子數量。03Habitat67住宅的建筑特色與空間布局中銀艙體大樓位于日本東京銀座區，是集合住宅。大量采用工廠預制建筑部件并在現場組建的方法，所有家具和設備都單元化，收納在2.3m×3.8m×2.1m的居住艙體內。作為服務核心的雙塔內設有電梯、機械設備和樓梯等，建筑由140個艙構成。01標準化定制的艙體單元為鋼骨架結構，設計整體性強，設施精簡但功能齊全。但是單元模塊造價昂貴，空間狹小壓抑不適合長時間居住，土地利用率低，在市區難以大規模推廣。02中銀艙體大廈建筑中心主體結構為預制加強混凝土建造的方形核心筒，設計使用年限是60年，預制艙體為25-35年。預制艙體模塊通過螺栓與核心筒連接，通過汽車運輸到現場并吊裝，可根據需求決定連接方向。核心筒集中了建筑豎向交通設施與各類機電設備，每層每個方向預留兩個開口與預制艙體連通。PART01PART02PART03中銀艙體大廈結構與連接方式科創城實驗學校項目是安徽省首個混凝土模塊化建筑。占地面積約6萬平方米，總建筑面積約4.4萬平方米，配備行政綜合樓、中小學教學樓、實驗樓、學生宿舍及設備房等10個單體建筑。占地面積約6萬平方米，總建筑面積約4.4萬平方米，配備行政綜合樓、中小學教學樓、實驗樓、學生宿舍及設備房等10個單體建筑。+采用混凝土模塊化集成技術建造，將施工地點從工地搬進工廠，實現工廠與現場“并行施工”。可節省70%以上現場用工量、減少超過75%的建筑廢棄物，建設周期僅需150天，成為目前國內建造速度最快的學校項目，推動了當地教育事業發展，也為新型建筑工業化變革提供了實踐案例。+安徽科創城實驗學校龍華樟坑徑地塊項目是國內率先采用混凝土模塊化建筑技術全過程智能建造的高層建筑，也是國內首個百米高層混凝土模塊化保障性住房項目。總建筑面積17.3萬平方米，規劃建造5棟28層、99.7米高的建筑，于2022年6月28日開工建設。充分發揮混凝土模塊化結構特性，房間的保溫、隔熱、隔音、防震等舒適性功能大大優于常規建筑。運用外窗反打等工業化手段杜絕漏水隱患，隔墻采用輕質量陶粒混凝土，有效改善房間保溫隔熱性能，降低噪聲8~10dB。在廢棄物、材料損耗、碳排放、能耗、水耗、污水、揚塵、噪聲8個指標上取得低碳、環保的顯著成效，與傳統建