組裝合成式房屋建筑的設計要點和工廠化生產技術

摘要：簡述了香港大埔汀角路旁船灣的組裝合成式住宅大樓建筑項目工程概況，從模塊尺寸與布局、模塊連接與整體美觀、機電設計的集成化等方面闡述了MiC建筑的設計要點，從工廠化生產優勢、工廠化生產流程、生產工藝和技術要求、材料選擇與控制等方面闡述了MiC建筑的工廠化生產技術。采用組裝合成式建筑不僅可以有效利用有限的土地資源，還能大幅度提高建筑質量、縮短施工周期，不但可緩解住房供應壓力，而且可做到美觀適用，為組裝合成式混凝土結構建筑項目提供了有益參考。

關鍵詞：組裝合成；房屋建筑；設計要點；工廠化生產；標準模塊

0" "引言

組裝合成式建筑（MiC，全稱為Modular Integrated

Construction）是一種創新的建筑方法，它是先在工廠內預制標準化模塊，再將這些模塊運送到施工現場進行快速組裝和整合。每個模塊在出廠前已經完成了包括結構、機電系統、內飾等大部分的內部裝修和安裝，因此施工現場的工作量大大減少。

組裝合成式建筑的概念并不新鮮，早在20世紀初，模塊化建筑方法已經在一些工業化國家得到應用。隨著技術的不斷進步，特別是制造技術和建筑信息模型（BIM）技術的發展，MiC建筑在過去幾十年里得到了廣泛的應用。香港應用MiC建筑的歷史可以追溯到2000年初期，但真正進入主流市場并廣泛應用于住宅項目則是在2010年以后[1]。

目前香港應用MiC建筑的范圍日益擴大，特別是在住宅、酒店、學生宿舍和醫院等項目中有更多應用。香港作為一個高度城市化和人口密集的城市，面臨著土地資源稀缺和住房需求巨大的挑戰。MiC建筑提供了一種高效的解決方案，不僅可以有效利用有限的土地資源，還能大幅縮短建設周期，緩解住房供應壓力。

本文簡述了香港大埔汀角路旁船灣的組裝合成式住宅大樓建筑項目工程概況，從模塊尺寸與布局、模塊連接與整體美觀、機電設計的集成化等方面闡述了MiC建筑的設計要點，從工廠化生產優勢、工廠化生產流程、生產工藝和技術要求、材料選擇與控制等方面闡述了MiC建筑的工廠化生產技術。

1" "工程概況

位于香港大埔汀角路旁船灣的建筑項目由香港善導會推行，旨在提供過渡性居所。該建筑項目包括在前船灣余棟森學校舊址興建一幢四層高的住宅大樓，預計單位數量為308個，可容納約608名居民。每個單元將配備一個帶衛生間的浴室和一個烹飪區。過渡性住房應在移交狀態下即可使用。例如結構系統、防水和隔熱系統、所有相關的飾面、電氣系統和設施、供水系統和設施、衛生、管道和裝置、門、窗等。該工程項目的施工方法采用MiC方法，以盡量減少現場安裝，從而積極控制施工時間。

2" "MiC建筑的設計要點

2.1" "模塊尺寸與布局

模塊尺寸的確定是MiC建筑設計的首要任務。模塊的尺寸需根據運輸、起吊、安裝等實際操作的限制來確定。常見的模塊尺寸通常受制于交通法規和運輸能力，因此設計師需要在模塊尺寸和內部空間利用率之間找到最佳平衡點，需要根據運輸高度與箱體高度進行優化設計。此外，模塊的布局需考慮功能分區、流線組織和空間利用等因素，確保每個模塊功能的完整性和居住的舒適性。

香港市場MiC標準模塊箱體面積較小，常見平面尺寸為2.8m×5.6m。在有限面積內排布廚房、衛生間、臥室及活動空間，需要結合使用場景進行布置，通過樣箱兩次預制，最終確定箱體生產原型。

2.2" "模塊連接與整體美觀

2.2.1" "模塊連接方式

模塊連接是MiC建筑設計中的關鍵環節。模塊之間的連接不僅要滿足結構上的穩固性和安全性，還要保證建筑整體的美觀性。連接方式通常包括剛性連接、柔性連接和混合連接，每種方式都有其適用范圍和技術要求。

該建筑項目箱體連接全部采用剛性連接方式。各箱體之間通過承插式連接件進行連接，并用螺桿進行緊接加固，以確保整體剛性。MiC箱體連接對誤差尺寸要求極為嚴格，設計允許最大偏差不超過3mm。

基于MiC預埋件設計，首先選用光面預埋板，其優勢在于自源頭上避免因預埋固定質量、開線累計誤差、混凝土泵送過程中振動偏差導致箱體安裝不上。該建筑項目選用的預埋件為光面預埋板+螺桿結構。光面預埋板如圖1所示。預埋件示意如圖2所示。

2.2.2" "預埋件現場安裝

預埋件現場安裝時為保證安裝精度，需采取以下措施：一是每個預埋件位置須根據設計尺寸和位置單獨確定，避免累積誤差；二是在鋼筋綁扎過程中，要對預埋件進行綁扎加固，關鍵部位須進行點焊；三是鋼筋綁扎完成后，放線員逐一對預埋件位置、標高進行復核；四是混凝土澆筑后、初凝前，需對預埋件位置、標高再次進行復核，確保預埋件位置準確。箱體預埋件位置如圖3所示。

2.2.3" "模塊美觀性能

在美觀性方面，模塊化建筑在設計上需要避免因模塊拼接而產生的縫隙和不連續感。通常箱體與箱體之間縫隙設計寬度為15mm，在箱體與箱體之間縫隙內填塞巖棉等防火材料，先打一道防火膠，再打一道耐候膠進行封閉。縫隙寬度＞15mm易造成密封膠浪費，縫隙寬度＜10mm會影響巖棉填塞。為此在箱體安裝過程中，需要控制箱體垂直度、平整度，避免因箱體垂直度、平整度偏差造成頂層箱體之間的縫隙過大或過小問題。模塊化建筑如圖4所示。

2.3" "機電設計的集成化

機電系統包括電力、給排水、空調、消防系統等。通常在工廠內預先集成到模塊化單元中，這意味著在工廠生產階段，所有管道、線路和設備都已安裝到位并進行過初步測試。這種預制模塊化單元，不僅提高了箱體質量和結構精度，還顯著減少了現場施工的時間和復雜性。通過高度集成的設計，各子系統能夠在工廠內進行系統化的集成和優化。例如，電氣系統和給排水系統可以預先安裝到墻體表面，照明、消防系統可以與吊頂結構相結合。這種整合設計提高了各系統的協同效應，確保了建筑的整體性能和使用效果。同時，采用統一線槽、管路材質，兼顧了簡潔、美觀的室內設計。

3" "MiC建筑的工廠化生產技術

3.1" "工廠化生產優勢

工廠化生產是組裝合成式（MiC）建筑的核心優勢之一。通過在工廠內進行模塊預制，再運輸到現場進行快速組裝，顯著提高了建筑施工的效率和質量。利用工廠化流水線生產模式，大大提升了生產效率。工廠內的作業條件更加穩定，有利于實現全天候生產，進一步縮短建設周期。

工廠化生產的環境相對可控，可以避免傳統施工現場常見的質量問題，如材料暴露于惡劣天氣導致的損壞、施工誤差等。各項工序可以同時進行，減少了傳統建筑施工中由于氣候、環境等因素導致的施工延誤。在工廠內進行模塊預制，可以嚴格控制生產過程中的各個環節，確保模塊的制作精度和質量。通過標準化生產和嚴格的質量檢測，保證每個模塊的質量達到設計要求[2-3]。

3.2" "工廠化生產流程

模塊預制是MiC建筑生產的核心環節。預制過程包括鋼結構制作、混凝土施工、防火施工、內外裝修、機電設備安裝等各個步驟。在預制過程中，需要嚴格按照設計圖紙和生產工藝要求進行操作，確保每個模塊的尺寸、質量和功能符合設計要求。

質量檢測貫穿于生產的每個環節。工廠內設有專門的質量檢測部門，負責對每個模塊的各個工序進行檢測和驗收，確保模塊的制作質量達到規范要求。質量檢測包括結構強度、機電系統、裝修質量等多個方面，確保模塊在運輸和安裝過程中不會出現質量問題。

模塊預制完成后，需要進行包裝和轉運。需要根據該建筑項目的具體要求，制定詳細的運輸計劃和安全措施，確保模塊在運輸過程中不會受到損壞。運輸過程中需要注意模塊的固定和保護，避免因顛簸、碰撞等原因導致模塊損壞。

3.3" "生產工藝和技術要求

MiC建筑的生產工藝和技術要求直接影響到模塊的質量和性能。在生產過程中，需要嚴格按照工藝流程和技術規范進行操作，確保模塊的制作質量。

3.3.1" "生產工藝

鋼結構是MiC建筑的主要承重結構。在鋼結構生產之前，需對所有進場材料按照批次進行檢測，檢測合格后方可投入生產。在鋼結構制作過程中，需要經過材料切割、焊接、組裝等工序。焊接質量是確保結構強度和穩定性的關鍵，需要采用先進的焊接技術和焊接設備，確保焊縫的質量達到規范要求。鋼材等材料的質量證明均需整理后留待質量監督人員抽查，并在該建筑項目完工前資料組卷。

3.3.2" "技術要求

墻體安裝包括外墻和內墻的安裝。外墻需要具有良好的保溫、防水和隔音性能，內墻則需要滿足隔聲和防火要求。在墻體安裝過程中，需要嚴格控制墻體的平整度和垂直度，確保墻體安裝的質量和美觀。

機電系統包括電力、給排水、暖通空調、消防等多個系統。在工廠內預制機電系統時，需要將各系統的設備、管道和線路預先安裝到模塊內，并進行初步調試。機電系統的安裝需要嚴格按照設計圖紙和規范要求進行，確保各系統的功能和性能符合設計要求[4]。

在機電系統安裝過程中，需要對穿墻水管、線管位置的防水處理進行重點關注。水電管同箱體材料分屬不同材質，不同材料之間孔洞封堵，將會對整體防水性能造成影響。對于封堵打膠的質量需要逐箱進行噴淋試驗進行查漏。

3.4" "材料選擇與控制

材料性能直接影響到建筑的使用性能和壽命。在選擇結構材料時，需要考慮材料的強度、剛度、耐久性和防火性能。例如鋼結構材料需要具有高強度和耐腐蝕性能，墻體的材料需要具有良好的保溫、隔音和防火性能。在選擇機電系統材料時，需要考慮材料的導電性、耐用性和安全性。

隨著環保要求的提高，材料的環保性也成為選擇材料的重要因素。在選擇裝修材料時，需要選用低揮發性有機化合物（VOC）含量的材料，減少室內空氣污染。在選擇結構材料時，需要考慮材料的可再生性和循環利用率，以減少對環境的影響。

4" "結束語

組裝式建筑在施工質量、建筑性能、成本控制、可持續發展和對周邊環境的影響程度等方面，都是其他傳統建筑形式無法比擬的。MiC建筑在香港建筑市場中展現出了顯著的優勢。隨著MiC建筑技術的不斷進步和政策的持續支持，其在香港的應用前景更加廣闊，有望成為未來建筑業的重要組成部分，為緩解城市住房壓力、提高建筑質量、推動建筑業可持續發展做出更大貢獻。

參考文獻

[1]" 李繼宇，王淼，李旭華.組裝合成建筑法在無障礙通道建設中的研究與應用[C]//中國土木工程學會，中國國家鐵路集團有限公司.中國土木工程學會2022年學術年會論文集.中國建筑工程（香港）有限公司，2023：7.

[2]" 朱忠敬.組裝式建筑的優勢與不足分析[J].時代農機，2018，45（5）：68.

[3]" 周鵬，趙亞軍，李木.裝配式建筑結構構件配套模具設計組裝技術[J].施工技術，2021，50（4）：27-29.

[4]" 陳桂龍.新型全組裝綠色集成建筑[J].中國建設信息，2014（21）：72-73.