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预制构件的发展和效率
Tomas U. Ganiron Jr
摘要
发达国家模块化住房成功的原因有很多，首先是需求,其他因素是工厂制造所带来的好处，如能源效率，安装速度和低成本。这就是为什么许多客户选择工业化住房而不是传统建筑。本研究旨在研究和评估预制房屋组件在施工中的效率、效益和建设期间花费的时间。并且试图寻找低成本住房的开发和生产，最终用户反馈和使用这些材料的其他机构及其在市场上的影响。
关键词：建筑，建筑材料，组合住宅，预制技术
- 介绍
第一次世界大战，欧洲的建筑工业化进程就有所加快。由于战争期间许多建筑物、道路和其他建筑物的破坏，以及缺乏新的建筑，人们需要经济、简单的建筑物。随着建筑师开始更广泛地接受标准构件、钢材和玻璃的使用，房屋在预制方面取得了巨大的进步。在此期间开发的许多建筑系统的关键性问题是：灵活性不是整体设计的一部分。这些系统没有为建筑问题提供创造性的回应空间。
在这个历史时期，预制建筑在一个需要处理越来越多的新技术的世界里找到了一个契机。例如，巴黎以外的Orly飞艇机房由预制混凝土拱形制成，其重复使用和高容量的外壳允许这样大规模的单位存储量高飞艇。这一时期也看到了包豪斯的建立，国际风格的避风港。这所学校由Walter Gropius于1919年创立，成为一个传播和教授他的信仰的地方，需要以新的设计为基础进行批量生产。洁白的墙壁，工业化的部分，加工细节成为这种风格的标志。
第二次世界大战美国和欧洲出现另一次住房危机。虽然美国没有采取任何行动，但由于日益增加的退伍军人，需要住房。伴随战争结束的人口爆炸。所以再一次，预制用于满足住房需求。如图1所示，整个社区，如Levittown，纽约的Levittown社区，出现了一排排预制，大致相同的房屋。 因此，“蘑菇农场”诞生了。
模块化房屋是建筑系统之一的顶点。建筑过程从高效的现代工厂装配线技术开始将预制构件带到现场并使用建筑构筑物架设。
工作不会因为浇筑时间或材料丢失而延迟，可以在30到45个工作日内完成。 进一步研究表明，与传统建筑相比，传统方法也可以将项目总成本降低12％。
现在，这项技术现在非常受欢迎，这是我们正确的使用新概念和想法，由业主开发，改进和使用它们,最终用户将受益。
这项研究旨在介绍和提供更多关于预制房屋组件的知识，教育市场，并解决社会各界对一个美丽，稳定但负担得起的住房的关切。
- 预制装配式建筑
第一个预制房屋建于1600年在英国，并运到马萨诸塞。预制房屋在二战中被广泛使用，直到第二次世界大战时，移动房屋被生产来给军人提供住房。
为了选择最好的家园建设者或业主，人们必须知道这种施工方法是可用的。人们必须认识到不同类型的预制房屋和一个模块化的家庭之间的差异。在现今的住宅建设中，多种技术常常被用来达到预期的效果。
板块建造的家是由现场熟练工人安装。这些材料是单独运送到现场，几乎整个家庭是建立在现场。这些材料是单独运送到现场，几乎整个家庭是建立在现场。一些组件到现场建造的家可能到达现场预制如屋顶和地板搁栅。
一个预制的家庭由几个工厂组成的组件组装在现场完成单元。预制装配式房屋包括模块、模板和预制房屋。
今天，现代化的模块化家庭由两个或更多的三维“盒子”组成，这些三维“盒子”已经完整运送到图2所示的连接墙连接在一起的现场。 这些模块通常由机柜，管道，电气部件构成，几乎每个其他部件在出厂设置下完成，安装和完成。 他们必须遵守所有地方和州的建筑规范。模块化房屋90％完工出货。
一个面板式家庭由二维工厂生产的面板组成，门窗，接线。他们被运送到堆放在拖车上的现场并在现场组装。建筑工地所在的当地建筑规范占优势。
预先切割的住宅由不包括门，窗和接线等附加材料的面板制成。它们是在工厂内建造的，并附在一起。按照设计规范，切割前的家庭可以按照设计规范进行精确测量。预制家庭包括，日志，套件和圆顶房屋。他们必须遵守所有当地的建筑规范。
一个制造的住宅是一个完全按照实际情况建造的单户家庭住宅，建立符合HUD规则而不是当地建筑规范。制造房屋以前称为移动房屋，直到1976年HUD代码被引入，并被称为制造家园。制造房屋到达现场时已完成98％。
模块化房屋是在工厂控制的环境中完成的三维单位。当他们离开工厂时，他们通常会完成85％到95％。绝大多数模块化房屋是由木框架建造的，但也可以使用钢和应力板。模块化家庭的设计和尺寸的灵活性几乎是无限的。模块化住宅可以建造多层楼，陡峭的屋顶，平屋顶，8英尺的天花板，10英尺的天花板，壁炉等等。必须考虑一个主要限制; 每个模块的最大大小。由于公路安全规定，模块的长度不能超过76英尺，高12英尺，宽16英尺。 这些限制可以通过设计多个模块来在现场结合在一起，以创建任何可能超过这些维度的任何房间来克服。
2.1 系统
该系统展示了一种低成本，预制结构的形式，可以有效地处理蒸汽和热问题，而无需使用典型的分层系统。
这是通过使用在工厂中以低成本建造并用作填充/绝缘的模块化面板来实现的。门窗可能被安装到填充板中。这些模块化件可互换，允许简单，低成本的维护。
开发的项目包括可互换的零件，可以由客户端组装成如图3所示的建筑物。这些是在基本结构元素设置的某些参数中不同的安排的设计选择。结构体系能够独立站立，无需任何材料或组件的进口。然而，大多数的目录组件和材料是可互换的自定义部分。该系统可以用来创建自己的建筑物或添加物，可以与其他形式的建筑接口。
这个系统来自的两个系统也是其最大的竞争对手。与传统的2x（棒式）结构和标准结构绝缘面板（SIP）结构相比，该系统必须具有一些优势。
构成外壳墙壁的面板来源于SIP概念。但标准SIP和面板之间存在两个主要区别。首先，我系统中的所有主要面板的尺寸均为“4 x 8”，这样最小化了预制工艺中的劳动力，因为胶合板和聚苯乙烯最初以这种尺寸分布。
任何大小的面板都是在工厂中裁剪的，属于有限的标准尺寸。现场切割是不必要的，浪费几乎不存在。第二，墙板采用典型的聚苯乙烯板和石膏板–门窗安装墙面板的外表面，frac14;“胶合板提供稳定性。简单的围护墙板具有暴露在通风腔中的绝缘性，允许在墙壁的露点处形成任何冷凝水的蒸发。该石膏可作为内饰面，从而消除了进一步的材料和劳动力消耗。
结构系统是从一个平台框架系统派生出来的。 实际上，梁已被桁架取代，地板托梁已被SIP地板取代。 最大的区别是结构大体上与外壳壁分开并存在于其通风腔中。 这将通过保护结构免受霉菌腐烂而延长寿命。
- 屋面
屋顶是建筑物的另一部分，它与恶劣的工作环境有关。除了危及生命的危险，从屋顶上倒下，工人直接暴露在降水和风。这些条件减慢生产时间，并要求额外的临时安全结构，必须删除一旦工作完成。这是对资源的严重浪费，如果消除，就会产生效率。在交响乐的概念框架的屋顶元素完成在工厂屋顶覆盖和屋顶细节居住。该元件具有一个已完成的屋顶排水结构，该结构可连接到建筑物的屋顶排水系统。
3.1 建筑的屋顶
设计重量轻的斜坡屋顶元件是不经济的，整个建筑在两个外墙之间没有承重隔墙。跨度过大时可能导致复杂而昂贵的解决方案，要避免屋顶的偏转。因此，重要的是要有完全控制的屋顶偏转和内部隔墙的设计。随着斯堪的纳维亚积雪，CBZ轮廓将能够跨越最大约5米取决于设计。因此，交响乐屋顶元素再次被用作二次建筑元素，将荷载传递到主结构。初级设计屋顶的构造取决于建筑物的几何形状和气候条件建筑问题。随着一级结构的屋顶构件将安装容易与起重机，大大减少工人在屋顶上作业时间。这个屋顶将不会完全完成安装时，但工作时间上屋顶大幅减少。建筑的屋顶和建筑是不同的层是有限的屋顶元素的紧固，而屋顶完成覆盖仅限于元素之间的接缝的覆盖。显然，更大的构件安装将减少现场工作时间。
3.2 屋面排水
屋顶元件将按要求倾斜运送，屋顶盖在工厂完工。屋顶排水管将连同管道连接到屋顶排水系统。因此每个屋顶离开工厂的部件是一个具有排水功能的防水单元系统。排水系统的设计容易连接到成品排水系统，而且在施工期间的功能。屋顶覆盖物的表面材料取决于屋顶倾斜度，因此取决于建筑物的结构。高倾斜与突出的屋檐将需要不同的材料比低倾斜的屋顶和垂直顶边条作为外墙的一部分。
3.3 安装
安装成本约占总产量的20%住宅的成本。在这一领域的减少将产生巨大的影响关于建筑物的总成本。这些装置包括所有的水管道污水、通风管道和电气布线。瑞典建筑法规要求对所有公寓机械通气。这导致了一个伟大的需要经过整个建筑的通风管道和设备的处理。这些设备往往需要悬挂和紧固等结构。安装通常被外包给几个分包商，通常为电力和一个暖通空调系统。分包商提供的价格难以评估，包括材料和工作时间。相互协议和折扣的分包商和零售商之间都影响价格。报价中每个职位的价格不透明。这缺乏透明度使得客户很难对价格进行评估与合同的价值、质量和效率的关系。分离材料和工作时间可以为客户带来巨大的储蓄。这些储蓄反过来又会对总生产成本产生强烈的影响。它还需要提到现场安装工人每小时的成本高于在工厂装配工。集成部分的预制元件的安装不仅节省时间，而且还将节省时间意味着工厂的装配是一个低成本做同样的工作。此外，国际智能家居将可能直接从零售商购买材料，从折扣方式中受益。
3.4 外饰面
交响乐概念的目的是通过生产具有高度预制的预制元素来减少建筑工地所需的工作时间。因此，外壁元件被输送完成的外表面。也是需要以时间有效的方式覆盖元素之间出现的关节。其他建筑物外部所需的细节是排水的水管系统。当建筑物时，外墙外墙整理所需的工作安装需要在高海拔地区进行操作，需要更多的时间和特殊的时间设备和临时建筑。因此，减少这种类型的工作将导致比实际减少工作时间节省更多。因此，连接也是如此设计为现场安装的预制构件。水管道排水系统被集成到联合元件中，导致隐藏的降雨管和一个不受干扰的外观，而水管的组装时间几乎消除了。
3.5 消防安全
建筑物的防火分为两部分，建筑初级消防与二级消防。这个主结构包括钢框架和空心混凝土元素.这些是建筑的骨架，承载着所有的负荷。它的重要的是要保护这些组件从火在更长的时间内防止建筑物倒塌。现浇混凝土楼板和剪力墙由于材料有自然防火。钢框架和金属接头需要保护。这主要是通过嵌入钢框架的其余部分的建设，但其余部分，以满足使用防火涂料和保护膜。钢框架前涂漆交付和不需要在建筑工地进行处理。二建筑是交响乐外墙和屋顶元素不要求同样严格的防火，因为他们不是承重。这些元素保护根据瑞典建筑规范在30分钟。消防需要防止火灾蔓延和高温的透射率。这可以实现与一个双层的干燥片和矿物的组合。
根据生产者描述，每层石膏板的防火对应于约 15分钟。
- 结论
与其他制造技术相比，预制技术的转移并不容易，因为它是一种生产技术或知识而不是一种消费技术或产品为主。
在许多情况下，用户被要求帮助通过全球跨国公司而发生生产预制构件和整栋建筑的转让。但是，还有一些预制技术的限制，但它们通常不会在家庭建设的多重技术项目中遇到。
这种技术的优点是工厂内的工人使用激光切割将木材和夹具放在一起，质量非常一致。该工人也很有效率，因为他们反复做同样的工作增加技能并减少错误。 浪费很少，没有材料受到潮湿的破坏，造成室内空气质量非常好的家庭这远远优于知道项目价格的平均坚持住宅前期是重要的，模块化的结构可以提供更多的精度。
因为建设一个准确的出租物业时，这是特别有用的，估算投资回报很容易计算。 知道价格前期也有利于投资者，他们可以准确知道需要多长时间得到回报。
参考文献
- T. U. Ganiron Jr and M. Almarwae, “Prefabricated Technology in a Modular House, International Journal of Advanced Science and Technology”, vol.73, pp. 51-74, (2014)
- A.Wendt, “Prefabricating Green: Building Environmentally Friendly Houses off-site”,Environmental Building News,EBN 16:10.(2007).Retrieved from http://www.buildinggreen.com/auth/article.cfm/2007/9/28/Prefabricating-GreenBuilding-Environmentally-Friendly-Houses-Off-Site
-
U.S. Department of Housing and Urban Development Office of Policy Development and Research.Building innovation for home ownership. (Adobe Digital), Retrieved from http://pathnet.org/si.asp?id=403 剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
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