“嵌入式钢结构模块单元建筑体系”解决装配式建筑“三板问题”

5月17日，全国首栋“嵌入式模块化建筑”交付，湖南农业大学神农蔡颖公寓举行入住仪式。

作为中国首个“嵌入式钢结构模块化单元建筑体系”永久性建筑项目，在中国模块化建筑发展领域具有里程碑意义。该项目是中国第一个获得建设部批准的嵌入式模块建筑。目前已申请/授权国家专利20余项，并荣获2022年湖南省装配式建筑产业示范工程。它代表了目前国内建筑工业化的最高水平。

项目概述

该项目位于长沙市芙蓉区，南临滨河路，西临致远路。总建筑面积3853.73㎡，高度23.94米，其中实测建筑面积3824.08㎡，层数地上8层，共388个单元模块。该项目2020年10月中标，2021年3月开工建设。2021年7月出厂第一批箱，2021年12月吊装第388箱。在行政审批、设计图纸审查、制造及标准、现场验收标准、安装吊装方法等方面均为行业首创。这不仅是一次科研成果转化的探索，也为系统技术走向成熟积累了过程经验。

该项目是国内首个使用寿命达50年的嵌入式钢结构模块化单元建筑，也是新体系下国内建筑高度最高的永久性模块化建筑。“嵌入式钢结构模块化单元建筑系统”主要由“钢架+单元箱”组成。利用汽车吊，从北到南，从东到西，依次吊装钢架和箱体，进行组装工序，2个月完成8层的吊装。该技术体系采用BIM正向设计，以标准化、集成化、可扩展性为理念，通过模块化施工解决传统钢结构装配式房屋存在的“三板”问题。

内部装饰物

嵌入式钢结构模块化单元建筑系统

嵌入式钢结构模块化单元建筑体系主要包括单元房箱体和钢框架结构两部分，均可在工厂预制。现场连接工艺简单，安装方便，质量可靠，免湿作业，建筑垃圾少，便于异地拆卸重建。与传统钢筋混凝土建筑相比，每平方米重量减轻80%，施工现场无潮湿，建筑垃圾减少70%，能耗减少60%。最终实现物尽其用，人工使用。

“嵌入式”和“堆叠式盒子”

目前，在模块化建筑领域，主要有“叠箱”和“嵌入式”两种构建模式。

顾名思义，“叠箱”就像一个盒子，即在建造的过程中，将模块化的建筑单元组装在一起；“嵌入式”就是先设计建筑的整体框架，然后填入建筑单元。

两种构建模式有不同的应用场景。“叠箱”施工法多用于中低层建筑，而“嵌入式”可用于中高层建筑。

实现了“五个一”的突破

中国第一座使用寿命50年的嵌入式钢结构模块化单元建筑；

中国建筑高度最高的永久性模块化建筑；

中国第一座通过建筑行政审批的嵌入式模块建筑，在行政审批、设计审查、制造及标准、现场验收标准、安装吊装方式等方面均为行业首创。

国内首个开展施工图在线审查的嵌入式钢结构单元模块化建筑；

节能改造审查嵌入式钢结构单元模块化建筑在湖南省首次使用。

“技术亮点”

通过对钢框架单元箱体体系连接节点的试验验证，降低了箱体在水平荷载作用下的剪切滑移。通过单元箱型体系楼板的静载试验，验证了新结构体系的楼板承载力满足设计要求。

通过研究建筑接缝防水施工方法和单元箱三板体系墙、地、顶接缝技术，有效解决了单元箱三板体系墙、地、顶接缝美观问题，解决了单元箱体系水平和垂直接缝漏水、内墙和顶棚开裂、外墙渗水、开裂问题。

通过改进钢架单元箱跨箱拼装间隙的控制措施，增加箱体限位装置，保证了吊装预埋精度，减少了横向跨箱间隙。

通过多规格单元箱整体吊架设计，统一吊架完成不同规格尺寸箱体的吊装，防止吊车直接吊装箱体角件造成局部受力不平衡；

通过单元箱系统楼板动载试验，有针对性地进行结构加固，提高建筑舒适度，完成钢框架单元箱系统阴极保护和防腐验证，镁合金牺牲阳极提高钢结构整体防腐性能。

单元物理中心和质心的吊装平衡控制方法不一致，解决了钢架单元箱吊装埋设精度和整体平衡控制问题。

完成节能、隔音、防火、防水、防腐等共41项性能分析项目。，各种计算和试验指标均与选材系统合格；

解决传统装配式建筑的“三板问题”

项目采用嵌入式钢结构模块化单元建筑体系，解决了传统装配式建筑的“三板问题”。依托传统的钢结构应力计算理论和方法，结合BIM技术强大的过程管理功能，以实际工程应用为载体，完成新体系在永久性建筑中的研究和实践。

通过实际工程的框架结构、连接节点、模块化单元、楼板的力学性能分析实验，以及材料性能、焊接工艺、吊装方案的综合论证，新体系建筑将与永久建筑全面对标，形成完善自洽的技术体系，实现独特的适用于永久建筑的嵌入式钢结构模块化单元建筑体系。