最大化模塊化 新興的建筑方法是如何在建筑中取得進(jìn)展的

隨著西雅圖泰瑞大廈1800年的規(guī)劃，總部位于美國(guó)華盛頓州科克蘭德的Seawest Investment Associates正努力爭(zhēng)取第一個(gè)城市高層建筑項(xiàng)目，該項(xiàng)目將獲得西雅圖建設(shè)和檢查部門的優(yōu)先綠色建筑許可。根據(jù)數(shù)字，1800 Terry將擁有38層，最高440英尺，424個(gè)租賃單元，每個(gè)單元的平面面積最高930平方英尺，8000平方英尺的零售空間，可停放259輛車和1,652,148個(gè)螺絲。

讓艾倫·柯林斯(Arlan Collins)興奮的是螺絲數(shù)量。作為總部位于西雅圖的建筑和規(guī)劃公司CollinsWoerman的負(fù)責(zé)人和聯(lián)合創(chuàng)始人，柯林斯稱1800 Terry是公司模塊化建筑愿景的“第三版”。材料選擇和采購的精確性——直到最后一顆螺絲釘——是許多因素之一，這些因素導(dǎo)致一個(gè)項(xiàng)目的能耗、產(chǎn)生的浪費(fèi)和建造時(shí)間都只有傳統(tǒng)建筑的一半。

利用非現(xiàn)場(chǎng)制造設(shè)施，模塊化建設(shè)尋求預(yù)制墻板和其他建筑組件，最終在現(xiàn)場(chǎng)組裝。通過將生產(chǎn)置于工廠環(huán)境中，模塊化的構(gòu)建承諾更高效的構(gòu)建，以減少浪費(fèi)和更小的團(tuán)隊(duì)進(jìn)行更快的構(gòu)建，所有這些都有助于顯著降低項(xiàng)目成本。

柯林斯說:“我們成立這家公司的目的是將設(shè)計(jì)與施工結(jié)合起來，以減少生產(chǎn)過程中的浪費(fèi)?！薄敖ㄖ鲱A(yù)算，消費(fèi)者憤怒，行業(yè)結(jié)構(gòu)一團(tuán)糟，需要改進(jìn)。我們有重復(fù)的圖表，寫下一半的過程是我們認(rèn)為我們可以通過模塊結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)?！?/p>

尤其是對(duì)于那些在樓層規(guī)劃中重復(fù)使用較多的資產(chǎn)類別——比如多戶型、酒店和醫(yī)療項(xiàng)目——模塊化建筑正吸引著越來越多的投資者，他們對(duì)精益生產(chǎn)所節(jié)省的成本感興趣。然而，它面臨的實(shí)施障礙可能會(huì)抵消利益相關(guān)者的利益，他們沒有準(zhǔn)備好應(yīng)對(duì)從項(xiàng)目一開始就顯而易見的與傳統(tǒng)建設(shè)的巨大差異。

Roger Krulak是總部位于紐約布魯克林的Full Stack模塊化公司的首席執(zhí)行官和創(chuàng)始人，他可能是461 Dean公司(頂部圖片)的唯一幸存者。雖然這個(gè)位于布魯克林的32層的項(xiàng)目是目前世界上最高的模塊化高層建筑，但訴訟仍懸而未決。2016年10月，F(xiàn)orest City將其模塊化建筑工廠出售給Full Stack模塊化，有效地退出了模塊化建筑市場(chǎng)。

盡管存在這些問題，Krulak仍然堅(jiān)信布魯克林工廠有能力為整個(gè)大蘋果和其他地區(qū)的大型現(xiàn)代化項(xiàng)目提供支持。

Krulak說:“改變一個(gè)長(zhǎng)期以來在進(jìn)步和生產(chǎn)力方面沒有變化的行業(yè)是一項(xiàng)努力。”所有人都將迪安街461號(hào)視為模塊化的典范，但真正的挑戰(zhàn)在于，如何與兩家文化迥異、根基穩(wěn)固的大公司合作，試圖解決初創(chuàng)企業(yè)的問題。這就是痛苦，而不是技術(shù)、過程或產(chǎn)品本身。”

事實(shí)上，模塊化建造者強(qiáng)調(diào)，業(yè)主和設(shè)計(jì)師從概念開始就參與到模塊化項(xiàng)目中，這對(duì)市場(chǎng)成功至關(guān)重要。較早的投資者、建筑師、零部件制造商和總承包商能夠同意并在過程中進(jìn)行合作，模塊化項(xiàng)目就更有可能享受該方法所承諾的產(chǎn)品質(zhì)量、建造速度和成本控制。

“改變一個(gè)長(zhǎng)期以來在進(jìn)步和生產(chǎn)率方面沒有變化的行業(yè)，是一項(xiàng)努力。”

羅杰·克魯拉克

CEO，全棧模塊化

總部位于弗吉尼亞的Southland Industries是美國(guó)最大的MEP承包商之一，該公司正在向模塊化制造領(lǐng)域擴(kuò)張，以幫助解決復(fù)雜、快速推進(jìn)的項(xiàng)目的建設(shè)問題。

“如果你想影響國(guó)防部或預(yù)制件的最大能力，你需要在這個(gè)過程中更早開始考慮它，”南地公司中大西洋分部的負(fù)責(zé)人邁克·米勒(Mike Miller)說?！拔铱梢园颜麄€(gè)冷水機(jī)組模塊化，把它拆開，帶到工作現(xiàn)場(chǎng)，如果我們?cè)谏a(chǎn)過程中足夠早的話，就可以把它重新組裝起來?！比欢f，等到設(shè)計(jì)完成后，可能會(huì)限制模塊化的影響。

雖然模塊化項(xiàng)目需要早期的涉眾參與，但系統(tǒng)和技術(shù)通常與傳統(tǒng)建筑中使用的CAD和BIM平臺(tái)相同。雖然一些建筑商已經(jīng)采用了來自其他行業(yè)的設(shè)計(jì)和制造軟件，或者已經(jīng)在內(nèi)部構(gòu)建了用于管理整個(gè)構(gòu)建周期的產(chǎn)品的程序，但這些系統(tǒng)與AEC行業(yè)現(xiàn)有的典型3-D設(shè)計(jì)和工程軟件并沒有本質(zhì)上的區(qū)別。

例如，CollinsWoerman已經(jīng)向附近位于西瓦州埃弗雷特的波音飛機(jī)工廠尋求最佳制造方法，采用了該公司使用Autodesk Inventor生產(chǎn)軟件的方法，甚至招募波音工人來制造建筑部件?？屏炙拐f，現(xiàn)場(chǎng)面板組裝工作由一名鋼鐵安裝工和一小群工作人員完成。該公司在西雅圖的47+7項(xiàng)目是一個(gè)6層的24單元公寓大樓，由工作室和一居室單元組成，歷時(shí)5個(gè)月完成。科林斯說:“事后看來，我們認(rèn)為我們本可以在90天內(nèi)完成這項(xiàng)工作，因?yàn)槲覀兝^續(xù)看到這些項(xiàng)目的時(shí)間已經(jīng)不多了?！薄叭魏沃廊绾谓M裝管道的管道鉗工都可以做到，任何會(huì)做標(biāo)準(zhǔn)連接的電工都可以做到?！?/p>

位于加拿大阿爾伯塔省卡爾加里的DIRTT環(huán)境解決方案公司專注于模塊化室內(nèi)設(shè)計(jì)市場(chǎng)，為定制商業(yè)和住宅項(xiàng)目的平面圖提供環(huán)保型工程面板。該公司的聯(lián)合創(chuàng)始人兼軟件開發(fā)副總裁Barrie Loberg說，端到端設(shè)計(jì)編程的需求導(dǎo)致了公司ICE 3d設(shè)計(jì)軟件的誕生，該軟件可以為工廠建造創(chuàng)建墻板示意圖。Loberg說:“我們確實(shí)想先購買軟件，但是沒有找到一個(gè)足夠簡(jiǎn)單的系統(tǒng)來滿足客戶的設(shè)計(jì)需求，但是又足夠復(fù)雜，可以在工廠里優(yōu)化產(chǎn)品的成本和制造?！?/p>

給定一個(gè)三維建筑模型，模塊化生產(chǎn)軟件生成材料清單，定價(jià)和優(yōu)化施工步驟下載到工廠的數(shù)控機(jī)床。數(shù)控機(jī)床配合人體制造，切割壁板尺寸和鉆孔的MEP組件。工人們用螺旋槍組裝最終產(chǎn)品。

布魯克林工廠,完整的堆棧使用現(xiàn)成的原子能委員會(huì)設(shè)計(jì)軟件(Krulak拒絕指定品牌)電力生產(chǎn)85000平方英尺的空間,包括兩個(gè)700英尺到120英尺的生產(chǎn)海灣和兩個(gè)40英尺外門,毗鄰240000平方英尺的干船塢完成模塊化單元的存儲(chǔ)空間。

“任何知道如何組裝管道的管道鉗工都可以做到，任何會(huì)做標(biāo)準(zhǔn)連接的電工都可以做到?！?/p>

阿蘭·柯林斯

校長(zhǎng)和聯(lián)合創(chuàng)始人，CollinsWoerman

雖然CollinsWoerman也在公司的生產(chǎn)設(shè)施中利用了CNC技術(shù)，但公司并不認(rèn)為模塊化結(jié)構(gòu)會(huì)完全自動(dòng)化，尤其是考慮到使用手工已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)的低成本。不過，該公司在所有項(xiàng)目的原型制作中都使用了3d打印機(jī)，以便讓利益相關(guān)者在設(shè)計(jì)和工程過程的早期參與進(jìn)來。科林斯說:“在投資機(jī)器人之前，你需要有一定的成交量?！?/p>

盡管模塊化被認(rèn)為是簡(jiǎn)單的，但它的專家必須專注于工廠的精度。德西蒙咨詢公司(DeSimone Consulting Engineers)的工程師在其大部分模塊化項(xiàng)目中都使用Revit，而且經(jīng)常與PolComModular合作，后者在波蘭制造所有組件?！斑@些項(xiàng)目希望在BIM系統(tǒng)中完成，”該公司位于康涅狄格州紐黑文的辦公室助理邁克爾·施瓦茨(Michael Schwarz)說。“你需要將各個(gè)部分依次放置在適當(dāng)?shù)奈恢?，并且所有?nèi)容都需要匹配，特別是當(dāng)mod從遠(yuǎn)處運(yùn)來的時(shí)候?！?/p>

實(shí)現(xiàn)模塊化構(gòu)建的時(shí)間和成本節(jié)約需要將可重復(fù)的過程從工作場(chǎng)所轉(zhuǎn)移到工廠環(huán)境中。Krulak說:“從總的開發(fā)成本來看，包括撤出資金、早期收入、減少材料和安全成本、減少交付，我們相信您將節(jié)省20%到30%?！蹦K化也很安靜。一旦基礎(chǔ)是在，腳手架組裝是不需要的，可以有一個(gè)顯著減少施工相關(guān)的噪音。

非現(xiàn)場(chǎng)制作也允許多個(gè)建筑階段同時(shí)進(jìn)行。例如，在澆筑地基或建造平臺(tái)時(shí)，其余的結(jié)構(gòu)可以在工廠中成形。“這是模塊化節(jié)省時(shí)間的一個(gè)關(guān)鍵方面，在制造模塊的同時(shí)，你可以放置平板，然后你可以直接把它們放進(jìn)去，”施瓦茨說。

模塊化功能也在發(fā)展，包括復(fù)雜的建筑機(jī)械，這可以為項(xiàng)目打開大門，減少重復(fù)設(shè)計(jì)。例如，Southland Industries正在開發(fā)模塊化的電信壁櫥，甚至是模塊化的浴室。

米勒認(rèn)為，只要設(shè)計(jì)規(guī)范正確可靠，模塊化建造者就有能力接近幾乎任何項(xiàng)目設(shè)計(jì)。他說:“如果你知道當(dāng)你離開那里的時(shí)候，它會(huì)適合，整個(gè)過程就更容易控制，允許在施工進(jìn)度中浮動(dòng)，并相應(yīng)地減少船員人數(shù)?！薄斑@是一種生產(chǎn)理念，該領(lǐng)域的人正在成為專業(yè)的快速安裝人員，而不是工匠。”

“并非所有投資者都……愿意嘗試模塊化，但如果你是一個(gè)重復(fù)的所有者，或者已經(jīng)建立了一個(gè)創(chuàng)新的企業(yè)，我想不出更好的方法?！?/p>

邁克米勒

中大西洋地區(qū)南部工業(yè)部門負(fù)責(zé)人

模塊化建筑商也更有效地將可持續(xù)設(shè)計(jì)的元素融入到新的建筑中。例如，1800年的特里大廈將包括灰水回收系統(tǒng)和一個(gè)真空管，為大樓提供大約80%的來自太陽能的熱水，所有這些開發(fā)成本預(yù)計(jì)將比沒有先進(jìn)的綠色基礎(chǔ)設(shè)施的類似產(chǎn)品低5%。

對(duì)于室內(nèi)設(shè)計(jì)，預(yù)制構(gòu)件實(shí)際上是模塊化的，因?yàn)樗鼈兛梢愿鶕?jù)業(yè)主的需求進(jìn)行定制，即使樓層平面圖發(fā)生變化。Loberg說:“這種預(yù)制解決方案不僅更快，而且是一種我們努力建造更好的方法，減少浪費(fèi)，使用更好的材料，創(chuàng)造可持續(xù)的建筑，因?yàn)榻M件可以重復(fù)使用?！薄斑@是一個(gè)很大的樂高系統(tǒng)。”

隨著項(xiàng)目證明其承諾的成本和流程效率，模塊化建設(shè)預(yù)計(jì)將獲得支持。Full Stack和CollinsWoerman在2017年都只開發(fā)了幾個(gè)使用這種系統(tǒng)的項(xiàng)目。

Southland的Miller將模塊化描述為一種新興技術(shù)，而不是最新的高增長(zhǎng)行業(yè)的后起之秀。

“我們?cè)谧畲笙薅鹊睾?jiǎn)化構(gòu)建和擊敗市場(chǎng)方面做得越來越好，”他說?！安皇敲總€(gè)投資者都是進(jìn)步的，也不是每個(gè)投資者都愿意嘗試模塊化，但如果你是一個(gè)重復(fù)的所有者，或者已經(jīng)建立了一個(gè)圍繞創(chuàng)新的企業(yè)，我想不出更好的方法?！?/p>