最大化模塊化 新興的建筑方法是如何在建筑中取得進展的

隨著西雅圖泰瑞大廈1800年的規(guī)劃，總部位于美國華盛頓州科克蘭德的Seawest Investment Associates正努力爭取第一個城市高層建筑項目，該項目將獲得西雅圖建設和檢查部門的優(yōu)先綠色建筑許可。根據數(shù)字，1800 Terry將擁有38層，最高440英尺，424個租賃單元，每個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的負責人和聯(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，這些因素導致一個項目的能耗、產生的浪費和建造時間都只有傳統(tǒng)建筑的一半。

利用非現(xiàn)場制造設施，模塊化建設尋求預制墻板和其他建筑組件，最終在現(xiàn)場組裝。通過將生產置于工廠環(huán)境中，模塊化的構建承諾更高效的構建，以減少浪費和更小的團隊進行更快的構建，所有這些都有助于顯著降低項目成本。

柯林斯說:“我們成立這家公司的目的是將設計與施工結合起來，以減少生產過程中的浪費?！薄敖ㄖ鲱A算，消費者憤怒，行業(yè)結構一團糟，需要改進。我們有重復的圖表，寫下一半的過程是我們認為我們可以通過模塊結構實現(xiàn)的目標。”

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

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。雖然這個位于布魯克林的32層的項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。

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

Krulak說:“改變一個長期以來在進步和生產力方面沒有變化的行業(yè)是一項努力。”所有人都將迪安街461號視為模塊化的典范，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、過程或產品本身?！?/p>

事實上，模塊化建造者強調，業(yè)主和設計師從概念開始就參與到模塊化項目中，這對市場成功至關重要。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行合作，模塊化項目就更有可能享受該方法所承諾的產品質量、建造速度和成本控制。

“改變一個長期以來在進步和生產率方面沒有變化的行業(yè)，是一項努力?！?/p>

羅杰·克魯拉克

CEO，全棧模塊化

總部位于弗吉尼亞的Southland Industries是美國最大的MEP承包商之一，該公司正在向模塊化制造領域擴張，以幫助解決復雜、快速推進的項目的建設問題。

“如果你想影響國防部或預制件的最大能力，你需要在這個過程中更早開始考慮它，”南地公司中大西洋分部的負責人邁克·米勒(Mike Miller)說?！拔铱梢园颜麄€冷水機組模塊化，把它拆開，帶到工作現(xiàn)場，如果我們在生產過程中足夠早的話，就可以把它重新組裝起來。”然而，他說，等到設計完成后，可能會限制模塊化的影響。

雖然模塊化項目需要早期的涉眾參與，但系統(tǒng)和技術通常與傳統(tǒng)建筑中使用的CAD和BIM平臺相同。雖然一些建筑商已經采用了來自其他行業(yè)的設計和制造軟件，或者已經在內部構建了用于管理整個構建周期的產品的程序，但這些系統(tǒng)與AEC行業(yè)現(xiàn)有的典型3-D設計和工程軟件并沒有本質上的區(qū)別。

例如，CollinsWoerman已經向附近位于西瓦州埃弗雷特的波音飛機工廠尋求最佳制造方法，采用了該公司使用Autodesk Inventor生產軟件的方法，甚至招募波音工人來制造建筑部件。科林斯說，現(xiàn)場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項目是一個6層的24單元公寓大樓，由工作室和一居室單元組成，歷時5個月完成?？屏炙拐f:“事后看來，我們認為我們本可以在90天內完成這項工作，因為我們繼續(xù)看到這些項目的時間已經不多了?！薄叭魏沃廊绾谓M裝管道的管道鉗工都可以做到，任何會做標準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設計市場，為定制商業(yè)和住宅項目的平面圖提供環(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，端到端設計編程的需求導致了公司ICE 3d設計軟件的誕生，該軟件可以為工廠建造創(chuàng)建墻板示意圖。Loberg說:“我們確實想先購買軟件，但是沒有找到一個足夠簡單的系統(tǒng)來滿足客戶的設計需求，但是又足夠復雜，可以在工廠里優(yōu)化產品的成本和制造?！?/p>

給定一個三維建筑模型，模塊化生產軟件生成材料清單，定價和優(yōu)化施工步驟下載到工廠的數(shù)控機床。數(shù)控機床配合人體制造，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品。

布魯克林工廠,完整的堆棧使用現(xiàn)成的原子能委員會設計軟件(Krulak拒絕指定品牌)電力生產85000平方英尺的空間,包括兩個700英尺到120英尺的生產海灣和兩個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，任何會做標準連接的電工都可以做到。”

阿蘭·柯林斯

校長和聯(lián)合創(chuàng)始人，CollinsWoerman

雖然CollinsWoerman也在公司的生產設施中利用了CNC技術，但公司并不認為模塊化結構會完全自動化，尤其是考慮到使用手工已經可以實現(xiàn)的低成本。不過，該公司在所有項目的原型制作中都使用了3d打印機，以便讓利益相關者在設計和工程過程的早期參與進來?？屏炙拐f:“在投資機器人之前，你需要有一定的成交量?！?/p>

盡管模塊化被認為是簡單的，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目中都使用Revit，而且經常與PolComModular合作，后者在波蘭制造所有組件?！斑@些項目希望在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?！澳阈枰獙⒏鱾€部分依次放置在適當?shù)奈恢?，并且所有內容都需要匹配，特別是當mod從遠處運來的時候?！?/p>

實現(xiàn)模塊化構建的時間和成本節(jié)約需要將可重復的過程從工作場所轉移到工廠環(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。一旦基礎是在，腳手架組裝是不需要的，可以有一個顯著減少施工相關的噪音。

非現(xiàn)場制作也允許多個建筑階段同時進行。例如，在澆筑地基或建造平臺時，其余的結構可以在工廠中成形。“這是模塊化節(jié)省時間的一個關鍵方面，在制造模塊的同時，你可以放置平板，然后你可以直接把它們放進去，”施瓦茨說。

模塊化功能也在發(fā)展，包括復雜的建筑機械，這可以為項目打開大門，減少重復設計。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。

米勒認為，只要設計規(guī)范正確可靠，模塊化建造者就有能力接近幾乎任何項目設計。他說:“如果你知道當你離開那里的時候，它會適合，整個過程就更容易控制，允許在施工進度中浮動，并相應地減少船員人數(shù)?！薄斑@是一種生產理念，該領域的人正在成為專業(yè)的快速安裝人員，而不是工匠?！?/p>

“并非所有投資者都……愿意嘗試模塊化，但如果你是一個重復的所有者，或者已經建立了一個創(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)部門負責人

模塊化建筑商也更有效地將可持續(xù)設計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)成本預計將比沒有先進的綠色基礎設施的類似產品低5%。

對于室內設計，預制構件實際上是模塊化的，因為它們可以根據業(yè)主的需求進行定制，即使樓層平面圖發(fā)生變化。Loberg說:“這種預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，使用更好的材料，創(chuàng)造可持續(xù)的建筑，因為組件可以重復使用。”“這是一個很大的樂高系統(tǒng)?！?/p>

隨著項目證明其承諾的成本和流程效率，模塊化建設預計將獲得支持。Full Stack和CollinsWoerman在2017年都只開發(fā)了幾個使用這種系統(tǒng)的項目。

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

“我們在最大限度地簡化構建和擊敗市場方面做得越來越好，”他說?！安皇敲總€投資者都是進步的，也不是每個投資者都愿意嘗試模塊化，但如果你是一個重復的所有者，或者已經建立了一個圍繞創(chuàng)新的企業(yè)，我想不出更好的方法。”