Введение
Сборное здание или дом, состоящий из повторяющихся секций, как в серии Lego. Модульное здание – это сборное здание, состоящее из повторяющихся секций, называемых модулями. Модульность подразумевает изготовление секций вне строительной площадки с последующей доставкой на место установки. Монтаж сборных секций завершается непосредственно на объекте. Иногда для установки сборных секций используется кран. Модули можно располагать рядом, встык или ставить друг на друга, что позволяет создавать различные конфигурации и стили. После установки модули соединяются между собой межмодульными соединениями, также известными как соединения между модулями. Эти соединения объединяют отдельные модули, формируя общую структуру здания.
the Lego series
A modular building is a prefabricated building that consists of repeated sections called modules. Modularity involves constructing sections away from the building site, then delivering them to the intended site. Installation of the prefabricated sections is completed on site. Prefabricated sections are sometimes placed using a crane. The modules can be placed side by side, end to end, or stacked, allowing for a variety of configurations and styles. After placement, the modules are joined together using inter module connections, also known as inter connections. The inter connections tie the individual modules together to form the overall building structure.
Применение
Модульные здания могут использоваться для долгосрочных, временных или постоянных сооружений, таких как строительные городки, школы и классы, жилье для гражданских лиц и военных, а также промышленные объекты. Модульные здания применяются в отдаленных и сельских районах, где традиционное строительство может быть нецелесообразным или невозможным, например, жилые модули Halley VI, используемые в антарктической экспедиции BAS. К другим сферам применения относятся церкви, медицинские учреждения, офисы продаж и розничной торговли, рестораны быстрого питания и строительство круизных лайнеров. Их также можно использовать в регионах, подверженных неблагоприятным погодным условиям, например, ураганам. Модульные здания часто применяются для обеспечения временных удобств, включая туалеты и умывальники на мероприятиях. Благодаря своей мобильности они популярны как у компаний, предоставляющих их в аренду, так и у заказчиков. Использование модульных зданий позволяет проводить мероприятия в местах, где отсутствуют необходимые сооружения или они не могут обеспечить комфорт для всех участников.
Процесс строительства
Строительство ведется вне площадки, с использованием бережливого производства для предварительной сборки одно- или многоэтажных зданий в виде готовых к доставке модульных секций. Часто модули базируются на стандартных 20-футовых контейнерах, используя те же габариты, конструкции, технологии строительства и штабелирования/установки, но с гладкими (вместо гофрированными) стенами, глянцевой белой покраской и предусмотренными отверстиями для окон, электроснабжения, питьевой воды, канализационных линий, телекоммуникаций и кондиционирования. Здания постоянного модульного строительства (PMC) производятся в контролируемых условиях и могут быть изготовлены из дерева, стали или бетона. Модульные компоненты обычно собираются в помещении на конвейерных линиях. Изготовление модуля может занимать всего десять дней, но чаще – от одного до трех месяцев. Модули PMC могут быть интегрированы в проекты, возводимые на месте, или поставляться отдельно, с уже установленными инженерными системами, сантехникой и внутренней отделкой. На заводе в контролируемой среде здания завершаются на 60–90%, после чего транспортируются и собираются на финальной строительной площадке. Это может включать в себя все здание или отдельные компоненты и подсистемы более крупных конструкций. Во многих случаях модульные подрядчики сотрудничают с традиционными генеральными подрядчиками, чтобы использовать ресурсы и преимущества каждого типа строительства. Готовые модули доставляются на строительную площадку и собираются краном. Установка модулей может занимать от нескольких часов до нескольких дней. Постоянные модульные здания строятся в соответствии с теми же строительными нормами и стандартами, что и традиционные строения, и в модульных проектах используются те же материалы, которые были указаны архитектором для обычного строительства. Высота зданий PMC может быть любой, разрешенной строительными нормами. В отличие от мобильных зданий, конструкции PMC предназначены для постоянного размещения в одном месте на протяжении всего срока службы.
Относительно производства
Весь процесс модульного строительства придает большое значение стадии проектирования. На этом этапе применяются такие практики, как проектирование для производства и монтажа (DfMA), чтобы обеспечить контроль допусков при изготовлении и сборке на строительной площадке. Крайне важно предусмотреть в проекте достаточный запас, позволяющий сборке компенсировать любые люфты или несоответствия компонентов. Использование современных CAD-систем, 3D-печати и систем управления производством необходимо для успешного модульного строительства. Это существенно отличается от традиционного строительства на месте, где специалист может изготовить элемент непосредственно под конкретную установку.
Предварительные производственные инвестиции
Разработка производственных мощностей для модульных домов требует значительных первоначальных инвестиций. Чтобы помочь решить проблему нехватки жилья в 2010-х годах, правительство Соединенного Королевства (через Homes England) инвестировало в инициативы в области модульного жилья. Несколько британских компаний (например, Ilke Homes, L&G Modular Homes, House by Urban Splash, Modulous, TopHat и Lighthouse) были созданы для разработки модульных домов как альтернативы традиционно построенному жилью, но потерпели неудачу, поскольку не смогли обеспечить достаточный приток доходов для покрытия затрат на создание производственных мощностей. Ilke Homes открыла завод в Кнаресборо, Йоркшир, в 2018 году, а Homes England инвестировала 30 миллионов фунтов стерлингов в ноябре 2019 года и еще 30 миллионов фунтов стерлингов в сентябре 2021 года. Несмотря на последующий раунд привлечения финансирования, в декабре 2022 года было привлечено 100 миллионов фунтов стерлингов, Ilke Homes объявила о введении процедуры банкротства 30 июня 2023 года, большинство из 1150 сотрудников компании были уволены, а общая сумма долгов составила 320 миллионов фунтов стерлингов, включая 68 миллионов фунтов стерлингов, задолженные Homes England. В 2015 году Legal & General запустила производство модульных домов под названием L&G Modular Homes, открыв завод площадью 550 000 кв. футов в Шерберне-ин-Элмете, недалеко от Селби в Йоркшире. Компания понесла значительные убытки, инвестировав в свой завод до получения каких-либо доходов; к 2019 году убытки превысили 100 миллионов фунтов стерлингов. Доходы от продаж проекта в Селби, а также проектов в Кенте и Западном Сассексе, начали поступать в 2022 году, к тому времени общие убытки компании выросли до 174 миллионов фунтов стерлингов. Производство было остановлено в мае 2023 года, L&G обвинила задержки в местном планировании и пандемию COVID-19 в неспособности расширить свой портфель заказов. За семь лет деятельности предприятие понесло общие убытки в размере 295 миллионов фунтов стерлингов.
Принятие рынком
Некоторые покупатели жилья и кредитные организации неохотно признают модульные дома равноценными по стоимости домам, построенным традиционным способом. Несмотря на то, что сами дома могут быть сопоставимого качества, устоявшиеся правила зонирования и психологические факторы, влияющие на рынок, могут создавать трудности для покупателей или застройщиков модульных домов и должны учитываться при принятии решения об их приобретении в качестве жилья и/или инвестиций. В Великобритании и Австралии модульные дома получили признание в некоторых регионах, однако в крупных городах они не получили широкого распространения. В Японии модульные дома становятся все более популярными в городских районах благодаря улучшению дизайна и качества, скорости и компактности сборки на месте, а также снижению стоимости и простоте ремонта после землетрясений. Современные инновации позволяют модульным зданиям быть неотличимыми от зданий, построенных традиционным способом. Исследования показывают, что люди редко могут отличить модульный дом от дома, построенного на месте.
Модульные дома против мобильных домов
Различия заключаются в строительных нормах и правилах, регулирующих строительство, типах используемых материалов и способах их оценки банками для целей кредитования. Модульные дома строятся в соответствии с местными или штатными строительными нормами, в отличие от домов заводской сборки, которые также производятся на заводе, но регулируются федеральным строительным кодексом. Нормы, регулирующие строительство модульных домов, полностью соответствуют нормам, регулирующим строительство традиционных домов, возводимых непосредственно на участке. В Соединенных Штатах все модульные дома строятся в соответствии с Международным строительным кодексом (IBC), IRC, BOCA или кодексом, принятым местными органами власти. В некоторых штатах, например в Калифорнии, мобильные дома по-прежнему необходимо ежегодно регистрировать, как транспортные средства или стандартные прицепы, в Департаменте транспортных средств или другом государственном учреждении. Это верно даже в том случае, если владельцы удаляют оси и устанавливают дом на постоянный фундамент.
Опознание подвижного или промышленного дома
На каждой секции мобильного дома должна быть небольшая металлическая бирка снаружи. Если бирку не удается найти, информацию о доме можно найти в электрическом щитке. На этой бирке также должна быть указана дата производства. Модульные дома не имеют металлических бирок снаружи, но оснащены табличкой с данными, установленной внутри дома, обычно под кухонной мойкой или в шкафу. На табличке с данными будет указана информация о производителе, организации, проводившей независимую экспертизу, установленных приборах и дате производства.
Материалы
Материалы, используемые в модульных зданиях, обладают тем же качеством и долговечностью, что и материалы, применяемые в традиционном строительстве, сохраняя такие характеристики, как звукоизоляция и энергоэффективность, а также позволяя создавать привлекательный и инновационный дизайн благодаря своей универсальности. Чаще всего используются сталь, дерево и бетон. Сталь: благодаря своей пластичности, она позволяет внедрять инновации в дизайн и эстетику. Дерево: дерево является важной составляющей большинства модульных зданий. Благодаря своей легкости, оно облегчает сборку и транспортировку сборных модулей. Бетон: бетон обеспечивает прочную конструкцию, идеально подходящую для усиления несущих конструкций постоянных модульных зданий. Он все чаще используется в качестве основного материала в этом типе строительства, благодаря своим свойствам, таким как огнестойкость, энергосбережение, повышенная звукоизоляция и долговечность. Часто используются деревянные каркасные полы, стены и крыши. Некоторые модульные дома включают кирпичные или каменные фасады, гранитные столешницы и скатные крыши. Модульные здания могут быть спроектированы для установки на ленточный фундамент или подвал. В отличие от них, мобильные дома строятся на стальном шасси, которое является неотъемлемой частью конструкции пола. Модульные здания могут быть построены по индивидуальным заказам в соответствии со спецификациями клиента. Современные проекты включают многоэтажные здания, многоквартирные дома и целые жилые комплексы. Негативный стереотип, обычно связанный с мобильными домами, побудил некоторых производителей начать использовать термин "строительство на заводе" (или "вне площадки"). Новые модульные предложения включают и другие методы строительства, такие как клееный брус.
Стандарты и соображения зонирования
Как правило, модульные дома строятся в соответствии с местными, региональными или муниципальными строительными нормами, что приводит к различным стандартам строительства домов, выпускаемых одним и тем же заводом, в зависимости от места их окончательной установки. Наиболее важными факторами, которые производители должны учитывать, являются местные зоны ветровых, тепловых и снеговых нагрузок. Например, дома, предназначенные для сборки в районах, подверженных ураганам, землетрясениям или наводнениям, могут иметь дополнительное усиление конструкции для соответствия местным строительным нормам. Стальные и/или деревянные каркасы – распространенные варианты для строительства модульного дома. Некоторые суды в США постановили, что зонирование, применимое к передвижным домам, не распространяется на модульные дома, поскольку модульные дома проектируются с учетом постоянного фундамента. Кроме того, в США разница в оценке стоимости между модульными и традиционными домами часто незначительна при оценке недвижимости; в некоторых регионах (в зависимости от местных оценочных практик, соответствующих Единым стандартам профессиональной оценочной деятельности) модульные дома могут оцениваться аналогично традиционным домам сопоставимого качества. В Австралии парки для сборных домов регулируются дополнительным законодательством, которое не распространяется на модульные дома с постоянным фундаментом. Возможные изменения в приравнивании модульных и традиционных типов жилья в целях оценки недвижимости, финансирования и зонирования могут способствовать увеличению продаж модульных домов со временем.
CLASP (специальная программа Консорциума местных органов власти)
Консорциум местных органов власти специальной программы (сокращенно и чаще называемый CLASP) был создан в Англии в 1957 году для объединения ресурсов местных органов власти с целью разработки программы строительства сборных школ. Первоначально разработанная Чарльзом Гербертом Аслином, окружным архитектором графства Гертфордшир, эта система послужила образцом для ряда других графств, в частности, Ноттингемшира и Дербишира. Популярность CLASP в этих районах добычи угля была частично обусловлена тем, что система позволяла относительно легко заменять участки зданий, поврежденные проседанием грунта.
Прочность здания
Модульные дома спроектированы с повышенной прочностью по сравнению с традиционными домами, например, за счет замены гвоздей на шурупы, добавления клея в соединения и использования на 8–10% больше древесины, чем в обычном строительстве. Это необходимо для сохранения структурной целостности модулей при транспортировке на грузовиках к месту строительства. Однако исследований, посвященных поведению модульных зданий при транспортных и погрузочно-разгрузочных воздействиях, крайне мало. Поэтому в настоящее время сложно прогнозировать повреждения, возникающие при транспортировке.
Открытое модульное здание
Термин "модульность" может восприниматься по-разному. Его можно даже распространить на разработку P2P (peer to peer) приложений, где целенаправленное использование технологии P2P осуществляется посредством модульной парадигмы. В этом случае, хорошо понятные компоненты с четкими интерфейсами могут быть объединены для реализации произвольно сложных функций, в надежде на дальнейшее распространение самоорганизующихся P2P-технологий. Открытые модульные здания – отличный тому пример. Модульное строительство также может быть открытым и экологичным. Баувенс, Костакис и Пазаитис подробно рассматривают этот вид модульности, связывая его со строительством домов. Эта деятельность, основанная на общих ресурсах, ориентирована на модульность. Строительство модульных зданий позволяет сообществу обмениваться проектами и инструментами, относящимися ко всем этапам строительства дома. Это социально ориентированное начинание, затрагивающее как внешнюю архитектуру зданий, так и внутреннюю динамику открытых общих ресурсов. Таким образом, люди получают инструменты для изменения общественного пространства в местах своего проживания, особенно в городских условиях. В этом присутствует выраженный элемент социализации, напоминающий доиндустриальную народную архитектуру и общественное строительство. Некоторые организации уже предоставляют модульное жилье, что важно, поскольку они обеспечивают онлайн-обмен строительными планами и инструментами. Эти планы могут быть реализованы посредством цифрового производства, например, 3D-печати, или с использованием недорогих материалов, полученных от местных сообществ. Отмечено, что простота использования этих недорогих материалов (например, фанеры) может способствовать распространению этих открытых зданий в районы или сообщества, не обладающие знаниями или возможностями традиционных архитектурных или строительных компаний. Следовательно, это позволяет создать более стандартизированный подход к строительству домов и зданий. Ключевая идея заключается в обеспечении легкого доступа к удобным планировкам, которые любой может использовать для строительства более устойчивым и доступным способом. Модульность в этом смысле – это строительство дома из различных стандартизированных частей, подобно сборке пазла. Для строительства дома можно использовать 3D-печать. Основным стандартом является OpenStructures и его производная Autarkytecture.
Исследования и разработки
Модульное строительство остаётся предметом непрерывных исследований и разработок по всему миру, поскольку технология применяется при возведении всё более высоких зданий. Исследования и разработки ведутся как компаниями, специализирующимися на модульном строительстве, так и научно-исследовательскими институтами, такими как Институт модульного строительства и Институт стального строительства.