最大化模块化 新兴的建筑方法是如何在建筑中取得进展的

随着西雅图泰瑞大厦1800年的规划，总部位于美国华盛顿州科克兰德的Seawest Investment Associates正努力争取第一个城市高层建筑项目，该项目将获得西雅图建设和检查部门的优先绿色建筑许可。根据数字，1800 Terry将拥有38层，最高440英尺，424个租赁单元，每个单元的平面面积最高930平方英尺，8000平方英尺的零售空间，可停放259辆车和1,652,148个螺丝。

让艾伦·柯林斯(Arlan Collins)兴奋的是螺丝数量。作为总部位于西雅图的建筑和规划公司CollinsWoerman的负责人和联合创始人，柯林斯称1800 Terry是公司模块化建筑愿景的“第三版”。材料选择和采购的精确性——直到最后一颗螺丝钉——是许多因素之一，这些因素导致一个项目的能耗、产生的浪费和建造时间都只有传统建筑的一半。

利用非现场制造设施，模块化建设寻求预制墙板和其他建筑组件，最终在现场组装。通过将生产置于工厂环境中，模块化的构建承诺更高效的构建，以减少浪费和更小的团队进行更快的构建，所有这些都有助于显著降低项目成本。

柯林斯说:“我们成立这家公司的目的是将设计与施工结合起来，以减少生产过程中的浪费。”“建筑超出预算，消费者愤怒，行业结构一团糟，需要改进。我们有重复的图表，写下一半的过程是我们认为我们可以通过模块结构实现的目标。”

尤其是对于那些在楼层规划中重复使用较多的资产类别——比如多户型、酒店和医疗项目——模块化建筑正吸引着越来越多的投资者，他们对精益生产所节省的成本感兴趣。然而，它面临的实施障碍可能会抵消利益相关者的利益，他们没有准备好应对从项目一开始就显而易见的与传统建设的巨大差异。

Roger Krulak是总部位于纽约布鲁克林的Full Stack模块化公司的首席执行官和创始人，他可能是461 Dean公司(顶部图片)的唯一幸存者。虽然这个位于布鲁克林的32层的项目是目前世界上最高的模块化高层建筑，但诉讼仍悬而未决。2016年10月，Forest City将其模块化建筑工厂出售给Full Stack模块化，有效地退出了模块化建筑市场。

尽管存在这些问题，Krulak仍然坚信布鲁克林工厂有能力为整个大苹果和其他地区的大型现代化项目提供支持。

Krulak说:“改变一个长期以来在进步和生产力方面没有变化的行业是一项努力。”所有人都将迪安街461号视为模块化的典范，但真正的挑战在于，如何与两家文化迥异、根基稳固的大公司合作，试图解决初创企业的问题。这就是痛苦，而不是技术、过程或产品本身。”

事实上，模块化建造者强调，业主和设计师从概念开始就参与到模块化项目中，这对市场成功至关重要。较早的投资者、建筑师、零部件制造商和总承包商能够同意并在过程中进行合作，模块化项目就更有可能享受该方法所承诺的产品质量、建造速度和成本控制。

“改变一个长期以来在进步和生产率方面没有变化的行业，是一项努力。”

罗杰·克鲁拉克

CEO，全栈模块化

总部位于弗吉尼亚的Southland Industries是美国最大的MEP承包商之一，该公司正在向模块化制造领域扩张，以帮助解决复杂、快速推进的项目的建设问题。

“如果你想影响国防部或预制件的最大能力，你需要在这个过程中更早开始考虑它，”南地公司中大西洋分部的负责人迈克·米勒(Mike Miller)说。“我可以把整个冷水机组模块化，把它拆开，带到工作现场，如果我们在生产过程中足够早的话，就可以把它重新组装起来。”然而，他说，等到设计完成后，可能会限制模块化的影响。

虽然模块化项目需要早期的涉众参与，但系统和技术通常与传统建筑中使用的CAD和BIM平台相同。虽然一些建筑商已经采用了来自其他行业的设计和制造软件，或者已经在内部构建了用于管理整个构建周期的产品的程序，但这些系统与AEC行业现有的典型3-D设计和工程软件并没有本质上的区别。

例如，CollinsWoerman已经向附近位于西瓦州埃弗雷特的波音飞机工厂寻求最佳制造方法，采用了该公司使用Autodesk Inventor生产软件的方法，甚至招募波音工人来制造建筑部件。科林斯说，现场面板组装工作由一名钢铁安装工和一小群工作人员完成。该公司在西雅图的47+7项目是一个6层的24单元公寓大楼，由工作室和一居室单元组成，历时5个月完成。科林斯说:“事后看来，我们认为我们本可以在90天内完成这项工作，因为我们继续看到这些项目的时间已经不多了。”“任何知道如何组装管道的管道钳工都可以做到，任何会做标准连接的电工都可以做到。”

位于加拿大阿尔伯塔省卡尔加里的DIRTT环境解决方案公司专注于模块化室内设计市场，为定制商业和住宅项目的平面图提供环保型工程面板。该公司的联合创始人兼软件开发副总裁Barrie Loberg说，端到端设计编程的需求导致了公司ICE 3d设计软件的诞生，该软件可以为工厂建造创建墙板示意图。Loberg说:“我们确实想先购买软件，但是没有找到一个足够简单的系统来满足客户的设计需求，但是又足够复杂，可以在工厂里优化产品的成本和制造。”

给定一个三维建筑模型，模块化生产软件生成材料清单，定价和优化施工步骤下载到工厂的数控机床。数控机床配合人体制造，切割壁板尺寸和钻孔的MEP组件。工人们用螺旋枪组装最终产品。

布鲁克林工厂,完整的堆栈使用现成的原子能委员会设计软件(Krulak拒绝指定品牌)电力生产85000平方英尺的空间,包括两个700英尺到120英尺的生产海湾和两个40英尺外门,毗邻240000平方英尺的干船坞完成模块化单元的存储空间。

“任何知道如何组装管道的管道钳工都可以做到，任何会做标准连接的电工都可以做到。”

阿兰·柯林斯

校长和联合创始人，CollinsWoerman

虽然CollinsWoerman也在公司的生产设施中利用了CNC技术，但公司并不认为模块化结构会完全自动化，尤其是考虑到使用手工已经可以实现的低成本。不过，该公司在所有项目的原型制作中都使用了3d打印机，以便让利益相关者在设计和工程过程的早期参与进来。科林斯说:“在投资机器人之前，你需要有一定的成交量。”

尽管模块化被认为是简单的，但它的专家必须专注于工厂的精度。德西蒙咨询公司(DeSimone Consulting Engineers)的工程师在其大部分模块化项目中都使用Revit，而且经常与PolComModular合作，后者在波兰制造所有组件。“这些项目希望在BIM系统中完成，”该公司位于康涅狄格州纽黑文的办公室助理迈克尔·施瓦茨(Michael Schwarz)说。“你需要将各个部分依次放置在适当的位置，并且所有内容都需要匹配，特别是当mod从远处运来的时候。”

实现模块化构建的时间和成本节约需要将可重复的过程从工作场所转移到工厂环境中。Krulak说:“从总的开发成本来看，包括撤出资金、早期收入、减少材料和安全成本、减少交付，我们相信您将节省20%到30%。”模块化也很安静。一旦基础是在，脚手架组装是不需要的，可以有一个显着减少施工相关的噪音。

非现场制作也允许多个建筑阶段同时进行。例如，在浇筑地基或建造平台时，其余的结构可以在工厂中成形。“这是模块化节省时间的一个关键方面，在制造模块的同时，你可以放置平板，然后你可以直接把它们放进去，”施瓦茨说。

模块化功能也在发展，包括复杂的建筑机械，这可以为项目打开大门，减少重复设计。例如，Southland Industries正在开发模块化的电信壁橱，甚至是模块化的浴室。

米勒认为，只要设计规范正确可靠，模块化建造者就有能力接近几乎任何项目设计。他说:“如果你知道当你离开那里的时候，它会适合，整个过程就更容易控制，允许在施工进度中浮动，并相应地减少船员人数。”“这是一种生产理念，该领域的人正在成为专业的快速安装人员，而不是工匠。”

“并非所有投资者都……愿意尝试模块化，但如果你是一个重复的所有者，或者已经建立了一个创新的企业，我想不出更好的方法。”

迈克米勒

中大西洋地区南部工业部门负责人

模块化建筑商也更有效地将可持续设计的元素融入到新的建筑中。例如，1800年的特里大厦将包括灰水回收系统和一个真空管，为大楼提供大约80%的来自太阳能的热水，所有这些开发成本预计将比没有先进的绿色基础设施的类似产品低5%。

对于室内设计，预制构件实际上是模块化的，因为它们可以根据业主的需求进行定制，即使楼层平面图发生变化。Loberg说:“这种预制解决方案不仅更快，而且是一种我们努力建造更好的方法，减少浪费，使用更好的材料，创造可持续的建筑，因为组件可以重复使用。”“这是一个很大的乐高系统。”

随着项目证明其承诺的成本和流程效率，模块化建设预计将获得支持。Full Stack和CollinsWoerman在2017年都只开发了几个使用这种系统的项目。

Southland的Miller将模块化描述为一种新兴技术，而不是最新的高增长行业的后起之秀。

“我们在最大限度地简化构建和击败市场方面做得越来越好，”他说。“不是每个投资者都是进步的，也不是每个投资者都愿意尝试模块化，但如果你是一个重复的所有者，或者已经建立了一个围绕创新的企业，我想不出更好的方法。”