Тенденция строительства модульных зданий в мире

Модульная конструкция обычно является идеальной альтернативой для сокращения сроков строительства и затрат, она эволюционировала и также применяется в высотных зданиях. Модульную конструкцию можно дифференцировать по объемным модулям, сборным модулям, панельным модулям, модулям с интегрированной технологией. Эти конструкции представляют собой полностью оборудованные и собранные блоки в заводских условиях. Они имеют несущие и защитные конструкции, обеспечивающие тепловые параметры, физико-механические свойства конструкций, устойчивость и жесткость. Считается, что этот метод определит будущее строительной отрасли в странах от Восточной Европы до Китая, включая Северную Америку. Модульное строительство позволит разрабатывать проекты в сроки, которые 20 лет назад были бы невозможны. В связи с этим, в этой статье делается обзор тенденций использования модульных конструкций в зданиях.

Ключевые слова: модульный, строительный, сборный, модный, объемный.

Строительство может быть дорогостоящей и трудоемкой задачей. Задержки часты и могут быть вызваны различными факторами, в том числе обширными бюрократическими требованиями, погодными условиями, неадекватным планированием, нехваткой персонала и так далее. В этом смысле модульная конструкция часто является идеальной альтернативой для сокращения сроков строительства и затрат. Модульные технологии широко используются в малоэтажных зданиях различного функционального назначения: офисных, жилых, складских, санитарных и специальных помещениях и т. д. Однако стремительное расширение крупных мегаполисов делает выбор в пользу модульного строительства, которое сочетает в себе несколько технологий, основанных на принципах быстрого строительства [1]. Сегодня модульная конструкция получила дальнейшее развитие и также применяется в высотных зданиях, то есть в зданиях более 10 этажей. [2]

Модульную конструкцию можно дифференцировать по объемным модулям (блочным коробкам, блочному контейнеру) в 3D, которые представляют собой полностью оборудованные агрегаты, то есть представляют собой пространственную конструкцию, собранную в заводских условиях, имеющую несущие и защитные конструкции, обеспечивающие тепловые параметры, физико-механические свойства конструкций, стабильность и жесткость. Здания из объемных блоков изготавливаются из железобетона. Сталь является предпочтительным материалом для модульных зданий, поскольку она обладает большей несущей способностью [3]; использование отдельных элементов каркасной системы (балок, колонн, перекрытий, стеновых панелей и т. д.), которые производятся за пределами площадки и собираются на месте [1], они также известны как модульные конструкции, в том числе 2D-панельная система Она имеет подход плоской сборки, используемой в жилищах, эти панели могут быть оснащены воздуховодами, необходимыми для таких услуг, как отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. Эта система сборки на месте намного проще, чем традиционная конструкция, но это сложнее, чем сборка 3D-модулей, и требует дополнительной внутренней отделки [4], [5].

Основными конструкционными материалами модульных зданий являются сталь и дерево [3], модульные здания могут быть спроектированы с внутренней и внешней отделкой, а встроенное оборудование, будучи высококачественной продукцией, может быть смонтировано и демонтировано, а также адаптировано для транспортировки [6]. Считается, что этот метод определит будущее строительной отрасли, эта технология также известна как интегрированное модульное строительство (MiC) в Гонконге и как постоянное модульное строительство (PMC) в США [4].

До 2022 года доля постоянного модульного строительства в Северной Америке (Канада, США и Мексика) в производстве временных и постоянных модулей составит 6,03 % [7]. Промышленная модульная конструкция хорошо принята в таких странах, как Бразилия, Аргентина, Чили, для размещения рабочей силы (связанной с горнодобывающей промышленностью и энергетикой), они имеют небольшую промышленность, которая растет из-за высокой потребности в офисах и административных зданиях, розничной торговле и медицинских центрах, которые легко и быстро обслуживаются строить. В Бразилии до 2019 года модульная конструкция больше использовалась в сфере образования и на рынках [8]. В таблице 1 показаны успешные примеры зданий, которые были собраны на заводе и доставлены на место сборки.

Таблица 1

Примеры успеха модульных конструкций в Америке

Проиллюстрируем это на рис. 1, 2.

Рис 1. Vancouver Affordable Housing Agency 220 Terminal Avenue [9] [10]; Miami Valley Hospital Heart and Orthopedic Center [10]

Рис. 2. Miami Valley Hospital Heart and Orthopedic Center [10]

В Азии ведущими специалистами в области модульного производства являются Китай, Япония и Корея, являющиеся ведущими производителями сборных модулей и объемных 3D-модулей. Сведем данные нашего исследования в таблице 2.

Таблица 2

Примеры успеха модульных конструкций в Азии

Рис. 3. Holon Building Garden A1 [12]; Hong Kong Science Park [12]

Рис. 3. Башня капсул Накагин [13]

Постоянное модульное строительство сильнее в таких странах, как Великобритания, Германия, Бельгия, Нидерланды и Люксембург, в таких странах, как Италия, Франция, Польша, Турция, модульное строительство применяется в меньших масштабах, к 2020 году на модульные сооружения будет приходиться до 2,5 % общего объема строительства; как и в Северной Америке, отрасль делится на постоянное модульное строительство и перемещаемые модульные здания, где различные больницы, школы, многоквартирные дома, студенческие квартиры и отели изготавливаются из сборных объемных модулей, транспортируются на объект и собираются [6].

Рис. 4. Сборные модули; https://bioprime.ru/block_modules/

Таким образом, Россия также находится на переднем крае разработки жилых проектов с трехмерными объемными модулями. Модульное строительство позволило построить такие проекты, как Поликлиника в поселке Первомайское на территории Троицкого и Новомосковского административных округов, стандартные модульные больницы в Республике Саха, Якутии, Holiday Inn на 140 мест в Воронеже. [16]

Проиллюстрируем это на рис. 5 и 6.

Риc. 5. Поликлиника и модульные больницы [16]

Рис. 6. Holiday Inn [16]

Тенденция роста в европейских странах очень заметна из-за высоких требований к недорогому жилью, в таких странах, как Китай и Россия, технологическое развитие позволило им осуществлять строительство зданий в очень короткие сроки, однако тенденция строительства не так быстро развивается в Северной и Южной Америке, поскольку на местном рынке все еще существует некоторая предвзятость в отношении производства сборных конструкций из-за отсутствия понимания и нехватки качественных модульных строительных компаний, ожидается, что в течение следующих 10 лет индустрия сборных модулей будет развиваться, а массовое производство будет упорядочено и стандартизировано.

Литература:

1. Gelanova E. M., Gelanov V. P. and A. A. Kuznetsova, «Modular buildings in modern construction», Elvieser Ltd., pp. 167–172, 2016.
2. Abdelmageed S. and Zayed T., «A study of literature in modular integrated construction — Critical review and future directions», Journal of Cleaner Production, vol. 277, nº 124044, 2020.
3. Сергеевич Ш. В., «Конструктивные особенности модульных зданий», The Eurasian Scientific Journal, vol. 14, nº 3, p. 15, 2022.
4. Thai H.-T., Ngo T. and Uy B., «A review on modular construction for high-rise buildings», Structures, vol. 28, nº ISSN 2352–0124, pp. 1265–1290, 2020.
5. Bertram N., Fuchs S., Mischke J., Palter R., Strube G. and Woetzel J., «Modular construction: From projects to products», McKinsey & Company, p. 34, 2019.
6. Казаков Ю., Технология возведения зданий из объемных блоков: учеб. пособие, Санкт Петербур: Издательство Лань. — СПб. 37–51, 2022.
7. Modular Building Institut, «Commercial Modular Construction Report», 2022. [En línea]. Available: https://www.modular.org/industry-analysis/. [Last access: 2023].
8. Modular Builbing Institue, «Permanent Modular Construction, report», MBI, 2020.
9. Vancouver affordable housing agency, «VAHA», Vancouver affordable housing agency, 2018. [En línea]. Available: https://vaha.ca/this-is-a-vaha-post-with-an-image-and-a-long-title-its-also-an-external-post/. [Last access: 05 2023].
10. The American Institute of Architects, AIA, «Design for modular construction: an introduction for architects», National Institute of Building Sciences, 2021.
11. Farnsworth D., «Modular Tall Building Design at Atlantic Yards B2», de CTBUH 2014 Shanghai Conference Proceedings, Shanghai, 2014.
12. MBI, «Modular Bulding Institute», 2021. [En línea]. Available: https://www.modular.org/awards-broad-garden-a1/. [Último acceso: 05 2023].
13. Garcia F., «Arquiscopio», 2013. [En línea]. Available: https://arquiscopio.com/archivo/wp-content/uploads/2012/04/131207_Flickr_CarloFumarola_Nakagin.jpg. [last access: 05 2023].
14. Сауков Д. А. and Гинзберг Л. А., «СОВРЕМЕННОЕ МОДУЛЬНОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО», AFETY2018, pp. 69–82, 2018.
15. Building Design+Construction, «Building Design+Construction», Prefab Trailblazer, 13 october 2010. [En línea]. Available: https://www.bdcnetwork.com/prefab-trailblazer. [Último acceso: 05 2023].
16. Гасиев А., «Современное капитальное объемно-блочное Современное капитальное объемно-блочное объемно-блочной (модульной) системы с несущим металлическим каркасом», научно-технический и производственный журнал, pp. 38–40, 2020.
17. Auyesbayev Y. and Sundetova A. Z., «History of development of block-modular constructoin> way to solve the housing problem», vol. 1, nº 87, 2023.