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模块化预制技术通过提高施工效率、安全性和生产率，促进了模块的异地制造和现场组装。然而，单个模块的连接需要特殊的连接器，必须快速安装和足够坚固，以确保结构完整性。用于提升和运输的模块的整体尺寸和重量的限制提供了动力，以开发更高效的结构模块系统，轻量化和快速安装。本文讨论了现有高层建筑模块化施工的设计和施工挑战，并提出了解决这些挑战的解决方案。提出了一种新型的轻量化钢-混凝土组合体系，在不影响构件强度和刚度的前提下，降低构件的自重。为了增加可用的净空空间，我们建议采用细长的楼面系统，以减少楼层间的深度，并确保结构区内的楼宇服务一体化。管柱采用高强混凝土作为填充材料，保持相同的柱尺寸，避免了不同柱尺寸模块的复杂连接细节。为减少快速轨道施工中节点和柱的数量，提出了大跨度钢-混凝土组合模块化体系。为了保证模块的快速安装，提出了一种快速简便的连接技术。模块间的节点被建模为半刚性，以捕获全局分析中真实的节点行为，以确保建筑的结构完整性和整体稳定性。
作者：
J.Y.R. Liew⁎, Y.S. Chua, Z. Dai
Department of Civil and Environmental Engineering, National University of Singapore, 1 Engineering Drive 2, Singapore 117576, Singapore
在一些国家，由于劳动力成本相对较低，使用现浇构件和砖墙的传统施工方法仍被广泛使用。然而，这种施工方法的低生产率阻碍了建筑业的经济增长，而且随着劳动力成本的增加，它们正在失去财务优势。与此同时，不断扩大的城市人口需要更多的高层建筑。巧合的是，高层建筑的良好设计实践是采用简约、标准化、重复和规模经济。这使得高层建筑本质上通过非现场工厂生产实现了模块化[2 5]。为了克服这些挑战，新加坡鼓励模块化建筑，即建筑模块在场外建造，然后在现场组装形成一个建筑。预制预制体结构(PPVC)是一种特定类型的模块化结构，在模块安装[6]之前，模块的内部构件(墙壁、地板和天花板、机械、plumping和电气等)已经完成。具有施工速度快、生产率高、质量控制好等优点，近年来，新加坡也在当地项目中大力推广模块化施工，以提高施工时间和人力方面的生产率。自2014年以来，在选定的公共住宅项目中，模块化建设的使用已被强制执行。它的好处已经在新加坡成功启动的先驱模块化建设项目中得到了证明:(a)樟宜机场皇冠假日酒店扩建项目，以及(b)如图1所示的南洋理工大学北山公寓。据报道，这两个项目都节省了多达6个月的时间，现场人力节约高达40%。这些项目给了行业、政府和公众对这项新技术的信心。据预测，到2019年，35%的新推出的住房板项目将使用模块化建造。表1总结了新加坡目前的模块化建设项目。模块化的思想与高层建筑的设计相一致，鼓励设计的标准化和重复。目前，除非能够充分实现规模经济效益，否则模块化施工的成本大约比传统施工高出15%。
尽管如此，大多数现有的模块化建筑项目最多只能建造20层，如表1所示。总结了过去五年建造的模块化建筑。由于其结构形式新颖，与传统的施工方法相比，它包含许多模块间和模块内的连接，因此建筑行业对这种技术的实施缺乏信心和生动性，阻碍了模块化施工在高层建筑中的可行性[8,9]。直到最近，Clementi Canopy Condominium(见表1)建造了40层，但它是由混凝土模块和承重墙组成。目前，由于模块化单元尺寸较小，施工公差要求不严格，具有较好的防火性能和水密性，建筑行业更热衷于采用采用承重墙的混凝土模块化施工。尽管与混凝土相比，钢模块结构是一种更轻的选择，但它在高层住宅中并不流行，部分原因是防火和腐蚀问题。本文着重分析了高层建筑模块化施工中存在的设计施工问题，并提出了解决这些问题的方法。提出了一种新的钢-混凝土组合系统，作为一种可行的和更有效的系统，继承了混凝土模块化结构的优点，耐久、防火、防水和隔音。此外，它还具有结构钢体系在建筑设计上灵活、建筑服务一体化、重量轻、跨度大、装配快等优点。
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