广州市模块化建筑技术体系系列——中建四局框架结构模块化建筑技术体系

来源：中建四局；GICIBA； 广州市智能建造与工业化建筑协会

预制建筑网整编

为推进我市智能建造与工业化建筑产业高质量发展，引领模块化建筑落地实施应用，在市住建局指导下，经市智能建造与工业化建筑协会联合市勘察设计协会组织权威专家论证、多维度试验验证及工程实践检验，中建四局框架结构模块化建筑技术体系成功通过认证发布。该体系聚焦低多层建筑领域，以“工厂集成预制、现场快速组装”为核心，涵盖标准化模块设计、可靠节点连接、全流程字化管理等关键技术，其结构安全性、建造高效性与绿色低碳性已通过实际工程充分验证，为教学楼、宿舍、办公楼、民用住宅等建筑类型提供了成熟可落地的工业化建造解决方案。

前言

为积极响应国家推进“好房子”建设的号召，助力建筑工业化与智能建造融合发展，中国建筑第四工程局有限公司（以下简称“中建四局”）自主研发了“框架结构模块化建筑体系”。该体系面向教学楼、宿舍、酒店、公寓、办公楼及民用住宅等低多层建筑，提供了一种新型工业化建造解决方案。体系的核心在于将建筑拆分为标准化混凝土框架模块单元，在工厂内完成结构、围护、机电管线及内部装修的一体化预制集成，再运至现场，通过可靠的干式或局部湿式连接技术进行快速组装，最终形成完整建筑。这一方式实现了生产工业化、施工装配化，大幅提升建造效率与工程质量。目前，该体系已在广州市花都区“春天里”项目派出所办公楼等工程中成功应用，并顺利通过广州市住房和城乡建设局组织的专家论证。此举为广州市新型建筑工业化发展提供了可复制、可推广的技术路径与实践范本，具有积极的行业示范意义。

▲春天里项目

1.技术背景

当前，我国城市化进程不断加快，建筑行业正处于转型升级的关键阶段。传统建造方式普遍面临施工周期长、环境污染较大、资源消耗较多等现实挑战。

在此背景下，中建四局研发的框架结构模块化建筑体系，不仅呼应国家推动绿色建筑与智能建造的政策导向，更凭借其高效、环保、质量可控等多重优势，为各类低多层建筑提供了全新的工业化解决方案。该体系的推广应用，将有效提升建筑行业的整体工业化水平，推动建筑业向更可持续、更高效的方向发展。

2.技术内容

中建四局框架结构模块化建筑体系以混凝土框架模块为核心构件，具有“免支撑”的显著技术特点。每个标准化模块单元包含结构柱、框架梁、叠合板、预制底板及ALC内隔墙。所有构件均在工厂完成预制，并集成装修、机电管线与门窗，形成可整体运输的模块单元。

该体系以成本优化为导向，集成了技术可靠的标准化连接节点系统，实现了施工现场的免支撑作业，从而大幅缩短现场施工周期，降低综合建造成本。

该体系的核心在于将建筑按功能房间（如办公室、宿舍、卫生间等）拆分为独立的“盒子”状三维空间模块。每个模块均在智能化工厂内，像制造汽车一样，实现混凝土框架结构（柱、梁、楼板）、内外墙板、门窗、机电管线（给排水、电气、暖通）以及内部装修（墙面、地面、天花）乃至固定家具与洁具的一体化预制与集成，整体集成度可达90%以上。现场施工因此大幅简化，主要为模块的整体吊装、精准就位与可靠连接，从而显著减少现场湿作业、降低建筑垃圾排放，并减少对大量人工的依赖。

（1）混凝土框架模块单元

作为主要的功能空间单元。在工厂内一体化预制，包含框架柱、框架梁、楼板等受力构件，以及外墙、内隔墙、机电管线、内装修等非受力构件与部品，集成度极高，适用于办公室、备勤室、会议室等。

▲模块机电集成

▲模块给排水暖通集成

▲模块装修集成

混凝土框架模块单元集成

（2）楼板与集成机电系统一体化模块（MiMEP模块）

在公共区域如走廊等部位，该体系创新采用管线集成预制技术，将楼板结构与强电桥架、弱电桥架、应急照明、消防报警等机电系统在工厂内进行一体化预制。

▲走廊MiMEP模块示意

3.技术要点

3.1连接节点

连接节点的可靠性是体系的关键，主要分为竖向连接和水平连接：

（1）模块间竖向连接主要通过灌浆套筒、浆锚等可靠工艺，实现上下层预制柱内钢筋的连续连接。施工时，在吊装前于下层墙体和柱顶范围铺设坐浆层，以保证荷载传递均匀、连接紧密稳定。

（2）要点：

①模块柱通常配置4根大直径角筋作为主要受力钢筋进行上下连接。

②吊装前，在下层模块柱顶铺设坐浆垫片与坐浆料，确保接触面密实、传力均匀。

③该连接方式力学性能可靠，可实现与现浇结构等同的受力性能，适用于抗震设防烈度8度及以下地区。

▲模块间竖向连接节点（主要）

（3）模块间水平连接通过后浇混凝土梁实现左右相邻预制柱之间的可靠连接，在结构计算模型中该连接部位可按刚性杆假定考虑。楼盖采用叠合板结合叠合梁的形式，整体计算时楼板可视为刚性楼板。

要点：

①模块在预制阶段，已于相邻侧柱侧面预留连接钢筋，包括梁面筋与负筋，为后续水平连接做好准备。

②现场吊装就位后，在模块间预留空隙内支设模板，绑扎附加钢筋，随后浇筑混凝土，形成整体性良好的水平连接。

③楼盖系统运用叠合板技术，模块自带预制顶板，现场通过后浇叠合层与模块梁、后浇连接梁整体浇筑，共同构成刚性楼盖系统。

▲模块间水平连接节点（主要）

3.2机电与内装集成

体系机电与内装集成遵循“管线与结构分离”和“集成化设计”原则。

（1）机电集成：给排水、电气、暖通等管线在工厂内预埋于模块的墙体、楼板内。管线接驳口预留于模块边界，现场仅需进行模块间的对接。例如，电气线管通过预埋线盒和导管在顶板内连接；给排水管道通过预埋止水节和套管，现场连接立管。

（2）内隔墙（如ALC墙板）、墙面基层、天花吊顶龙骨，甚至部分饰面材料（如涂料、瓷砖基层）均在工厂内完成。现场主要进行接缝处理、最终面层铺贴或涂刷，以及不同模块间装修界面的收口。

3.3设计计算与仿真验证

该体系的结构模拟采用整体分析与局部细化相结合的方法。首先通过整体模型计算确定结构整体响应与内力分布，并提取荷载最不利的局部位置；进而针对这些关键部位，依据整体模型的内力结果，进行精细化的有限元模拟分析。最终综合整体与局部的计算结果，对结构安全性做出全面判定。

（1）整体模型分析：建立包含全部模块单元及后浇连接节点的整体结构模型，采用刚性楼板假定，计算结构在风荷载与地震作用下的整体响应，包括位移、周期、内力等关键指标。

▲结构计算模型

（2）关键部位精细化有限元分析：针对后浇刚性梁连接节点等关键部位，开展精细化有限元分析，验证其在设计荷载下的承载力、变形性能及裂缝控制是否符合相关规范要求。

（3）吊装与施工阶段验算：对模块在脱模、运输、吊装等施工过程中的最不利工况进行仿真分析，确保模块在各阶段产生的变形与应力均控制在安全范围内，保障施工全过程的结构安全。

▲模块结构变形云图

▲模块结构钢筋最大应力云图

▲裂缝宽度分析

▲模块结构混凝土最大压应力云图

吊装施工验算

4.适用范围

该体系适用于多种低多层建筑类型，包括教学楼、宿舍、酒店、公寓、办公楼、民用住宅及原拆原建项目（如下表所示）。该体系适用于抗震设防烈度为8度及以下地区，建筑高度不宜超过24m；经专项论证后，高度可适当放宽至40m。

5.工程验证

广州花都“春天里”项目13#派出所办公楼是该体系成功应用的典型工程，在设计中完成了全面的结构计算，并顺利通过了施工验证与专家评审。

▲项目模块类型划分

6.1生产场地规划

按“功能分区、流程顺畅”原则，划分5大核心区域，总占地面积约2248㎡（5车间单条生产线）：

▲生产场地规划系统图

6.2模具方案

采用整体式模具方案。模具应具有足够的承载力、刚度和稳定性，保证在MiC生产时能可靠承受浇筑混凝土的重量、侧压力及工作荷载。模具应装、拆方便，且应便于钢筋安装和混凝土浇筑、养护。模具的部件与部件之间应连接牢固，MiC上的预埋件均应有可靠固定措施。

▲模块模具方案

6.3模块结构生产流程

钢筋笼制作→模具外框合模→柱钢筋笼入模→绑扎底板→安装预留预埋→机电预留隐蔽验收→模具内模合模→浇筑前监理验收→浇筑底板→安装顶板叠合板→整体浇筑→拆模具内模→拆模具外模→模块脱模→模块修补。

▲模块结构生产流程

6.4模块装修生产流程（含机电穿插）

模块加固安装→ALC墙板安装→电气线管安装→墙面一遍腻子→地面装修→门窗框安装→墙面二遍腻子→外墙装修→吊顶安装→面板和灯具安装→窗户玻璃安装→门扇安装→成品保护。

▲模块装修生产流程

7.模块吊装施工

吊装工艺流程以“施工准备→模块进场验收→基层处理与坐浆→模块起吊→空中姿态调整→模块精准就位→节点连接（灌浆/后浇）→逐层循环”为核心。

模块进场验收：核对模块合格证、质量证明文件，检查外观质量、尺寸偏差及预留预埋件的规格与位置，并通过扫码录入质量追溯系统。

▲验收程序

基层处理与坐浆：在基层（下层模块顶板或现浇楼面）上铺设坐浆料，并于模块柱脚对应位置放置调平垫片，以控制安装标高并确保受力均匀。

模块起吊与就位：将专用吊架与模块顶部预埋吊钉可靠连接，确保吊索与水平方向夹角不小于60°。模块缓慢起吊至离地100—200mm后悬停，检查吊具受力与模块平衡状态。在信号工指挥下，吊运至安装位置上方，辅以缆风绳调整方向，缓慢下落。在距安装面50—200mm时，进行精准对位后完成就位。

8.体系特点

（1）高度集成，品质可控：模块在工厂流水线上完成生产，实现毫米级制造精度，品质均一稳定，从源头上有效克服了传统现场施工中常见的质量波动与工艺缺陷。

（2）高效快捷，绿色低碳：该体系实现了现场工期较传统施工方式缩短50%以上，建筑垃圾减少75%以上，现场施工人员减少70%以上，显著降低对周边环境的干扰，体现了工业化建造在效率与可持续性方面的双重优势。

（3）连接可靠，力学性能等同现浇：通过可靠的竖向与水平连接技术，确保模块之间形成可靠连接，使结构整体性能达到“等同现浇”标准，完全满足抗震设防要求。

（4）设计标准化，组合多样化：该体系遵循“少规格、多组合”的设计原则，实现了标准化与多样性的统一。以春天里项目为例，仅采用三种标准模块尺寸，即通过灵活组合满足了派出所办公楼多样化的空间与功能需求。

（5）全流程数字化管理：基于BIM技术，该体系实现了全流程数字化管理，涵盖正向设计、生产与施工模拟，并通过二维码与BIM模型关联，实现从设计、生产、运输、吊装到运维的全生命周期质量可追溯。

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