角色和职责:模块化项目的结构设计

在大多数传统的建筑情况下，结构工程师(SEOR)和专业结构工程师(SSE)之间的关系是可以理解的, 但是模块化项目有一些独特的考虑因素和合作机会.

大多数建筑项目, SEOR可以指定结构部件“由他人设计”或委托给制造商的工程师. 在这些情况下, 制造商聘请SSE负责这些“延期”结构部件的工程和细节设计. 2021年IBC第107条定义了SEOR和SSE在施工文件和延期提交方面的作用.

例如，SEOR可能会选择将结构部件的完整设计和详细设计委托给制造商的工程师，这有几个原因, 更充分地利用制造商的设计和制造效率. 委托设计的常见用途包括金属板连接木桁架, 预制混凝土, 以及钢楼梯组件. 在某些情况下，这些组件是制造商或制造商专有的.

模块化结构和委托设计

模块化结构是委托设计条件的一个很好的例子. 然而, 在许多情况下，SEOR和SSE的角色和职责可能重叠, 推动设计团队和建筑行业之间明确协调的需求. 由于模块化建筑的范围是如此之大的建筑体积的百分比, 这种协调至关重要.

例如, 模块化建筑通常有一个确定的水平面，将项目的模块化部分与现场建造的部分分开. 这个水平面通常位于基础水平模块单元与基础相遇的地方, 并由一个爬行空间或板上的等级. 在其他情况下, 水平面位于基础模块单元和混凝土平台之间.

在最简单的情况下, SEOR将负责设计建筑物水平面以下的部分, 而模块化制造商将负责水平面以上的一切. 在其他情况下——e.g., 如果在这些范围分离之间存在垂直平面，或者在模块化范围之外存在屋顶特征，那么设计职责的分离可能会更加复杂.

一种不太常见的方法是让同一个结构设计团队同时负责SEOR和SSE范围. 关键的区别在于，结构团队必须精通现场建造的设计组件以及模块化制造商的内部系统和流程——包括制造过程, 模块化机组装置工艺, 以及组件偏好. 强烈建议通过观察制造过程和现场装置来发展这种专门知识. 虽然这可能需要一个学习曲线, 由一个实体负责整个结构范围可以提高设计效率和协调性. 它还消除了系统之间设计范围转换的灰色地带.

MEP工程团队和架构团队可以遵循相同的方法，将范围合并到单个源顾问中, 但是他们必须对结构和建筑要求有同样深入的理解.

SEOR和SSE之间的合作机会

超出水平面上下的界限, 模块化结构的特定方面使其设计从SEOR推迟到SSE. 例如, 在堆叠模块单元的体积内, 模块化制造商的SSE可以提供重力和横向载荷系统的结构设计. 这包括封装模块单元内的本地化框架和模块单元堆栈之间的连接. 竖向模块堆之间的横向荷载连接在很大程度上受安装顺序和结构在现场暴露的哪一面的影响. 作为模块设置, 当直接进入结构表面被先前设置的模块化单元阻挡时，就会出现这种情况. 装置内的饰面也可能限制现场连接的位置和访问. 由于这些考虑通常会产生对创造性连接解决方案的需求, 对于结构工程师来说，具有模块化连接条件的经验是有帮助的.

与所有项目类型一样, 的SEOR, 作为设计专业负责人, 是否会指定模块化单元和整体结构的设计标准. 这包括重力和横向载荷情况下的所有一般和特定设计标准. SEOR还将提供结构平台(如适用)和基础系统的完整设计和细节. 这些系统需要被设计成能够承受叠加的负载, 横向和重力, 从模块化系统, 如果没有尽早确定来自模块化制造商的负载路径和负载大小，则会产生设计排序挑战. SEOR可能需要估计这些叠加的负载, 从已知的加载路径布局, 然后在制造商确定特定模块的信息后进行调整. 这是让制造商尽早参与项目的另一个原因.

SEOR vs .责任的潜在灰色地带. SSE与基础模块单元与裙房或基础之间的连接有关. 如果早期选择模块化供应商作为设计协助合作伙伴, 这可以很容易地进行讨论和协调. 连接的位置和风格很可能由制造商的工程师来决定，以配合他们的制造偏好和安装顺序. 这可能要求SEOR具有特定的基础或平台组件，以承受这种重力或横向载荷连接.

独特的工程方面

应该在项目开发的最早阶段就决定对结构的全部或部分采用模块化结构. 包括模块化系统将导致框架系统明显不同于传统的现场木框架系统. 这将影响重力和横向荷载传递到基础或平台系统时的荷载路径. 它还将修改MEP系统如何通过结构组件路由.

在项目的原理图或预设计阶段选择制造商也可以为业主提供重要价值, 架构师, SEOR, 和机电工程师. 制造商在框架系统和MEP布局上有所不同. 他们对与建筑有关的各个方面也有偏好, 运输, 并安装模块化单元. 这些差异中的许多都会影响大小, 高度, 加载路径, 并进行模块化施工项目的总体布局.

制造商之间可能存在差异的领域包括(但不限于): 

• 制造和运输的最大模块化宽度和长度
• 框架的深度和地板和天花板的构成
• 副壁间距
• 护套类型、地板和墙壁
• MEP系统路由策略
• 框架方向在独特的角或非典型的模块化形状
• 受安装偏好影响的设计方面
• 模块化机组安装顺序
• 框架风格，以适应运输和起重模块单元的规定

在整个设计阶段利用制造商的知识和帮助将在项目的各个方面创造效率, 包括提交许可证, 制造, 和安装. 如果这是不可行的, 团队将需要安排时间进行设计调整，以适应所选供应商的产品和偏好.

建筑信息建模

建筑信息模型(BIM)已经成为建筑行业中一个重要而有价值的组成部分, 其优点也可用于模块化建筑. 作为设计协助伙伴, 模块化制造商可以指导设计团队进行适当的建模，目标是在施工文件和制造图纸之间共享BIM. 如果设计建模与模块化制造车间图纸的开发保持一致和兼容，则可以实现显著的进度效率. 这种软件集成通常由模块化制造商领导.

允许

各个司法管辖区在许可模块化建筑所需的程序上有所不同. 现场建造部件的建筑许可将由当地管辖部门控制, 而模块化组件可能需要获得州一级劳工和工业部的许可和批准. 无论存在何种组合，都需要各方充分了解获得全面施工许可证的过程. 因为大部分模块化项目都是在现场之外建造的, 委托设计组件可能需要在项目现场部分的许可证提交之前或同时提交. 这种顺序可能与传统施工不同，在传统施工中，司法管辖区可能允许在颁发施工许可证后提交委托设计. 有关模块化项目许可和检查的独特条件的更多信息, 看看这个木制品 专家提示.

由Sandman结构工程师Nathan Hoffmann贡献