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通俗的说,所谓预制装配式建筑结构主要包括预制与装配两个环节。预制,即预先制作,要求结合建筑的构造要求在工厂内对原材料进行加工。而装配则是指,将工厂预先制作完成的各部分构件进行现场组装。
1 预制装配式建筑结构技术概述
我国对于预制装配式建筑结构的使用可追溯到上世纪80年代,其主要运用在大板建造方面。但受到经济方面的制约,该结构并未得到有效发展。而在经济飞速发展的21世纪,在多方面因素的刺激下预制装配式建筑结构迅速进入到建筑建设过程中。就国内来讲,北京与上海对该结构的研究与使用处于国内领先地位。其中由上海城建置业发展公司建设的浦江大型居住社区是国内首次以预制混凝土结构为主体的构件。
结合当前该结构体系的运用情况可见,其主要可分为两类即专用型结构体系与通用型结构体系。其中以通用型最为广泛,在结构组成上基本与现浇结构相似,包括剪力墙结构体系、框架结构体系以及混合体系。而专用结构体系则建立在通用型结构体系的基础上,主要满足不同建筑物在功能与性能上的需求。当前,专用型结构体系运用相对较少,国内主要存在与住宅用大板以及单层工业厂房等,国外则有预应力装配框架体系、预制装配停车楼体系、预应力空心模板墙体系等。最近几年,国内对于预制装配式建筑结构体系的开发也在不断推进,并逐步在实际工程建设中得到试用,诸如预制预应力混凝土装配整体式框架结构体系(由南京大地建设集团开发)以及预制装配整体式混凝土剪力墙结构体系(由黑龙江宇辉建设集团开发)等。从发展层面上讲,各结构体系的不断创新是推动预制装配式建筑结构不断发展的核心环节。就现场施工来看,以主体结构竖向构件的预制施工技术难度最大,其包括剪力墙、框架柱及各类型梁等。同时采用各类建筑技术有机组合的方式使得预制装配式结构的优势进一步体现出来,其中主要有降减震技术结合的预制装配整体式结构以及集保温功能与施工构造一体的预制技术等。
预制装配式建筑结构将建筑施工的综合质量提升到一个新的台阶,与常规施工技术相比,其优势主要表现在以下几个层面:(1)与以往施工建设相比,预制装配式技术中轻质墙板的比例更大,使得施工过程更加简单,快捷,节约了大量人力与物力,对于控制施工成本具有重要作用,同时使建筑施工更具有灵活性;(2)在保证施工质量的基础上,提升了建筑施工的速度,有效缩短工程周期。将施工中对环境、交通等方面的影响性降至最低,对于提升建筑企业的综合经济效益更具有关键性作用;(3)在预制装配式建筑结构的施工中,对施工人员的数量及技术要求较低,有助于对施工质量进行有效控制。同时与以往施工技术相比,预制装配式建筑结构的原材料在种类以及数量上均较低,保障了现场施工中的安全性,更符合绿色发展理念。
2 预制装配式建筑结构设计核心关键
结合国内预制装配式建筑结构的使用情况,文章主要对比例最大的两种结构体系,即剪力墙结构体系以及框架结构体系中的设计要点加以分析。
2.1 预制装配式框架结构体系
框架结构因具备使用简单,运输方便以及质量较轻等优势在施工建设中得到广泛运用,且主要运用于对高层建筑的施工中,与当前建设方向相符。该结构中以预制叠合板与预制叠合梁最为关键,而上述两部分构件均在工厂直接制造而来,现场仅需要进行简单的浇筑与焊接。为保证施工质量,在设计中需注意以下几方面:(1)结构整体必须做到平整规则,对应内部支撑体系因具备足够强度与韧性,满足结构在使用过程中承载力要求。同时,各个梁柱的中轴线必须维持在同一水平面上;(2)采用刚接点对梁与柱间的交接部位进行处理,且框架基础必须满足强度、刚度与稳定性要求。所采用的混凝土强度等级应在C30以上;(3)需要对内部构件之间的焊接方式进行合理选择,结合构件所处环境以及承载力特点,对焊缝形式以施焊方式进行选择。针对承担剪力、弯矩以及扭矩等作用时,需要对承载力设计要求分开计算。
2.2 A制装配式剪力墙结构体系
对于剪力墙的设计需要注意以下几点:(1)结合使用环境与条件,对纵横墙结构进行选择,并充分考虑外部动、静荷载对墙体的作用,确保墙体各方面力学性能满足正常使用的需求;(2)在横墙布置的过程中,针对两侧端部的山墙结构需要安置承重墙板。内墙则需要结合抗侧力构件承载力特点,对内力进行计算并布置合适的承重墙板以及填充墙板;(3)对于剪力墙间的连接部位,需要结合承受力特点进行构造设计。
3 预制装配式建筑结构发展分析
Abstract: Due to energy-saving, environmental protection, short construction period, the guaranteed quality of the assembly building, it can be produced through factory assembly line. However, the current development process of the assembly building in China is relatively slow, which has been restricted by various factors. From the aspects of policy, technology, economy and others, this paper discusses the reasons, and gives a reasonable solution, hoping to promote the development of the assembly building in China.
关键词: 装配式建筑;节能;环保
Key words: assembly building;energy saving;environmental protection
中图分类号:TU208 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2017)15-0043-03
1 装配式建筑的定义
装配式建筑指的是将预制加工厂预制的构件,通过机械吊装的方式,把零散的预制构件组装成为一个整体建筑[1]。
2 装配式建筑工程基本特征
2.1 施工主场地变化――工地变工厂
转变原先复杂的现场施工作,将建筑的柱,板梁,阳台,外墙等的制造变成在工厂生产线上生产,所有的模块部件都可以在预制场中预先制造,避免了现场的浇筑,将大量现场的手工作业,换成了预制场的流水作业。具有提前预制,施工速度快,工期短,而且不受气候影响的特点。
2.2 施工方式转变――施工变总装
原来的现浇结构需要立体的交叉作业,流水施工,而对于预制装配式建筑,主要采用机械化的吊装,最终将各模块组成整体。安装过程如同在工厂组装汽车元件一样进行拼接,现场作业大大减少,生产效率很高,安全,质量有保障等等特点。并且,建设与装修于一体,装修于主体工程可以同步施工。
2.3 身份的转变――农名工变产业工人
由于现场大量采用吊装技术,再也不需要大量的体力劳动,从业人员经过简单培训只要掌握预制装配、吊装的技术即可。大大减少了人力成本的需求,以及从业人员的就业环境。
2.4 形象的D变――污染施工变绿色施工
预制装配式现场施工以吊装为主,节能环保,脚手架搭设、现场砌筑、现场抹灰等等。以往现浇建筑出现的问题,装配式建筑施工都可以避免,最大化实现绿色施工。有资料推算,装配式施工至少节约节水量80%,能源70%,材料20%,土地20%,有效避免噪声的产生。
3 制约我国装配式建筑工程发展的关键问题分析
近年来,由于国家的大力倡导,许多地方开展了预制装配式建筑工程的试点工作。但是,往往在实施过程中,都会发生“管理不到位,技术不成熟”的现象。很多施工单位对预制装配式建筑的理解还是基于传统的现浇结构,就是将传统的建筑构件按照一定的规律进行拆分,然后转移到工厂生产,然后再将各部分的部件按照原来的方式重新吊装回去,这样往往预制率不高,连接节点处理很不好,导致质量很差,经济效益不高。
在管理上依然采取“层层分包”的模式,各方资质得不到保障,导致出现了很多工程质量和安全问题,甚至比传统的现浇混凝土建筑的问题还多,这大大限制了集装式建筑的发展。
3.1 装配式建筑行业内存在不完善的法规政策
目前,国内屈指可数的政策性文件如《绿色建筑行动》、《进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》、《关于大力发展装配式建筑的指导意见》等在推广装配式建筑,这些政策的落实情况不容乐观,由于约束力并不强烈,很多企业也并没有严格按照要求执行,没有对装配式建筑的发展起到很大促进作用。
3.2 经济支撑政策不完善
现代社会,现代企业的发展很大程度上都是以利益驱动为导向,虽然装配式建筑的科技含量高,运用的先进的施工技术和管理模式的,保障了建筑工程的质量,保护了环境,节约了资源。但是毕竟我国的装配式建筑的发展还处于起步阶段,装配式建筑的概念还没有深入经营管理的心理,大多数的公司企业都还处于摸索,技术还不成熟,很大程度上影响了成本的提高,管理模式的落后,更多不可控因素都会影响最终建筑的成本,所以导致很多企业不愿意发展装配式建筑。如果没有长效的激励政策,如金融、财政、税收等方面,促使企业开展研究装配式建筑的探索,装配式建筑的政策依旧无法落地,装配式建筑的发展依旧会发展缓慢。
3.3 技术水平不足
装配式建筑的发展和广泛应用依赖于扎实的专业技术,但是目前许多企业在需要极强专业技能的关键技术岗位上,或多或少地存在断层或衔接不上的危机,使得在产能扩大方面存在极大的局限性,不能满足住宅产业化的需求[50]。
主要体现在以下几个方面:
①设计方面。
深化设计是制作新型预制构件的必要步骤。但传统的预制构件厂和设计院要么不具备成熟稳定的深化设计模块化的能力,要么不考虑深化设计,由此造成预制构件的生产存在一定偏差,不符合标准。
②在质量方面。
由于生产所用的原材料的质量没有统一标准,参差不齐,使得磨具和配件的质量存在一定的差异,难以存在高质量。另外生产时的装备资源尚未形成成熟的通用模块,大部分需重新开模,有待改进。
③未形成标准化的预制构件。
目前存在的构件大多品种单一,通用性较差,使得在建筑结构上的应用存在脱节现象,尚未形成产业化的产品生产体系。
④配套材料供应不足。
在整个装配式建筑生产和应用阶段,需要大量的配套材料,如保温连接件、预埋件、灌浆料、吊装配件、钢筋套筒、密封胶等。目前存在的问题是,这些配套材料的供应不足及产品质量管理体系未成熟,阻碍产业化产品生产体系的实现。
⑤管理技术不完善。
健全完善的项目管理体系是实现装配式建筑项目良好运营的关键技术。目前,目前管理者对于装配式建筑项目在工程管理中的实施仍处于探索阶段,缺乏相关的知识储备,造成实际施工效率低下;项目管理者没有深入理解装配式建筑的概念,认为装配式建筑比传统工艺前期投入较高,存在风险,从而限制了对管理模式的优化。
3.4 经济成本高
一切活动的实现需要强大的经济支撑。装配式建筑项目的顺利实施依赖于完善的济管理体系和充足的资金支持。目前我国装配式建筑的成本一直居高不下,仍存在以下制约装配式建筑项目发展的经济因素:
①在整个装配式建筑项目实施的过程中设计多个单位之间的协同合作,例如设计单位、建设单位、施工单位以及项目监管单位。目前在不成熟的市场机制下这些单位处于条块分割状态,没有推行EPC工程总承包的管理模式,造成责任界面不够清晰,极大地阻碍了施工工期和消耗了大量成本。
②市场化以及商业化发展受阻。目前装配式建筑项目的实施没有形成完善的产业链,处于“零星”的运作状态,前期工厂投建、技术研发、人力培训、专业器材采购,无疑造成了先进企业前提投入成本过高,后期获利较慢。
③由于该领域专业人士专业知识的匮乏,以及对成本认知的误区,造成社会资本对装配式建筑项目的资金投入减少,缺乏该有的积极性,甚至影响资本市场对装配式建筑项目的支撑力度,加剧了产业链的崩溃。
4 针对制约我国装配式建筑发展问题的应对建议
目前我国在建筑工业化领域仍处于发展的初级阶段,也是必经阶段,而国外的发展已达到成熟的水平,有完整的供应体系和先进的技术以及丰沃的资金支撑等。因此我们与国外的先进水平相比仍具有较大的差距,不能盲目地复制和模仿国外的操作流程,我们应该有选择地吸收国外的先进技术和管理方法,结合自身的实际情况,在实践中制定符合国情的成熟的装配式建筑措施[2,3]。
4.1 做好顶层设计,完善法律和规范体系
根据“简政放权”的原则,国家层面应引导建筑行业加快供应侧结构改革,产业发展政策尽快明确装配式建筑建设的发展,从立法上建立健全的装配式建筑体系。根据我国的社会结构特点,从顶层做好设计,科学的产业布局。可以出台国家法律,层层向下推进,出台建筑行业法规规范,通过完善的强有力的法律来约束大家的行为,大力发展装配式建筑,积极引导装配式建筑的发展,通过一定的政府调控,完成相关标准的完善,并进行有效的监督。
4.2 进一步加大政策扶持力度
政府除指定顶层政策外,应该完善相关的配套扶持政策,给予企业相关福利政策,保障科技研发和降低成本模式的探索。如在欧美等国家,对于装配式建筑的发展都采取了多项优惠政策,取得了良好的效果。所以,我国各地都应该结合装配式建筑的发展趋势,对于装配式建筑的工程优先处理,开辟绿色通道,减少繁琐的审批程序,将更多的精力投入技术的研发,发展国家体制下的保障房建设。可以通过政府主导,各方建筑企业单位共同参与,积极加入到各类保障房或者政府基础设施的建设当中,如拆迁房、自住房、廉租房、公用厕所等等工程。
4.3 创新装配式建筑技术,设立相关标准
随着我国装配式建筑的不断法发展,装配式建筑必然要满足更多的社会需求,其技术体系及标准都应加快创新,进一步提升装配式建筑的技术水准,提高装配式建筑的力学性能,结构优化,注重新技术、新材料、新工艺的研发。大力发展我国预制构件的集成化、标准化、通用化、多样性等特征,成体系的建设与改革。综合考虑我国装配式建筑的发展现状和机械设备、技术支撑、人才储备、材料性能等潜力,建立属于我国的预制件产品目录,同一收录符合要求的不同生产单位的预制构件,并根据实际情况对预制件进行合理的组合与归类,满足装配式建筑的发展中个性化的要求。
4.4 培养专业人才,提高创新思想
应该加强专业人才的培养,加强人才队伍的建设。可以通过校企联合,企业提供良好的实习环境,高校设立相关专业或者相关课程,让学生接收专业化装配式建筑的知识。还可以通过引进国外装配式建筑领域相关人才,聘请高水平的专业人士去高校讲座授课,拓展学生的视野,培养对装配式建筑的认知与兴趣。
4.5 整合市场资源,因地制宜发展装配式建筑
市场层面应注重解决装配建设成本高的问题,除了得到政策性的福利支持外,还需要当地政府或者企业充分考虑市场因素。
①建立完善装配式建筑行业的市场链条,通过重组、重新配置、共享的方式,整合在装配式建筑行业这个产业链上的各相关单位形成完备的产业链。
②通过提高大规模生产的行业标准,通过扩大需求,最大限度地提高生产效率,使组装建筑功能满足使用要求。
③充分考虑目前市场特点,采取逐步推进,先易后难的方式,结合政府政策和优惠,在特定地区特定建筑开展装配建筑的发展,依托政府的政策性工程开展试点,逐步向商业化的建筑拓展,积累经验,循序渐进的提升装配式建筑的比例,提高装配率,切实降低装配式建筑的成本,最大程度地满足市场的需求。
5 结论
通过从政策、技术和经济的角度深入剖析影响我国装配式建筑发展的因素,指出装配式建筑管理应完善政策体系、建立相关标准、培养专业人才、提高创新思维、整合市场资源、减少成本,从而进一步推动装配式建筑的发展。
参考文献:
[1]蒋勤俭.国内外装配式混凝土建筑发展综述[J].建筑技术, 2010,41(12):1074-1077.
【关键词】装配式建筑;应用;发展
一、引言
以工厂预制的构件和配件,在施工现场用机械装配而成的建筑,被称为装配式建筑。工厂化生产,机械装配现场作业,充分体现了现代建筑的产业化特征。这种建筑方式提高了建造速度,减少了施工现场环境污染,提高了建造效率。装配式建筑的应用和发展对现代建筑业的发展意义重大。
二、装配式建筑的研究及应用
1、国外的研究及应用
由最初的美洲移民时期的木构架拼装房屋,到二战后为解决欧洲、日本等国的房荒问题,而发展起来的装配式建筑,以其建造速度快,生产成本低在世界各地迅速推广。
作为工业革命源头的欧洲,建筑工业化比较发达,装配式建筑有很广泛的应用。西欧发达国家如法国、英国等,对装配式大板建筑进行了重点发展,总结了建筑构件生产施工过程中的经验,研发了一套专用于装配式住宅建筑的体系。法国的大板建筑技术上比较成熟"在非地震区可以建造25层的建筑,在地震区也能建造10-12层的建筑。
美国在1991年PCI年会上提出将预制装配式建筑的发展作为美国建筑业发展的契机,由此带来预制装配式建筑在美国二十年来长足的发展。现今美国,混凝土结构建筑中装配式建筑的比例占到了35%左右。此外,采用高强硅砌块的13层大楼――加州希尔饭店经受了大地震依然完整无损。被誉为美国最高模块化建筑的希尔顿帕拉西奥德尔里奥酒店,1968年设计建造现在仍然在使用,这足以证明了预制结构的耐久性。
二战后经济迅速崛起的日本,建筑工业化处于世界先进水平,日本装配式建筑的发展在亚洲也处于领先地位。日本现有建筑,其中很大一部分房屋是装配式建筑。这与日本在立法方面给与装配式建筑税收、财政以及技术方面的支持密不可分。
2、国内的研究及应用
上世纪五六十年代,装配式建筑的研究和应用在我国才刚刚开始,应用最多的是多种预制屋面梁、预制空心楼板、大板建筑、吊车梁、预制屋面板,但我国装配式建筑技术比较落后,预制构件整体性差、承载能力低、延性不好、构件的跨度也小,由于这些物理性能和功能的许多局限,到90年代中期,全现浇式混凝土建筑体系几经逐渐取代了预制装配式混凝土建筑。此后经济迅速发展的近十年间,预制装配式施工的施工技术和管理水平的提高、劳动力成本的上升,以及预制构件的加工精度与质量方面的提高,预制装配式建筑的应用重新升温,发展态势快速、良好。目前国内的一些知名建筑企业如上海万科集团、南通建工总承包有限公司、上海瑞安集团等开发的项目中均采用了预制装配式建筑,取得了较好的实践价值和示范效果。
我国香港、台湾地区装配式建筑应用比较普遍,香港屋宇署制定了完善的预制建筑设计和施工规范,高层住宅多采用叠合楼板、预制楼梯和预制外墙等方式建造,厂房类建筑一般采用装配式框架结构或钢结构建造.。台湾地区建筑体系和日本、韩国接近,装配式结构的节点连接构造和抗震、隔震技术的研究和应用都很成熟,装配框架梁柱、预制外墙挂板等构件应用较广泛,预制建筑专业化施工管理水平较高,装配式建筑质量好、工期短的优势得到了充分体现。
三、装配式建筑的分类及其发展
1、装配式建筑的分类
预制装配式建筑的应用逐渐发展出砌块建筑、板材建筑、模块建筑、轻型框架建筑、升板和升层建筑五种主要形式。
(1)砌块建筑
墙体是由预制的块状材料砌成的建筑称为砌块建筑。多用于建造3-5层的建筑。建筑砌块有小型、中型、大型之分,又分为空心和实心两类,砌块建筑有比较多优点,生产工艺简单,施工简便,造价也较低。
(2)板材建筑
板材建筑又称为大板建筑,是由预制的大型内外墙板、楼板和屋面板等板材装配而成的。多用于全装配式建筑。这种建筑有效的减轻了结构的重量,扩大了建筑使用面积,增强了建筑抗震能力。板材建筑的内墙板多为钢筋混凝土的实心板或者空心板;外墙板多为带有保温层的钢筋混凝土复合板,或者泡沫混凝土或大孔混凝土、也可用轻骨料混凝土等制成带有外饰面的墙板。
大板建筑在一定程度上制约了建筑物的造型和布局,内部缺少灵活性的分隔。设计中要尤其注意节点问题。以保证构建连接的整体性。解决好外墙板接缝的防水以及楼缝、角部的热工处理等问题。
(3) 模块建筑
模块建筑是由板材建筑的基础上发展而来的一种装配式建筑。这种建筑工厂化的程度很高,现场安装快。盒式建筑的装配形式有: 1)整体模块式,完全由承重盒子重叠组成建筑。 2)板材模块式,将小开间的厨房、卫生间或楼梯间等做成承重盒子,再与墙板和楼板等组成建筑。 3)核心体模块式,以承重的卫生间盒子作为核心体,四周再用楼板、墙板或骨架组成建筑。 4)骨架模块式,用轻质材料制成的许多住宅单元或单间式盒子,支承在承重骨架上形成建筑。也有用轻质材料制成包括设备和管道的卫生间盒子,安置在用其他结构形式的建筑内。盒子建筑工业化程度较高,但投资大,运输不便,且需用重型吊装设备,因此,发展受到限制。
(4)框架轻板建筑
其组成部分是板材和预制的骨架,可用钢、木做成板材和骨架的组合,但大多数是采用钢筋混凝土结构作为承重骨架。承重结构有两种形式:一是框架结构,承重框架由柱、梁组成,再搁置非承重的内外墙板和楼板;二是板柱结构,由柱子和楼板承重,内外墙板是非承重的。骨架板材建筑结构可以减轻建筑物的自重,内部空间分隔灵活,适用于多层和高层的建筑。此结构装配形式有两种:全装配式、预制和现浇相结合的装配整体式。保障骨架板材建筑结构的刚度需求和整体性的关键是构件的连接,柱、梁、板等节点连接十分重要,具体施工中应以结构需要和施工条件为前提,使用哪种方式经计算后再进行设计和选择。
(5)升板和升层建筑
升板建筑是底层混凝土地面上重复浇筑各层楼板和屋面板,竖立预制钢筋混凝土柱子,以柱为导杆,用放在柱子上的油压千斤顶把楼板和屋面板提升到设计高度,加以固定。外墙可用砖墙、砌块墙、预制外墙板、轻质组合墙板或幕墙等;也可以在提升楼板时提升滑动模板、浇筑外墙。升板建筑一般柱距较大,楼板承载力也较强,多用作商场、仓库、工场和多层车库等。升层建筑是在地面安装好升板建筑每层的楼板的内外预制墙体,然后一起提升的建筑。这种建筑方式可以加快施工速度,对于场地受限制的地方非常适用。
2、装配式建筑的发展
为了加快推进城市现代建筑产业化发展,我国应借鉴发达国家的做法,加强基础性研究工作,理清与完善装配式建筑相关的技术标准体系,进一步分析装配式建筑的全面推广会给现有的设计施工监理带来的深刻变化,制定相关政策来适应建筑产业的新变化,完善标准体系,加强技术集成和推广应用。建立起一系列完整的生产标准、技术标准、管理标准、验收标准。实现装配式建筑从设计、生产到销售、售后服务的一整套产业过程中有标准可依;加强技术集成,加快推广步伐,建议将一些成熟技术纳入标准,强制实施加大科技投入和技术创新,加大推广装配式建筑的科技投入,加快形成多种装配式现代建筑体系。
四、结语
我国已经有了一些代表性的预制装配式建筑项目和示范工程,装配式建筑符合建筑可持续发展的理念,将是我国房屋建设发展的必然趋势,应用前景广阔。
参考文献:
关键词:装配式建筑;工程管理;影响因素;对策
1装配式建筑的优势
装配式建筑工程是当下最新颖的建筑模式,它可以最大限度的减少建材的损耗,还拥有非常多的优势是传统的建筑模式没办法代替的。预制构件在预制建筑中的应用,它取代了传统工程中的混凝土搅拌、浇筑、振动工序等。这样可以有效的降低人员的使用量并可以确保施工现场的安全,同时,可以避免过多的建筑垃圾,实现环保。使用标准预制构件还可以降低施工材料的使用量,与传统建筑形式相比节能环保效果更好。除此之外,使用传统工艺进行施工时经常会出现渗漏、开裂等质量问题,再加之质量管理制度、管理责任、施工人员素质等方面的影响,都无法确保质量管理的效果,因此应从根本上来转变施工工艺,实现标准生产的同时为施工质量提供有效的保障。预制建筑可以为项目质量提供有效保护,建筑中使用的部件均是按照工厂标准生产的。这样在一定程度上为质量管理提供了有力的保障。
2装配式建筑工程管理的影响因素
2.1施工准备的影响因素
装配式建筑的构件之间搭配混乱以及构件不合理的堆放都是影响工程管理的重要因素,因此,在建筑工程准备施工之前,相关企业一定要进行合理的建筑工程施工规划,并且要有一定的预见性来应对紧急情况。其次,施工过程中用到的各种设备质量以及工作人员的专业素养都在一定程度上影响着建筑工程管理。另外,科学的施工方案以及建筑质量的规划方案对装配式建筑工程的发展也有着深远的影响。综上所述,工程施工前做好充分的准备工作,将直接影响装配式建筑的工程管理质量。
2.2管理人员的管理意识的影响因素
经过大量的建筑探索发现,装配式建筑工程本身具有一定的特性,因而对相关管理人员的要求非常的严格,但事实上,装配式建筑的管理人员并没有掌握相关的管理技巧,对比于与同行业其他建筑类型,装配式建筑的管理人员在技术操作水平以及管理手段等多个方面都有很大的欠缺,甚至有些管理人员依然采用最传统的管理办法,所以,相关人员一定要积极引进新颖的管理方案、掌握新型管理技术,否则在装配式建筑工程的管理上将会出现越来越多的问题。此外外因为施工管理人员的专业技术水平和理念也在很大程度上影响着建筑施工管理制度的良好构建,也会在不同程度上影响工程的顺利开展。
2.3管理协同的影响因素
相对于传统的现浇式建筑工程来说,装配式建筑工程在技术水平等方面上有了很大的进步,正因为技术水平的飞跃式进展,装配式建筑的管理组织也将面临更为苛刻的要求。所以相关单位一定要做好管理方面的工作协调,主要包括:建筑质量方面的协调、构件生产方案的协调、图纸、技术方针和技术等多方面的协调。除此之外,要想建筑工程质量过关的话,与监管方与户主方之间也要进行很好的协调。另外需要注意的是,施工企业还需要安排相应技术人员,积极有效的开展施工技术交底工作,同时为了保障施工环节得以顺利的开展,还要对装配式建筑的整体施工情况进行及时的跟踪,并且在管理上为其提供坚实可靠的后盾支持。
3简析装配式建筑工程管理的对策
3.1改变当下的建筑工程管理理念
要想进一步提升装配式建筑工程施工管理水平,应根据时展的需要从根本上转变管理理念,管理人员应充分的认识到施工管理的重要性。传统建筑模式管理中大部分施工企业通常没有做好组织工作,各部门间的协调工作也相对较弱。所以一定要及时转变装配式建筑施工的理念,同时还要严格依据工程的实际情况来做好相应的施工组织管理和协调工作,从而充分保障制度执行的有效性,同时还能提高施工的质量。
3.2进一步完善施工管理体系
传统的工程施工项目中经常会出现管理体制缺失等情况,如果将其用在装配式建筑施工管理中,无法实现管理的目的。因此,为了对装配式建筑进行有效的管理,符合发展要求,装配式建筑企业应根据具体情况构建起一套适合应用的施工管理体系。在体系建设过程中,可以将发达国家的先进管理经验纳入其中;同时还应与工程实际情况进行结合,制定出容易执行且可以发挥出管理作用的管理体系,根据项目的具体情况和需求优化管理体系,并将其纳入管理工作;此外,相关的管理部门也应不断的加大监管力度,促进施工管理工作可以有序进行,达到管理的目的。
3.3采用工程总承包的模式
装配式建筑工程管理的整体发展过程当中,主要沿用工程总承包的管理模式来招投标,一方面能够保障工程的整体质量,另一方面能够提高装配式工程管理总承包的管理和检验通过率。总承包企业要加强施工许可、发包承包、质量监督以及完工检验等核心步骤的管理以提高整体水平。
3.4建立健全的装配式建筑施工管理的监督管理机制
装配式建筑施工管理监督管理涉及到图纸设计、部件生产、部件加工等环节,所以必须要针对各个环节实行追溯制度对于装配式建筑施工管理节能产品的认定,要加强各方主体责任的管理,如果发现质量安全问题,必须要严厉查处。此外,建筑企业要加强装配式建筑工程管理的防水防火以及防腐蚀力度,严格实施监管责任制,进一步加强监督管理的强度。只有这样,才能增加百姓的信任度,才能最大限度的提高装配式建筑施工管理的质量监督管理以及质量安全管理,促进其更快更好的发展。
3.5装配式建筑施工管理的人才培养
近年来,我国建筑行业的整体发展趋势就是装配式建筑施工管理,然而事实上,相关技术人员的缺乏确严重阻碍了装配式建筑施工管理的进一步发展,因此,打造专业的人才培养基地显得尤为重要。这将为装配式建筑工程管理提供更多的有专业素养的人才,为其长远的发展提供人才保障、奠定坚实的基础。此外,装配式建筑行业还可以依据现实状况选择相应的学校展开合作关系,有针对地培养有用的人才。
4结束语
总而言之,作为整个施工过程的核心部分,装配式建筑工程管理在企业的工作中应当得到格外的关注,在工程管理工作的开展过程当中,相关管理人员要协调各方面人员发挥装配式建筑工程管理的巨大优势来提高整体的工作效率。另外,在这个庞大的过程管理体系当中,相关管理人员应当主动承担自己的责任,发挥主观能动性,尽自己最大可能提升管理水平及其业务能力。并且引进先进的学习理念,勇于创新,吸取各方先进知识提升本企业的业务能力,严格按照国家规定的标准进行装配式建筑工程管理,取得更大的进步。
参考文献
[1]苏杨月,赵锦锴,徐友全,司红运.装配式建筑生产施工质量问题与改进研究[J].建筑经济,2016,37(11):43-48.
[2]才红,宁尧.浅析装配式建筑在吉林省的应用研究中存在的问题[J].门窗,2015(11):155+157.
【关键词】新型工业化建筑;技术标准;技术规范;建设
新型工业化建筑与传统建筑相比有很大优势,在工厂制作预制构件的生产方式很大程度上避免了在现场生产的浪费,大量节约建筑材料和能源消耗,而且还可以提高构件精度和构件生产效率,在提倡可持续发展和发展绿色建筑的背景下,新型工业化建筑已经成为我国建筑业的发展方向。但目前我国建筑工业化程度与国外发达国家相比还有很大差距,相关技术标准体系还很不完善。新型工业化建筑的生产要求标准化的设计、工厂化的生产和装配化的安装,这就需要一套完善的技术标准使各个专业、各个环节有效衔接起来。因此,发展新型建筑工业化,制定一套完善的技术标准是前提。目前,我国国家、地方和相关企业已经颁布了一些有关丁业化建筑的标准,指导着我国新型建筑工业化发展。但是,这些标准还存在着国家统一标准较少,标准不统一和相关标准缺失的问题。本文在对典型国家和地区的工业化建筑技术标准进行分析和借鉴的基础上,系统分析我国新型丁业化建筑技术标准和规范现状。
一、国外典型国家新型工业化建筑技术标准借鉴
虽然改革开放以来中国各个方面都取得了长足发展,但在工业化建筑方面还与国外发达国家存在着一定差距。国外许多发达国家在很早以前就已开始推广工业化建筑,在技术标准方面也已取得了许多成果,值得我国借鉴。
(一)瑞典
瑞典从20世纪50年代开始推行工业化建筑政策,并大力发展以通用部件为基础的通用体系,早在20世纪40年代就着手建筑模数协调的研究,并在20世纪60年代,将建筑部件的规格化逐步纳入瑞典工业标准。瑞典在1960年颁布了“浴室设备配管”标准,1962年颁布了“门扇框”标准,1967年颁布了“主体结构平面尺寸”和“楼梯”标准,1968年颁布了“公寓式住宅坚向尺寸”及“隔断墙”标准,1970年颁布了“模数协调基本原则”,1971年颁布了“厨房水槽”标准。这些标准囊括了公寓式住宅的模数协调,各部件的规格、尺寸。部件的尺寸、连接等的标准化、系列化使通用体系得到较快的发展。瑞典标准对于建筑产品的规定比较详细,大至主体结构尺寸小到厨房水槽都有规定,这样可以大大提高建筑产品的通用性,逐渐形成通用体系。
(二)丹麦
丹麦是世界上第一个将模数法制化的国家,并制定了20多个必须采用的模数标准,包括“建筑规则设计模数”、“模数组件的尺寸”、“优先采用的建筑水平向尺寸”、“双跑楼梯的楼梯间”、“厨房构件”等。丹麦推行工业化建筑的途径是开发以采用“产品目录设计”为中心的通用体系,同时比较注意在通用化的基础上实现多样化。丹麦通过模数和模数协调实现构配件的通用化。主要的通用部件有混凝土预制楼板和墙板等主体结构构件。这些部件都适合于3M的设计网格,各部分尺寸是以1M为单位生产的,部件的连接形状(尺寸和连接方式)都符合于“模数协调”标准,因此不同厂家的同类产品之间具有互换性(于萍、陈效逑,2011)。丹麦标准对于模数协调的要求比较严格,对于建筑及建筑产品的尺寸和规格的规定比较多而且比较详细,对于建筑的水平与竖向尺寸、各类构件的尺寸和小型建筑产品的尺寸都有规定,通过这种方式来规范设计,发展通用体系。
(三)日本
早在1969年,日本政府就制定了《推动住宅产业标准化五年计划》,开展材料、设备、制品标准、结构材料安全标准等方面的调查研究工作,并依靠各有关协会加强住宅产品标准化工作。1971年2月通产省和建设省联合提出“住宅生产和优先尺寸的建议”,对房间、建筑部品、设备等优先尺寸提出建议。标准化工作是企业实现住宅产品大批量社会化商品化生产的前提,极大推动了住宅产业化的发展(纪颖波,2011)。
(四)法国
法国的工业化建筑起步较早。从20世纪50年代到70年代是“第一代工业化建筑”,出现过许多“专用建筑体系”,不同体系出自不同厂商,各建筑体系的构件互相不通用。20世纪70年代后过渡为“第二代工业化建筑”,以通用构配件制品和设备为特征。1977年成立了构件建筑协会,1978年该协会制订了尺寸协调规则。法国政府在1982年调整了技术政策,提出一套构件目录,只要与某些其它目录协调,并组成一个“构造逻辑系统”即可(孟刚,2005)。
(五)小结
可以看出,模数协调和部件通用体系在工业化建筑发展中起到了十分重要的作用。模数协调强调的是在建筑设计阶段尽量统一尺寸,做到标准化设计,而部件通用体系强调的是在部件生产阶段尽量统一部件的规格尺寸,做到部件通用。两者之间存在着紧密的联系,设计是生产的基础,标准化设计有助于部件的通用,部件生产是设计的延续,部件通用可以促进标准化设计。各级政府部门在修订和制定标准时应充分借鉴国外标准,尤其是在模数协调和部件通用体系两方面。
二、我国新型工业化建筑技术标准现状
目前我国针对传统建筑的标准规范已经形成相对完善的体系,其中也涉及了一些有关工业化建筑的内容,但涉及专业不全,规定分散,不成体系,本文对此按照执行范围进行分类、总结和分析。
(一)国家标准
表-1中所列标准涉及建筑设计、建筑产品、结构设计和施工验收四方面,其中既有针对工业化建筑而制定的标准,也有针对传统建筑制定而又涉及装配式混凝土结构的标准。针对工业化建筑的标准大部分颁布较早,已不能够满足新型工业化建筑的要求,应结合新材料、新技术和新工艺等进行修订。传统建筑标准中关于装配式混凝土结构的规定不够深入,应进行深化完善。
(二)行业标准
表-2中所列行业标准大部分为建筑产品标准,另外还有两部集设计和施工于一身的综合规程以及一部抗震标准。与国家标准情况相似,针对工业化建筑的标准颁发时间较早,应结合现状修订,传统建筑标准中关于工业化建筑的规定应深化完善。
(三)地方标准
从表-3可以看出,各地区已出台的针对新型工业化建筑的技术标准在内容上基本一致,大体可分为总则、术语解释、材料要求、建筑设计、结构设计、施工和验收。且各技术标准和规范都集中大部分篇幅对结构设计进行了详细规定,而其他章节则只做了原则性规定,比较概括,不够具体、详细,具有一定的指导作用。
沈阳市作为全国首个国家现代建筑产业化试点城市,在制定技术标准方面明显领先于其他地区。在国家住建部、省住建厅等部门的指导和大力支持下,沈阳市组织中建标准院、中建东北院、中建设计集团、沈阳建筑设计院等设计单位,以现代建筑产业化工程建设为依托,不断丰富完善装配式建筑技术标准体系,在构件制作与验收、工程质量、安全、节能、检测等方面开展技术标准体系研究编制工作(于海,2012)。
(四)在编标准
目前行业标准《装配式混凝土结构技术规程》(征求意见稿)已经,相关人员正在积极修改。该规程规定了装配式混凝土结构的基本要求、材料、建筑设计、结构设计、框架结构设计、剪力墙结构设计、装配板式结构设计、外墙挂板设计、构件制作与储运、构件安装与施工和工程验收。另外,据北京市建委消息称,将启动《装配式混凝土结构住宅建筑设计规程》编制工作,积极推动产业化住宅设计标准建设。该规程将对住宅设计中的模数协调、平面设计、外墙、内墙、楼面设计、内装修与设备管线设计等方面进行深入研究,提出具有可操作性的技术要求,为规划管理和建筑设计提供技术依据。由标准院作为组编单位编制的《装配式住宅设计规范》也正处在编制中。
(五)小结
目前各级标准中,关于结构设计和施工安装及验收的标准还比较少,应尽快修改相关标准,增加相关内容。另外虽然有一些关于建筑产品的标准,但还不能满足新型工业化建筑的生产要求,应加紧修改现行标准并编制相应新标准。在修改和编制标准时应结合现有的地方标准和企业标准,做到能够充分反映新技术和新工艺;并且应该与在编标准相协调,力争做到不重复,不矛盾。另外,在生产过程上,工业化建筑和传统现浇建筑相比,无论是设计所依据的标准规范、施工安装标准,还是验收检查标准,都由于生产方式的变化而有所不同,应进行修订。在建筑设计上,应加强有关模数协调的规定;在结构设计上,现行相关标准中几乎没有针对节点设计的内容,应增加相关内容;在构件部品生产上,应尽快完善关于尺寸规格、生产要求等方面的标准,尽快建立一套通用体系;在施工安装上,现行相关标准中关于装配式混凝土结构的规定比较分散,应进行整合,增加必要规定,尤其是关于节点连接这一重要环节的规定;在验收检查上,主要应修改两方面规定:一是部分工程的验收地点由工地现场转移到了构件部品工厂;二是应增加关于节点连接的验收规定。
三、对我国新型工业化建筑技术标准的修订和建议
结合我国现行建筑技术标准规定和国外工业化建筑发展过程中制定的技术标准和要求,本文对我国发展新型工业化建筑过程中部分主要技术标准提出两点建议。
(一)对现行主要技术标准的修订建议
1 建议。具体见表-4。另外,《建筑模数协调统一标准》、《住宅建筑模数协调标准》、《建筑门窗洞口尺寸系列》、《装配式大板居住建筑设计与施工规程》、《住宅楼梯预制混凝土中间平台》和《住宅楼梯预制混凝土梯段》都是为了发展工业化建筑而制定的,但制定时间较早。近几年工业化建筑发展迅速,相继出现了许多新材料、新技术和新工艺。上述标准应结合工业化建筑的现状进行修订,以适应新型工业化建筑发展。
2 说明。《住宅建筑规范》中的条文大多针对现浇结构,应增加针对装配式混凝土结构部分。《建筑物防雷设计规范》中规定构件中的钢筋可作为防雷设施的引下线。此技术在现浇结构中易于实现,在装配式混凝土结构中不易实现,应作相应修改。《混凝土结构设计规范》和《高层建筑混凝土结构技术规程》中没有专门针对节点设计的内容,节点设计是装配式混凝土结构设计的重要组成部分,应增加针对节点设计的相应内容;另外针对装配式混凝土结构的构造要求较少,应继续完善,如节点连接构造要求等。《建筑抗震设计规范》中对各类建筑的抗震计算和构造做出了规定,但没有关于装配式混凝土建筑的抗震计算和构造,应增加相应抗震计算方法和构造要求。《建筑施工组织设计规范》主要针对现浇结构进行规定,应增加针对装配式混凝土结构施工特点的相关规定,如构件部品、施工机械等。《混凝土结构工程施工质量验收规范》中第9章装配式结构分项工程中,对预制构件的验收、结构性能和装配式混凝土结构施工做出了规定,但不够具体,应进行完善。另外,由于构件部品在工厂生产所以在现场验收的规定已不适用,应增加针对工厂生产验收部分。《建筑物防雷工程施工与质量验收规范》应与《建筑物防雷设计规范》进行同步修改。《混凝土结构加固设计规范》中没有针对节点加固的方法和构造要求,节点连接处是装配式混凝土结构的薄弱环节,应增加相应加固方法和构造要求。《外墙外保温工程技术规程》中有大量针对现浇结构的规定,应增加针对装配式混凝土结构的相应规定。《建筑外墙防水工程技术规程》中没有关于构件部品连接节点的防水设计,构件部品连接节点是防水的薄弱环节,应增加相应防水设计内容。《混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图》是混凝土结构进行施工的重要参考,目前该图集只针对现浇混凝土结构,应增加针对预制装配式混凝土结构的部分。
(二)对新增技术标准的建议
1 建议。(1)完善模数标准体系,增加各类建筑的模数标准,如学校模数标准、医院模数标准、办公楼模数标准等。(2)完善建筑产品通用体系,增加关于各类建筑产品的尺寸、规格的标准,如预制梁尺寸规格标准、预制柱尺寸规格标准、预制隔墙板尺寸规格标准等。
2 说明。(1)目前我国现行建筑模数标准只有《建筑模数协调统一标准》、《住宅建筑模数协调标准》和《厂房建筑模数协调标准》三部,应完善模数标准体系,增加各类建筑模数标准。(2)目前我国建筑产品标准体系还不够完善,通用体系尚未建立,许多建筑产品缺乏与之对应的尺寸、规格的标准,应增加各类建筑产品的尺寸规格标准。
四、结论
为了找出目前我国新型工业化建筑技术标准体系存在的问题,同时借鉴国外典型的成功经验,对完善我国新型工业化建筑技术标准体系提出建议,本文主要开展了以下工作并得到相关结论。
(一)对我国新型工业化建筑技术标准进行总结和分析
目前我国已经出台了一些关于新型工业化建筑的国家标准、行业标准和地方标准。其中国家标准和行业标准大都颁布较早,已不能满足新型工业化建筑的建造,地方标准大都只对结构设计进行了详细规定,而其他方面则比较概括。
(二)对典型国家的技术标准特点进行总结
对瑞典、丹麦、日本和法国的技术标准特点进行总结,虽然四国在做法上不太一样,但是基本上都体现出了模数协调和部件通用体系在技术标准中的重要性。
【关键词】装配式建筑;技术;研究
Experience in assembly building technology
Yang Jian-min
(Shandong China weifang diesel motor vehicle bureau of highway constructionWeifangShandong261041)
【Abstract】The author describes the development of the prefabricated construction technology and classification, emphatically discusses the current state are introduced the structure of the assembled monolithic concrete structure analysis, component design, connection design, and points out the key problems need to be aware of.
【Key words】Prefabricated construction;Ttechnology;Research
装配式建筑是指用预制的构件在工地装配而成的建筑。在我国,装配式建筑从20世纪50年代开始,经历了开创、发展、低潮、恢复、发展、创新等阶段。如今,随着劳动力成本的上升以及节能环保方面的要求,建筑技术逐步转向产业化发展,于是装配式建筑技术随之趋向成熟。目前,相应的技术体系和技术标准已经形成,装配式建筑正处于全面推广应用阶段。
对于装配式建筑的建筑设计来说,应具有符合其产业化要求的特点,故除应满足建筑功能和性能要求外,很重要的一点是应尽量选用大开间、大进深且简单、规则的平面布置,同时要求其承重的竖向构件宜上下连续,而且门窗洞口以及厨卫的布置等都尽量满足标准化要求,尽量不要做不规则的形状,否则就失去工厂产业化生产的意义了。
装配式结构体系可分为装配式混凝土结构、木(竹)结构和钢结构。而装配式混凝土结构体系按连接形式可分为湿式连接和干式连接两大类。湿式连接即装配整体式混凝土结构,即通过连接件将相邻构件的受力纵筋相连,在连接处浇混凝土,为等同现浇形式。注意:只有在湿式连接的连接点比较强的情况下才能等同现浇。干式连接即全装配式混凝土结构,即连接区通过焊接、螺栓、预应力或者栓钉连接,不需要现浇混凝土,为非等同现浇形式。目前规范以湿式连接即装配整体式混凝土结构为主。所以下面我们也主要研讨装配整体式混凝土结构的相关问题。
关于装配整体式混凝土结构的结构分析:在各种设计状况下,装配整体式混凝土结构可采用与现浇混凝土结构相同的方法进行结构分析。但当同一层内既有预制又有现浇抗侧力构件时,地震设计状况下宜对现浇抗侧力构件在地震作用下的弯矩和剪力进行适当放大。
关于装配整体式混凝土结构中预制构件的设计:在持久及地震设计状况下,按《混凝土结构设计规范》进行设计;在短暂设计状况下,构件截面验算的控制指标包括承载力、裂缝宽度、截面边缘最大混凝土拉应力,应根据国家标准《混凝土结构工程施工规范》GB50666中的有关规定进行验算。
P于湿式连接的传力途径:(1)压力:由后浇混凝土、灌浆料或座浆材料直接传递;(2)拉力:由连接钢筋传递;(3)剪力:由结合面混凝土的粘结强度、键槽或者粗糙面、钢筋的摩擦抗剪作用、销栓抗剪作用承担。
湿式连接的连接设计思路:拉、压、弯承载力计算同混凝土构件,满足构造要求时无需做另外计算;但剪力与现浇构件的斜剪并不相同:因为预制构件之间的连接处剪力的传递是通过结合面直剪,所以结合面直剪应单独进行计算,并确定键槽及抗剪钢筋等的数量。
应该注意到,因为每个预制厂家的设备、模板尺寸都不相同,而且施工现场的吊装设备也不一样,所以设计人在构件拆分之前一定要对这些情况进行充分了解,然后才能保证拆分后的构件在每个环节都不出错。同理,对于装配式混凝土结构标准图集中的节点亦不能不加分析直接引用到图纸当中,而应该视具体情况因地制宜地参照其做法并作出相应修改。所以,装配式建筑设计者应积极协调建设、设计、制作、施工各方之间的关系,并加强建筑、结构、设备、装修等专业之间的配合,只有这样,才能设计出可行的结构和构件。同时设计者在进行装配式结构设计时应尽量简化节点构造、减小接头数量,同时还要兼顾方便施工,尽量控制成本。
参考文献
[1]装配式混凝土结构技术规程JGJ1-2014.
[2]混凝土结构设计规范GB 50010-2010(2015版) .
关键词 装配式建筑 工程计价模式 工程量清单设计
一、概述
由于装配式建筑的特殊性,现行《建设工程工程量清单计价规范》(GB50500-2013)和《计价定额》中针对装配式建筑工程的分部分项工程项目划分、特征描述和工程量计算规则的规定适用性不强,导致在具体项目上招标人编制清单难度较大。本文正是针对以上问题,从研究适合装配式建筑的清单项目入手,解决如何编制装配式建筑适用的清单项目的问题。
二、装配式建筑的施工顺序
装配式建筑是将各类通用预制构件(Precast Concrete,简称PC构件)经专有连接技术提升为工厂化生产,现场机械化装配为主的专用建筑技术体系,其构件的生产、物流和现场作业充分体现出现代建筑产业化特征。
装配式建筑具体施工顺序如图1所示。该施工顺序适用于一般装配式建筑施工安排,由于结构、现场条件、施工环境的不同可能会对施工过程和顺序产生不同的影响,因此根据施工特点和具体情况的不同,具体施工顺序可能略有不同。
三、装配式建筑与现浇建筑在清单项目的差异分析
装配式建筑工程与现浇式建筑工程在“混凝土及钢筋混凝土工程”清单项目上的主要差异如表1所示。
四、装配式建筑分部分项工程量清单的设计
根据2013版《建设工程工程量清单计价规范》12位编码原则,在装配式建筑工程特有清单项目前加大写字母“Z”,“Z”代表装配式建筑工程,用于区分装配式建筑工程与现浇式建筑工程工程量清单项目。
为最大限度地体现与现行工程量清单计价规范的一致性,补充工程量清单的工程分类顺序码、专业工程顺序码以及分部工程顺序码都采用原有对应工程量清单项目编号,在相应的补充工程量清单项目中对项目名称、项目特征、计量单位、工程量计算规则以及工程内容针对装配式建筑工程进行补充。本文以后浇带及封堵工程、预制混凝土柱为例设计了其工程量清单项目,如表2所示。
五、总结
论文解释了装配式建筑与现浇式建筑在构件生产、构件安装以及施工方法和工艺方面存在的差异,针对装配式建筑的生产方式和建造特点,设计了适用于装配式建筑的分部分项工程量清单条目,该研究将对完善装配式建筑的招标起到较大的促进作用。
沈阳市软科学基金项目(F14-230-5-18)
参考文献:
【关键词】木结构;铝结构;装配式;穹顶屋面房
1 装配式穹顶房屋体系
1.1 装配式穹顶房屋体系在日本的发展概述
装配式房屋的研究与生产,国际上由来已久。尤其是日本,现在日本住宅有30%是快速装配式住宅,其中约有四分之一是生产基地在海外的输入住宅。日本著名的快速装配式房屋的不动产巨商,比如,积水住宅、旭化成住宅等都是有几十年经验的装配式住宅的老手,他们的装配式房屋可以覆盖混凝土结构、钢结构以及木结构传统三大材的所有材料产品。
随着地球绿色经济的崛起,现在社会有了新的环境的要求。由于传统的三大材被常年酷用造成了资源不足,对环境的破坏甚为巨大,建筑业已经成为绿色环境制造的众矢之的。而自然界资源最多的铝类的使用,特别是适合于装配式房屋生产和运输的在轻质高强耐火隔热方面有绝对优势的纤维复合材料的使用,开始进入对三大材的代用阶段。
以前,对于木穹顶屋面房体系,我们在日本于1998年12月16日取得了“小三角形集合体板块制穹顶”的准专利“实用新案”(登录号3056964号)。开始了在日本本土的装配式穹顶房屋的生产于销售。当时在鹿儿岛地区使用这个实用新案,我们竣工了12栋木头穹顶建筑,以价格便宜和施工简单而大受欢迎。
我们的发明虽然在日本全国掀起了一股装配式穹顶房热,但是,在建筑申请中,我们遇到了麻烦。因为木穹顶房的材料均为木头,不能满足防火规范的要求,所以很多审查严格的地区不能给予项目的批准。这使我们的木穹顶房屋全国推行计划收到了严重阻碍,我们只能在农村等偏僻地区推行这个项目。
1.2 铝材、不锈钢穹顶房屋发展的必然性
但是,之后有了转机。2000年6月日本对建筑基准法进行了修改,以前不能作为结构材料的铝材被允许在结构材料中使用了。建筑物的结构材料从此再也不仅是钢铁、水泥和木头三大材了。从2000年后半期开始,以铝材及不锈钢为主要结构的房屋开始被允许,而且这几年来,日本国土交通部在告示第409、第410的“基本强度”、“结构计算方法”等处,与一般钢材同样地也对铝合金等做了规定,这样,以铝合金为建筑结构主体房屋的研究就开始盛行起来,日本各地包括著名的筑波大学的生产技术研究所都开始了对铝合金房屋的研究。
当今,日本欧美等海外建筑中,木结构房屋的数量很多,而无论采用怎样的防火技术,木结构房屋的火灾频率还是完全高于地震和其他一些灾难,成为各国城市防灾最为头痛的难题。而纤维及复合材料的先端研究的不断突破,使得以耐火防火、轻质高强的复合材料来代替木材等传统建筑主材的做法将是未来建筑材料的主流。
我们也一样对既已开发的装配式木穹顶房屋找到了一个新的防火办法和一条新生之路。即:使用和木材重量相近而强度更高、更能防火的屋面材料,从而发展为“铝结构装配式穹顶屋面房体系”的构想。这样的话,因为不再会有防火申请上的阻碍,铝结构装配式穹顶屋面房体系将会在日本再次掀起热潮。另外,因为这次我们还要借助国际上房屋生产的手段来控制价格,准备建筑房屋的材料及费用80%以上将取之于中国,所以,装配式房子的价格将更加便宜,在市场上也将更具有竞争力。
2 穹顶式结构房屋特性和发展前景分析
2.1 穹顶式结构房屋技术原理
现阶段我们的设计主要要依循日本建筑基准法要求以及相关设计规范等参考书类来进行的。铝制穹顶形状屋面就像是用20张正三角形板围成正20面体后、再将其12个顶点切掉而成的32面体作为基本形状的。这非常像普通足球的形状,构成面为5角形和6角形的拼图。而这些拼图其实都不是平面,它们的中心其实是突起的,近似为5角锥体和6角锥体。这形成了我们的穹顶。穹顶属于拱形构造,就像中国古代的赵州桥的桥拱,无论受铅直力还是水平力都只是轴力传递,不会形成弯矩,工作效率极好。所以无论对承重还是地震都有非常强的抵御能力,设计也非常简单。另外,构成穹顶构造5角锥和6角锥的基本面,其实是两种3角形铝板,这就是结构板了,无论造成的空间多大,不再需要其他梁或柱的构造材料。这使得整体建筑物的构造非常简洁轻盈,视觉效果非常舒适,同时,耗材不仅非常之少,造价也非常低廉,还是再生可利用的资源,“百年之后”也无建筑物环境污染,图1、图2、图3。
2.2 产品技术分析
目前我们在穹顶房屋的技术上,在国际上处于处于领先地步。对于大跨度大空间的解析,一般都必须要采取膜结构的分析,但是使用小三角形集合体板块,将大面积化为许多有限的小单元体,能使用非常简洁的手法计算和设计,化难为易,这就是我们的特色。另外,在施工方面,对于大空间结构,一般是梁网构造,需要动用很多的脚手架,既不经济又很危险。而我们的构造是装配式的,可以全部在地面组装拼接,然后起吊一次建成,既经济又安全,技术水平明显优越。在材料使用上,大胆直接使用结构材料,大量地节约不必要的装饰赘材。除了使用铝合金外,我们还在开发世界最先端的碳素陶瓷(氧化铝)复合纤维结构材料体系,追求结构材料的轻质高强耐火隔热耐久。
2.3 产品新颖性和独特性
在日本做装配式穹顶式结构的厂家并不太多。即使是外表相像的穹顶式房屋,其实结构和我们完全不一样。一般现代的做法是梁柱结构,靠空间大梁的密布做出外形,然后在梁间布上非结构的不传力的板建成建筑物。这种做法不仅没有充分利用穹顶拱形受力的良好效率的工作机制,而且耗材巨大,施工危险。而我们的铝板式装配结构,既能充分体现穹顶拱形受力的良好效率的工作机制,又能经济节约,施工安全。而装配式的模式可以在远途运输上、跨国家地区的使用上更有优势。
2.4 主要用途和应用范围分析
铝结构装配式穹顶屋面房体系目前主要用于住宅和特色商用店铺以及一些景观建筑。比如,民居、别墅、牧场、系列加油站、系列烤肉店、公园休息处、零售店、街角书店等。也可以用在合适工艺的工厂建筑以及一些特使领域的建筑中。比如,完全可以使用在这次的日本大地震、大海啸以及核辐射等灾难后的难民生活支援中。
2.5 经济寿命和所处阶段分析
铝结构装配式穹顶屋面房体系研发生产及海外销售,是一种和传统房地产业互相依存的长期的工作。从大的方面上来说,人类社会将永远需要工业及民用建筑物的工程,永远需要房屋。但是就个例而言,就比如我们现在开发的装配式铝板穹顶房,因为铝合金的耐腐及结构的抗震机能,产品的寿命一般可达100年以上。而碳素陶瓷(氧化铝)复合纤维结构材料板制成的穹顶房体系,因其卓越的轻质高强耐火隔热耐久性能,其寿命将可以超越数百年以上。
1、轻质混凝土墙板制备工艺
轻质混凝土墙板通常包括加气混凝土墙板、陶粒混凝土墙板和泡沫混凝土墙板。加气混凝土墙板的制备工艺是先将水泥、石灰、砂、铝粉、水按比例计量混合成浆体,然后将浆体注入盛有钢筋网的试模中,经切割、养护而成。陶粒混凝土墙板和泡沫混凝土墙板是将水泥、粗细骨料、发泡剂等搅拌混合成浆体,随后将浆体浇筑到试模中经养护而成。
2、装配式轻质混凝土外墙板的制备工艺
(1)根据设计要求将3~5块轻质混凝土板拼成单元式模块;(2)在拼装好的单元式模块内外表面刷防水涂料,使装配式墙板满足外墙防水要求;(3)根据外立面设计要求外刷涂料、粘结瓷砖、干挂石材、挂铝合金幕墙,完成外饰面施工,制备装配式装饰一体化轻质混凝土外墙板。
3、装配式轻质混凝土外墙板的测试方法
(1)气密性性能:气密性能试验按GB/T15227的规定进行。(2)水密性:水密性能试验按GB/T15227的规定进行。现场淋水试验参照GB/T21086中附录D的要求进行。(3)抗风压性能:抗风压性能试验按GB/T15227的规定进行。点支承幕墙抗风压性能试验样品与幕墙工程实际结构受力单元状况相同。(4)平面内变形性能:平面内变形性能试验按GB/T18250的规定进行,平面内变形性能检验在抗风压性能检验之后进行。(5)导热系数试验参照GB/T10294-2008《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法》的试验方法进行。(6)装配式轻质混凝土墙板的隔音试验:参照GB50118-2010附录A进行。(7)燃烧性能试验:参照GB8624-2006《建筑材料及制品燃烧性能分级》、GB/T5464-2010《建筑材料不燃性试验方法》和GB/T14402-2007《建筑材料及制品的燃烧性能燃烧热值的测定》进行。
二、装配式轻质外墙板性能分析
1、四性试验结果
选用规格尺寸为1800×3600mm、厚度为180mm,表面贴瓷砖和外刷涂料的墙板各一块组成3600×3600mm的检测单元,并按要求进行填缝密封处理。经检测表明,装配式装饰一体化轻混凝土外墙板气密性能满足4级要求;采用波动加压法在2000Pa压力条件下未发生渗漏,水密性能良好;抗风压性能满足4000Pa风荷载使用要求;平面变形满足3级指标(1/200)。
2、热工性能
经检测可知B05与B07级的装配式轻质混凝土外墙板其导热系数分别为0.12W/(m•K)和0.15W/(m•K),经计算可知B05与B07级装配式轻质混凝土外墙板厚度分别为150mm和200mm时均可满足夏热冬暖地区节能设计要求。因此,建议在夏热冬暖地区,居住建筑外墙选用B07级厚度200mm装配式轻质混凝土外墙板,公共建筑外墙选用容重B05级厚度150mm装配式轻质混凝土外墙板。
3、隔音性能
隔音测试表明,厚度为180mm表面贴瓷砖的装饰一体化轻质混凝土外墙板其平均隔声量为43.7dB,可作为公共建筑外墙使用;厚度230mm表面干挂石材的装饰一体化轻质混凝土外墙板其平均隔声量为46.5dB,可作为居住建筑外墙使用。
4、燃烧性能
表2装配式轻质混凝土外墙板的燃烧性能
三、工程实例介绍
钢结构与装配式轻质混凝土外墙板系统在广州市番禺沙湾酒厂办公楼工程、何贤医院门诊楼住院部扩建工程、佛山市顺德顺峰山庄钢结构工程等工程得到推广应用,并取得良好效果。下面对广州市番禺沙湾酒厂办公楼工程进行简要介绍。
沙湾酒厂办公楼改造项目,建筑层数为6层,建筑高度为27m,建筑占地面积为700m2,总建筑面积4000m2。本工程采用钢结构和节能装饰一体化轻质混凝土外墙板。图2是装配式装饰一体化外墙板制备图,首先根据设计要求将轻质混凝土墙板组装起来,然后进行饰面处理。图3是轻质混凝土外墙板的吊装图,采用机械吊装完成轻质混凝土外墙板和门窗的安装。图4和图5分别是沙湾酒厂办公楼施工图和竣工实体图。沙湾酒厂办公楼改造项目中首次采用了装配式装饰一体化轻质混凝土外墙板,使用了模块化施工工艺,仅用350个人工、40个台班即完成现场安装,为钢结构建筑装配式外墙板设计、制造、施工、管理提供典型的工程范例。
四、结语