装配式建筑技术体系范文

时间:2023-10-27 17:32:08

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装配式建筑技术体系

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关键词:装配式建筑;结构设计;技术优化

近年来,我国建筑业发展迅猛。为了解决传统建筑模式中人工成本高、工期长、工程量大、环境污染严重等重要问题,装配式建筑应运而生,顺应了行业发展的要求,并且采用装配式施工方法绿色、环节、节能,符合当前社会经济发展的理念。但目前装配式建筑在我国发展还较为缓慢,还处于待完善阶段,主要在东部经济较为发达的沿海地区进行尝试性发展。因此,很多企业于装配式建筑物的特征不够了解,ζ淅斫獠磺澹在建筑设计、抗震设计及构建制作上缺乏经验,不能是装配式建筑的优势充分发挥,在建设过程中不但没有降低建筑成本,反而使建筑成本大大增加。装配式建筑结构有效设计是装配式建筑结构成功与否的关键,再依循设计方案进行建筑结构的拆分、构件制作及结构组装。稳定性、安全性和实用性是装配式建筑结构的基本原则,所以对装配式建筑结构设计优化显得尤为重要,确保建筑物质量,进一步促进整个装配建筑行业的发展。

1 装配式建筑的设计要点

可行性、使用性是装配式建筑结构设计的关键点。同时,在设计中首先必须注意在确保建筑物功能性和安全性的前提下,通过专业、标准、精细的设计,充分发挥建筑设计的优越性,注重能源的损耗,为人们提供一个安逸舒适的建筑环境。将建筑物的结构高度、不规则度及结构复杂度控制在合理范围。建筑设计在进行初步设计过程中必须充分考虑建筑材料、结构体系、结构布置、各参数等,对多种设计方案从可行性、经济性等方面进行充分比较,获得最优设计方案。另一方面,根据国家相关标准,对结构设计进行精确计算,保证在建筑过程中对风险处于可控范围。

2 装配式建筑的结构优化设计分析

装配式建筑的结构优化设计主要从设计流程、设计体系建立、结构技术体系、预制构件拆分与控制、预制构件节点优化设计及有效利用相关政策六方面进行优化。

2.1 设计流程优化

装配式建筑在考虑功能性需求的同时还需要关注结构设计对工厂化生产及装配式施工的影响。装配式建筑的设计需要涵盖整个过程,从构件生产到运输、装配,对建筑物的要求都非常严格。在设计阶段,对构件设计、拆分等方面需要做好优化工作,保证装配式构建在设计、生产、施工过程中的紧密连接,形成完整的工艺流程;在图纸设计方面,以方案的可行性作为前提,细化设计建筑物装配结构的各构件,优化预制构件生产工序,降低现场管理难度和施工难度,降低施工成本。

2.2 设计体系优化

设计体系优化主要在于建立标准的设计体系。规范建筑户型模块和交通核模块,充分发挥建筑物经济性和功能性要求,降低楼板和外墙的构件种类,使装配式建筑物施工效率大大提高。建筑户型模块方面,在确保室内空间尺寸的精准、合理的前提下,可对室内结构布置、客厅布置及卧室开间布置做适当调整;交通核模块方面,主要对建筑物使用过程中的人的上下通行和物品上下运输(主要包括楼梯、电梯井、走道)、设备的安装布置(主要包括机电管井)等进行规范性设计,使其与板楼、通廊相互搭配更加规范,满足各种客户对房屋的不同需求。

2.3 结构技术体系优化

与现场实际相结合,选择合理的结构技术体系是装配式建筑结构设计优化的关键。所谓结构技术体系是指配整体式的框架结构、叠合剪力墙、装配整体式剪力墙结构等与结构设计有关的技术体系。建筑物的平面部分,在结构技术优化时可采用叠合板、叠合梁形式;建筑物剪力墙采用预制装配式时可采用预制的叠合剪力墙,也可采用双面预制的叠合剪力墙,竖向连接可采用钢套筒连接形式进行。在各构件之间连接时方法较多,连接形式也不固定,具体根据施工需要而定。

2.4 预制构件拆分与控制

在不同项目中装配式建筑结构的预制部位和预制形式不同,需结合具体工程项目而定,一般住宅建筑,首先应该考虑其水平构件的预制技术,主要有楼梯、阳台、预制叠合梁以及外墙保温与装饰等一体化设置,减少外墙脚手架的使用,优化承重墙与非承重墙的设置等。

2.5 预制构件节点优化设计

装配式建筑的设计重难主要在于节点设计,在抗震性、功能性方面对建筑物起着决定性作用。因此,在建筑构件连接处控制所使用的钢筋、套筒、预埋件等的成本,优化节点处的连接方式,保证建筑物具有良好的抗争性能,同时降低施工成本,提高工作效率,达到稳固连接各部件的目的。

2.6 有效利用相关政策

装配式建筑发展处于起步阶段,技术不成熟,因此其发展受到了较大的阻碍,为了鼓励新技术的发展,提高建筑业走向更加绿色环保、低能耗的目的发展道路,政府必须出台一些优惠政策,鼓励企业发展装配式建筑结构,降低装配式建筑结构的建设成本,充分发挥装配式建筑结构的优势。

3 结语

我国的装配式建筑近年来发展缓慢主要原因在于其建设成本较高,因此降低装配式建筑物建设成本是其向前发展的关键。企业应该加强管理,建立健全各模数标准、部件产品标准,通过这些标准是个装配式构建统一流水线式工厂生产,降低构建的预制成本。另一方面,在工程实际中要不断对装配式建筑结构设计方案进行优化,改进施工工艺,提高工程质量和效率,降低施工成本,推动装配式建筑的不断创新与发展。

参考文献

[1] 石建光,林树枝.预制装配式混凝土结构体系的现状和发展展望[J].墙材革新与建筑节能,2014(01):45-48.

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关键词:装配式建筑;发展;优势

中图分类号: G267 文献标识码: A

一、装配式建筑的发展

(一)装配式建筑的基本发展现状

建筑业向来是推动经济发展的重要力量,随着科学技术的不断创新发展,新式的建筑技术也是层出不穷,而这又进一步驱动了建筑产业的快速增长。世界各国纷纷构建形成了较为统一的建筑工业标准,而在这种标准的统一也使得建筑零部件可以在工厂当中按照统一要求生产出来,从而带来了定制与装配化的建筑产业发展,最终形成了装配式建筑方式。目前,发达国家已经对于建筑结构进行了较大的革新,逐步走向小型化的钢结构的道路,并且在建筑当中也越来越多的用到配套的建筑构件。从我国情况来看,建筑业更是支撑国民经济的支柱产业,而装配式建筑的强有力发展更是极大的促进了建筑产业生产模式的转变,在这样的背景下,能否充分应用新材料与新技术,并切实降低施工作业也成为了文明建筑施工的发展方向,也是进入新世纪以来的重要发展趋势。

(二)装配式建筑的构件现状

就装配式建筑的自身结构而言,与其结构相配套的的构件主要包括如下一下方面:用于外墙的复合板、建筑内部的隔板、楼板、屋顶用板以及配套的柱梁等构件。装配式建筑的构建生产仅仅围绕着建筑工业的标准化,并且与建筑产业的改革及向新兴产业的转变紧密配合,而装配式建筑的初衷也在于通过工业制造来生产住宅。具体而言,装配式建筑的发展紧紧围绕如下思路,也即科学研究与精确设计起到了关键的带头作用,而技术则提供了基石作用,市场是发展导向,主要目标在于能够更好的满足多种用户的不同需求。在以上思路的指导下,制造工厂应当制造出多种型号的房屋构件以及与之配套的施工设备与产品,并直接在施工现场进行房屋的组装工作,而这也能够将传统的住宅价值观念加以改变。

(三)装配式建筑的结构体系发展

装配式建筑的整体结构体系经历了如下几个方面的发展:通过对于产业结构的不断革新来极大的提升建筑物所含有的科技因子;通过对原有的建筑技术进行革新,驱动建筑产业步入工业化道路当中,最终带动建筑产业发生革命性的变化,而这也带来了全新的发展内涵与愿景;通过劳动生产率的不断提升,可以确保在一年四季流畅施工;整体的建筑体系也具有一系列的优势功能,如低碳环保、抗震性能好、经济适用等,这与当前所倡导的节约紧密相联,这也有益于消费者;装配式建筑的整体结构设计能够将先进性与永续性融为一体,不仅符合国家的建筑产业发展政策,也能够很好的满足市场的需求。基本看来,装配式建筑历经了如下的发展过程,也即注重数量化的发展、重视数量与质量的同时发展、将质量化发展放到较高的位置上、创造多样化与高性能。就建筑结构来看,木质、钢制及钢筋混凝土式的结构在国外均可以被工厂生产出来,相应的产品性能指标也得到了不断的提升,逐步走向环保与可持续发展的道路。我国在这方面发展较为滞后,但作为未来建筑产业的重要发展趋势,有必要对其加以系统的关注。

二、装配式建筑的优势

(一)装配式建筑是新型建筑体系、绿色建筑材料

我国在经济建设中坚持可持续发展的原则,以人为本,发展健康住宅,把节约资源和保护环境放在突出的位置,极大地推动了绿色建材的发展。一般认为,绿色建材除必须符合产品质量标准外,还必须是:安全无毒,对人体无害;在生产和使用过程中对环境的负荷较小(自然资源和能源的消耗等),不污染环境;在房屋拆除后,大部分材料可以回收利用。从而装配式建筑的不同构建均可以很好的与不同的墙体相适应,而且也可以满足节能环保的要求。装配式建筑的体系的构建均依靠各种较为轻质的原材料,不仅具有构件强度较高的特征,而且在重量上也实现了轻量化。进而通过填充不同的隔热与保温材料,最终使得装配式建筑完全适合民众居住。

(二)便于施工,不受恶劣季节天气的影响

装配式建筑的施工主要就是将已经加工制好的墙体模版构建加以安装。这种成型的安装似的的建筑方式极大的降低的施工的工作量,建筑过程中由于包含较少的湿法作业施工,因而也不再受湿法作业的条件约束。这都带来了建筑施工的便利性,较大的节约了施工的时间与各种施工资源,为建筑施工的成本降低带来益处。根据有关实践的测算,装配式建筑能够大幅度提高施工的效率,基本可超过湿法建筑的3倍左右。另外,装配式建筑的各种构件均是在工厂车间里完成的,从而在比较恶劣的天气中也可以进行继续加工,只需将在车间中加工完备的建筑式样运送到现场即可。

(三)轻质

装配式建筑是同体积混凝土构件重量的1/2~1/3,从而减轻建筑物的基础荷载,节省建筑物基础投资和总投资;减轻建筑工人的劳动强度,提高施工速度,节约人力物力。同时由于装配式建筑构件重量轻,可减轻运输量(与黏土实心砖比),可节约运输费用。

(四)稳固性较高,并且具有较好的耐火能力

装配式建筑的结构强度较高,并且还具有防震、抗火、隔音效果好等一系列的优质特点。这些特点的取得主要依托于轻质材料的应用,这在降低装配式建筑自身重量的同时,也将不同的组成构件紧密的结合在一起,因而不仅具有坚固性的特征,还具有了很好的柔性特征,从而提升了抗震能力。另外,装配式建筑的材料均具有较好的耐火性能,均能够达到国家A级标准,使其完全可以满足建筑耐火极限的考验。

(五)保温、节能

装配式建筑构件的低导热性,使其可以满足建筑墙体保温的使用要求,其主要优点为:一是可以避免产生热桥,在采用同样厚度的保温材料下,热损失减少约1/5,从而节约了热能。二是由于内部的实体墙热容量大,室内能蓄存更多的热量,可以使室内温度变化减缓,室内温度较为稳定,生活较为舒适。

三、小结

综上所述,我国墙体改革及建筑节能,主要发展方向为轻质、保温、利废、节能、节地、减少环境污染,产品生产应用工业化,发展生态建材,同时满足建筑的性能,轻质保温的装配式建筑完全符合上述要求,装配式工业化建筑结构体系将是建筑业发展必然之路。

参考文献:

[1]崔建宇,孙建刚,王博,渡边史夫.装配式预制混凝土结构在日本的应用[J].大连民族学院学报,2009(01).

[2]李湘洲.装配式建筑一览[J].建筑工人,2010(03).

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1.1标准化程度低

装配式建造最大优势在于标准化、规模化生产施工,特别是类似于数量大、标准相对统一的保障房项目,更能体现其优势。从目前的住宅建筑市场来看,建筑个性化程度大,不同开发商各有各的建筑风格,房型平面千变万化,立面造型更是纷繁复杂,无论是商品房还是保障房,模数化、标准化程度都还比较低,通用化构件使用较少。特别是大量的保障房工程,目前上海市还没有相应可组合拼接的设计选用图集,造成装配式建筑的建造效率还较低,成本较高,无法充分发挥产业化的优势。

1.2产业链不成熟

目前国内的PC住宅产业,由于市场尚处于培育期,对预制构件的需求较少,尚未形成足够大的市场规模,因此,上下游配套产业链还远不成熟,满足预制住宅需求的产品、部品(如PC构件、钢筋连接套筒、防水胶条、密封胶等)的生产厂家还比较少,可供选择的产品范围还不大。产业链上设计、PC深化、构件制作、配套材料生产、施工企业等资源跟不上市场扩容的步伐,产业链需要不断完善。设和管理委员会等六部门制订的《上海市绿色建筑发展三年行动计划(2014—2016)》,修改了各区县政府在本区域供地面积总量中落实的装配式建筑比例,2014年不少于25%,2015年不少于50%;到2016年,外环线以内符合条件的新建民用建筑原则上全部采用装配式建筑,装配式建筑比例进一步提高。文件的出台意味着上海市装配式建筑的推广使用已从政府鼓励方式转向了政府强制性推行方式。根据上海市6年来的开发规模统计数据,预测上海每年的预制装配式建筑面积(表2),建筑产业化市场将迎来一个爆发性增长期。3目前预制装配式建筑产业存在的问题上海地区从2006年起,由万科、上海城建开始推行装配式住宅,至今已完成100万m2的建筑,总体来讲,无论从建筑质量、建造工期、还是从现场节能、环境影响等方面都较传统方式具有较大的优越性。目前,上海已经在土地招拍挂或出让时纳入了装配式住宅要求的评价条件,并对符合绿色建筑标准的示范项目给予经济上的政策奖励,一些具有社会责任感和市场敏感度的企业迅速跟进,但也有一些设计、施工和构件生产企业,不管是否具备条件,也以装配式住宅为噱头,大有一哄而起之势。

1.3装配式建筑总体成本高

目前预制构件大多数没有模数化、标准化设计,且生产厂家较少,还未形成充分的市场竞争,达不到规模化生产,造成相应产品、部品的价格较高。再加上构件蒸养、运输以及PC构件因生产、施工、构造要求而增加了钢材用量,造成建设成本有一定增加。这也是目前影响市场开发商积极推进装配式住宅的主要因素。

1.4产品质量良莠不齐

从建筑预制构件生产情况来看,上世纪60~80年代是发展的黄金期,当时上海两大住宅建设主体单位建工局和住宅总公司分别建设了7个和4个预制构件生产厂,最大的占地约20hm2,生产构件供不应求,后来不少乡镇企业通过和国营大厂联营,也加入到构件加工行列,工厂总数在200家左右。到90年代初期开始,由于住宅建设由预制+现浇逐步向全现浇转变,构件加工行业急剧萎缩,住宅构件订单减少,迫使构件加工单位逐步转向商品混凝土加工和市政构件加工,能够延续至今的住宅构件加工单位已屈指可数,这些工厂之所以能够延续至今,主要还是靠依附于工厂其它主业产品,如商品混凝土、地铁管片、桥梁构件等,目前全国较有代表性的构件生产企业有:北京榆构(原北京第二构件厂)、上海城建物资(原住宅构件四厂)、上海建工三厂(原建工第三构件厂)、深圳海龙构件厂等。近年来,由于鼓励政策的陆续出台,上海开始涌现不少构件生产厂家,但质量参差不齐。一些具有多年生产经验的企业构件产品质量较好、产品质量较为稳定。也有一些企业起步较晚,技术积累和管理经验的缺乏,造成构件质量相对较差。

1.5还未形成充足的产品供给

目前上海市有上海城建物资公司、上海建工、远大、城业管桩等企业,从事预制构件的生产,年供应量约为250万m2左右,未来随着各家企业自动化生产线的上马和产能的扩大,将能实现约1000~1500万m2左右的产能规模。但生产线的上马、技术工人的培训、产品质量的稳定都需要一个过程,还不能满足2015年上海市50%预制比例的需求(表3)。

1.6管理制度和运营模式相对落后

装配式建筑方式是生产方式的变革,是传统生产方式向现代工业化生产方式转变的过程。目前很多企业自发地开展产业化技术的研发和应用,但忽视了企业的现代化管理制度和运行模式的建立。管理制度和方式无法跟上,也阻碍了产业化的发展。

1.7人才缺乏

在技术推广初期对人才的需求非常旺盛,而目前,预制技术领域面临的人才问题比较大。预制技术涉及到的人才涵盖面比较广,不光有设计、深化设计、预制生产、施工管理和操作,而且项目管理者也需要更新知识。而人才的培养需要一个过程,目前上海市涉及到预制产业链的人才资源还远远不能满足现实需求。

1.8配套政策滞后

目前上海市已经出台了一系列关于装配式建筑的鼓励政策,对上海装配式建筑产业的发展产生了巨大的推动作用,走在全国的前列。但前阶段的政策更多着眼于落实装配式建筑比例,明确鼓励措施等,项目进入建设阶段后的一些配套政策还未出台,亟需补充或修改。同时,新的鼓励政策在实践中也出现一些新问题。

1.8.1标准、规程缺乏

目前已经出台的预制设计规程,只有2010年颁发的《装配整体式混凝土住宅设计体系规程》,以及2014年10月1日出台的行业标准《预制混凝土结构技术规程》;另外还有构件制作和施工方面的规程。2010年颁发的规程由于当时建成实例还不够多,规程覆盖的范围比较少,装配式住宅的生产、安装施工、验收评定等技术标准还尚未建立,亟需修订。上海市政府还鼓励在学校、医院、养老院、商业办公楼等建筑中推广预制技术,这方面的针对性规程目前还在制定中。目前上海预制规范的广度和深度落后于北京地区。北京市目前已出台的预制规程有《装配式剪力墙结构设计规程》(DB11/1003—2013)、《装配式混凝土结构工程施工与质量验收规程》(DB11/T1030—2013)、《装配式剪力墙住宅建筑设计规程》(DB11/T970—2013)、《预制混凝土构件质量检验标准》(DB11/T968—2013)。虽然北京市预制规程的数量不多,但其针对住宅市场的预制技术规程的深度和针对性较好。

1.8.2与传统验收程序存在矛盾

国外主流的框剪预制装配式建筑,多为上部结构施工的同时,下部结构进行二次结构或安装装修工程施工。日本施工速度最快的PC住宅,施工到第四层时,第一层已可以交钥匙。但根据国内目前验收规程要求,需待结构封顶后进行整体验收。因此在主体结构施工上还无法发挥建设周期短的优势。

1.8.3与传统安全措施存在矛盾

按照传统的安全管理规定,工地现场需在建筑物外侧满布脚手架并搭设安全网,但有些预制建筑的施工工艺已可取消外脚手架的搭设,另外在取消脚手架后,在施工现场临时安全围护、外墙涂料吊篮吊绳作业方式上,都与上海现有的安全管理规定产生了矛盾。

1.8.4配套政策带来的新问题

1.8.4.1机械地执行装配式面积比例

上海市新的激励政策出台后,逐渐暴露出一些新的问题,比如各区土地出让环节建筑面积不少于20%的装配式住宅的规定,造成政府在土地出让时,将此比例落实到单个地块中,上海大多地块只有5~10万m2的建筑面积,但有1~2万m2的建筑面积需采用预制技术进行建造,而这种小规模的建造要求和现浇与预制两种作业方式在现场并存的状况,势必造成成本上升,难以管理等问题。

1.8.4.2奖励政策的局限性

现有的鼓励政策,对在土地出让时已经明确采用装配式技术的地块,不再给予面积奖励,例如一个10万m2建筑面积的地块,装配式比例25%,即有2.5万m2需采用预制技术,则剩余的7.5万m2即使开发商自愿采用预制技术进行建造,也无法享受面积奖励,这既打击了开发企业将预制技术扩大到整个地块的积极性,也与鼓励政策的初衷不符,而且在某种程度上限制了上海市预制建筑面积总量目标的落实。

1.8.4.3高预制率体系无法推广的问题

目前的鼓励政策中,仅在文件中提出了鼓励企业提高预制率的说法,但如何鼓励并没有提出相应的配套措施,实际上造成企业从成本角度出发,只愿意贴着政策规定的预制率下限进行开发。而低预制率与高预制率的技术并不相同,为达到将来预制率不断提高的目的,势必需要采取一定的鼓励政策,鼓励企业开发高预制率建筑,做好相应技术储备。

1.9技术体系方面

国外预制装配式建筑基本采用框剪结构体系,现在国内除了应用装配式框剪结构体系,还在对预制剪力墙结构等各种装配式建造体系进行不断的探索完善,全面推广应用还有待总结提高。国内目前的PC预制技术尚未成熟,主要包括以下三个方面。

1.9.1预制框架和框架剪力墙体系该体系在国际上已经完全成熟,但由于结构体系本身的特点,室内具有凸出的梁柱,在中小套型住宅中使用时,凸出梁柱会有一些不利影响,需通过装修予以弱化。

1.9.2PCF体系或剪力墙内浇外挂体系由于结构体系本身的限制,未来在预制率方面没有较大的提升空间,而且在现浇部分外部增加一层预制外皮的做法,并没有对传统作业方式发生革命性改变。

1.9.3预制剪力墙结构体系该体系较适合国内中小套型室内规整的需求,但由于之前没有规范的支持,目前还在不断完善和扩大规模应用。

1.9.4社会认知度方面整个社会层面对预制装配式建筑的认识不足,很多人依然存在以往预制建筑抗震性差、易渗漏的旧观念,用户对于装配式建筑的认识和评价才是市场接受度提高的关键,需要在政策顶层设计和市场客户端(小业主)两方面双管齐下,PC产业才能顺利和迅速地得到发展。

2对策

基于以上因素,上海有必要考虑制定装配式住宅建筑发展的顶层规划,加强管理,正确引导。优化建筑企业结构,淘汰技术力量薄弱、挂靠分包小队伍,促进建筑业结构调整。将致力于工业化住宅研究的企业、科研院校进行资源整合,健康发展,建立研究开发、建筑设计、技术推广与运营管理一体化的生产模式。建议在以下几方面加大统筹规划。

2.1建筑产业方面

2.1.1建立标准化、模数化建造方式,完善预制装配式建造体系(1)对数量大、标准相对统一的保障房,征集汇编可组合拼接的保障房设计选用图集,通过标准化规范、模数化协调,既可以加快设计施工进度,又可以降低预制构件生产成本。(2)在推进预制装配式商品房建造的近几年中,建议采用区域总量控制的方式,按照预制装配式项目相对集中建设模式进行,避免所有商品房在项目全面快速推进过程中,因设计、构件制作、施工等一系列质量问题而留下遗憾。(3)除了将国外主要应用的预制装配式框剪结构体系技术进一步落地外,对预制装配式剪力墙结构各种体系不断总结完善,择优甄选。

2.1.2标准化体系建设与推广(1)鼓励产业链上各大型龙头企业针对市场需求,研发标准化产品系列并推广使用。可以从标准化构件角度出发,慢慢形成自身标准化预制户型体系。(2)政府倡导,学习香港及新加坡等地的成功经验,率先在保障性住房和政府投资项目使用标准化装配式建筑。(3)对标准化产品采取适当的知识产权保护措施。(4)在土地出让、审图、工业化建筑评定等环节中优先考虑标准化产品。(5)在标准化体系建设与推广同时,结合运用BIM技术,为传统建筑施工来一次真正意义上的革命,这也是符合创新驱动、转型建筑发展的时代需求。

2.1.3对预制构件生产进行规划与扶持要加强对预制构件生产行业的产业规划,一方面要合理规划预制生产厂家地域分布,满足上海预制建筑需求的同时,辐射上海周边地带;另一方面应合理规划全市产能,防止一拥而上造成产能过剩,从而陷入恶性竞争的局面。

2.1.4加大人才的培养和引进亟需开展相应的技术培训、加大人才引进力度和做好内部培养工作。(1)技术培训。建议经常由主管部门组织相关的技术培训,组织相互参观交流学习、标准宣贯工作,将预制装配式相关的标准让更多的企业掌握,让预制技术在更多的企业生根发芽。(2)人才引进。加强外省市相关人才的引进力度,促进本市相关产业的快速发展。例如将本领域作为人才引进重点领域,制定相应的5年人才引进计划,满足本市中长期对本领域人才的需求。(3)重视人才培养,加强产学研合作。加强本市相关产业链企事业单位人才培养力度,制定人才培养计划,必要时可以给予外地户籍人才加快落户的优惠措施,促进人才稳定发展。建议在院校开设相关专业,聘请具有实践经验的工程师担任讲师,同时企业可作为院校的实习基地,重点培养理论和实践相结合的专业人才。

2.2配套政策与法规

2.2.1适时调整鼓励政策在大力推广预制装配式建筑的近几年,对土地出让时有要求做装配式建筑而面积比例较少的地块,开发商自愿在同一地块内,对剩余面积也采用预制技术的,给予一定的面积奖励;在土地出让时,已明确预制率的项目,开发企业自愿提高预制率的,根据预制率的高低,给予一定的面积或费用奖励;对土地出让时,未明确采用预制技术而开发企业自愿采用预制技术进行建造的,可在目前3%面积奖励的基础上,根据预制率的不同,额外给予一定的面积或费用奖励。以上鼓励政策可以推动企业在走向预制装配式道路的基础上继续进行研究和探索,提高预制建筑的工业化水平。

2.2.2金融政策支持充分发挥金融支持作用,对装配式建筑产业实施鼓励性税收政策。政府通过税收工具,降低开发环节成本,可以充分调动房地产开发企业的积极性。比如日本建设省和通产省在上世纪70年代推广工业化住宅时,采取了一系列财政金融方面的鼓励政策,包括“住宅生产工业化促进补贴制度”,对新技术、新部品的使用,给予长期低息贷款等。对符合条件的预制建筑项目优先提供开发贷款、适度放宽负债率限制或降低开发贷款利率,对购买该类型住宅的购房者降低首付要求或降低按揭贷款利率。

2.2.3加快调整审批体系和验收、安全制度管理制度创新应匹配技术进步发展的需要。针对装配式这种新工艺,各监管部门可根据装配式工艺的特点,调整原有的监管程序和监管要点。另外由于装配式建筑在管理体制上与传统建筑(设计、产品、施工相脱节)完全不同,属于有机、全过程的管理,因此原有的“串联审批”建议优化为“并联审批”。考虑到装配式建筑的特性,采用住宅产业化的工程验收可以考虑采用分批多次验收的方式,可以使项目开发周期大大缩短,发挥装配式建筑的优势,同时减少开发企业管理成本和时间成本。在安全制度方面加快制定与预制建筑体系相配套的管理规定,适应预制装配式建筑生产方式的特点。

2.2.4技术规程加快相关技术规程的修订和编制,促进标准规程与市场需求的统一。同时,预制建筑技术发展是百花齐放的,各个企业可能有自己独特的体系,一本规程包打天下的做法不太现实,应鼓励各个先行企业将自己的企业标准提升为上海市标准。

2.2.5质量保证体系开发商和建筑商对质量的责任建议上升到立法高度,并贯彻建筑全生命周期,如延长保修期等。开发企业在构件产品的选择上,应慎重选择生产厂家。PC建筑的起步阶段,需以优良的质量赢得口碑、培育市场,避免因产品质量问题影响PC建筑产品形象和开发企业形象。建立优良住宅部品认定制度,由专业的住宅部品认定中心对部品的外观、质量、安全性、耐久性、使用性、易施工安装性、价格等进行综合审查,公布合格的部品,并贴“优良部品”标签,设定一定的有效期。经过认定的住宅部品,政府可强制要求在保障性住宅中使用。优良住宅部品认定制度建立,可逐渐形成住宅部品优胜劣汰的机制,是提高部品质量和建筑产品质量,推动住宅产业和住宅部品发展的一项重要措施。

2.2.6对传统作业方式加以限制采取措施,有步骤、有计划、有区域地对传统建造方式加以限制,例如在一定阶段,一定区域内,仿照香港的做法,采用征收建筑废物处置费的形式促使减少建筑垃圾的产生,提高使用预制构件的积极性。在此基础上,渐进式、逐步地加以推进。另外在装配式建筑的产业化生产方式中,应大力推广信息化技术,推进住宅工业化建造与信息化的深度融合,以保障性住房建设材料部品采购信息平台为基础,建立住宅工业化信息技术与管理系统,包括建立建筑部品部件的编码标识规范与体系等,逐步实现对建筑部品部件全生产过程、全寿命周期的跟踪监测,完善质量追溯机制。

2.3社会宣传方面

需要加大预制装配式建筑以及示范项目的宣传,如打造公益性教育宣传基地,让老百姓实实在在感受到PC建筑带来的成效,感受到建筑质量提升、科技含量提升、住宅保值增值带来的实惠。

3结语

篇4

关键词:混凝土装配式建筑;保障性住房;标准化;模数化;工业化生产

中图分类号:TU241.92

文献标识码:A

文章编号:1008-0422(2012)06-0140-05

1 前言

保障房建设是当前重要的民生工程,牵涉到亿万居民的切身利益。社会意义和政治意义都非常深远,所涉及的方面很多、政策性很强,需投入的资金量巨大、运转周期长。因此从政府的角度出发,把保障房的建设办好是头等大事。

住宅建筑工业化生产是住宅生产方式的变革,推动预制装配式结构住宅产业化,是住宅建设的发展趋势,是实现节能减排、发展低碳经济的必然需求。当今世界,能源紧张,节能减排已是全球共同的话题,建筑的工业化势在必行。

装配整体式混凝土结构运用在住宅建筑中,通常有装配式框架体系、装配式混凝土框架—剪力墙体系、装配式剪力墙体系。根据闵行浦江基地的实际工作经验,本文仅对装配式混凝土框架—剪力墙结构体系在保障性住房中房型设计上的运用进行讨论。

2 装配式建筑简述

装配整体式混凝土结构是由预制混凝土构件或部件通过钢筋,连接件或施加预应力加以连接并现场浇筑混凝土而形成整体的结构,又简称为预制装配式结构(precast concrete,PC结构)。按照此工艺建造的建筑,称为装配式建筑,也可称为PC建筑。装配整体式混凝土结构是工业化住宅的理想结构体系。

2.1装配式建筑的特点

1)预制构件表面平整、外观美观、尺寸准确,建筑物的质量明显提高;

2)施工方便,模板和现浇混凝土作业减少,预制楼板无需支撑,叠合楼板模板较少;

3)建造速度快,对周围的环境影响小;

4)预制结构在设计和生产时还可以充分利用工业废料,变废为宝,以节约资源和其他材料。

2.2装配式建筑的要求

我国建筑行业一直走的是粗放型的发展道路,标准化缺失,模数化没有真正落实。住宅开发及部品生产标准化概念淡薄,对模数协调理论不重视。

我们号召向制造业学习,像造汽车那样造房子,向机械行业、计算机行业学习。学习他们的标准化、模数化及模块化,结合建筑行业的实际,解决难以标准化的问题。

装配式建筑一定要用标准化、模数化、模块化的理念进行设计。

3 装配式建筑在保障性住房中运用的可行性

3.1保障性住房的社区规模大、易形成规模效应,适合住宅工业化的推行

上海市政府为了加快推进全市配套商品房的建设、解决城市低收入住房困难家庭的住房问题、完善现有的保障性住房建设体系,积极部署规划了多个大型居住社区保障房建设是当前重要的民生工程。市政府规划了顾村、泗泾、浦江、三林、周康航等多个保障房的大型居住社区。每个大型居住社区的规模都在100~200万平方米左右。只要将其中部分建筑量以装配式建筑的工艺进行设计和建造,就能形成一定的规模效应,对降低建造成本提供了一定量上的保证。现闵行浦江基地,建设单位已将其中的30万m2的住宅,以PC工法的工艺进行建造。

3.2保障性住房的房型面积小、房型式样不多,适合标准化、模块化生产

受政策等各方面的影响,保障性住房的套型建筑面积均不大。经济适用房在90m2以内,公共租赁房在60m2以内。小面积的户型增加了设计难度。但从另一方面讲,由于是小面积的户型,各功能房间仅满足基本功能的需求,户型的变化少,这对推广标准化和模块化是有利的。在实际工程中,保障性住房对个性化的设计要求并不是很高;一个项目中房型的种类基本在3~4种;在建筑设计上退台、错层等的设计手法,很少使用。所以适合工业化设计的要求。

3.3政府政策层面上支持

保障性住房是政府的重大民生工程,政府在政策上肯定是大力支持的。装配式建筑、工业化生产,这与国家产业结构改革、节能减排、原材料的循环利用、提升建筑质量等是密切相连的,政府在政策层面上必定是支持。上海市已经出台了《关于加快推进本事住宅产业化的若干意见》和《关于本市鼓励装配整体式住宅项目建设的暂行办法》。此办法,对于装配式建筑在容积率上给予3%的奖励。

4 保障性住房向工业化、标准化转型

4.1当前保障性住房的设计状况

目前建筑的建造模式以现场浇筑为主。在此建造工艺的前提下,保障性住房的设计存在以下几方面的状况:

1)由于建筑面积小,建筑尺寸的模数化概念不强。例如:主卧室的开间尺寸通常会设计成3.3~3.6m之间,但次卧室的尺寸往往就多种多样了;

2)房型平面凹凸多,体形系数大,对节能不利。为了解决平面凹凸所产生的结构问题,在结构设计时增加了大量的结构连板,这些结构连板在建筑上没有功能要求;

3)有些开发单位过分地追求建筑形象,在立面设计上添加了大量的装饰构件。这些装饰构件通常是没有功能作用的。这与绿色建筑的理念是相违背的。

上述几点情况,是目前保障性住房设计对工业化、标准化建造不利的地方。在国家产业结构调整、节能减排、发展装配式建筑的前提下,保障性住房的设计必须要有所改变和调整。

4.2初步尝试,采用装配式框架—剪力墙体系做户型设计

最初做设计时,在常用的剪力墙户型的基础上,做一些规则化处理。将其改成框架剪力墙的结构形式,预制外墙板挂在梁柱外侧。主要在以下几个方面进行调整:

1)将原先的剪力墙体系调整成框架—剪力墙成体系;

2)主要柱网和剪力墙纵横两个方向基本对齐;

3)东西山墙和北向外墙拉平;

4)内部隔墙尽量对齐;

5)将户型设计成对称的式样,以减少预制构件的种类。见图1。

关于本户型预制及现浇构件的说明:

1)主体框架柱和剪力墙现场浇注;

2)楼板、阳台板和框架梁为叠合构件;

3)护墙板、内隔墙、空调板、楼梯等为预制构件。

按此方案实施预制率为50%,如将框架柱改为预制构件预制率为70%。

经过各方的协同努力后,本方案在闵行浦江基地进行试点实施。从目前实践的情况来看,本方案存在的问题主要是:室内存在凸出的梁柱,与常规的剪力墙户型相比,带来使用上的不方便,北向的次卧室尤为明显;中间套型的起居室偏暗;整体造价较高等。针对上述的问题,我们进行了反思。

1)以成本考量为导向,标准化工作必须先行,且初期不宜追求过高预制率;

2)标准化涉及到可拼装组合的户型、构件拆分等多个方面,只有实现了彻底的标准化才能真正有效的降低成本;

3)实施PC之前需从项目策划、概念设计的源头开始,拿任何已有的现浇体系的住宅改成PC,成本控制的难度会非常大;

4)不能为了预制而预制,应着眼于PC技术体系的成熟和进一步发展;

5)而建立一套自己特色的技术体系则需要长时间的实践和坚持,只有不断改进和优化才能进一步降低成本,将技术的推广应用找最为成熟;

6)PC技术体系不能仅仅为了做住宅;

7)住宅采用PC技术的优势就是每年住宅的建设规模大,传统住宅的户型的诸多变化导致标准化的缺失。

综上所述,在传统户型基础上调整出来的装配式建筑、为了装配式建筑而去装配等的做法是不合适的。要使装配式建筑能在保障性住房中推广,为市场接受,必须在建筑房型平面设计上有一定的改变和突破。

4.3设计提升,在装配式框架—剪力墙体系下户型平面设计转型

由于初步尝试的户型存在一些不足,我们进行了反思。突出标准化、模数化的设计理念。标准为“在一定范围内获得最佳秩序,对活动或其结果规定共同的和重复使用的规则,导则或特征的文件。该文件经协商一致并经一个公认的机构批准。”标准应该以科学技术和经验的综合成果为技术,以促进最佳社会效益为目的。标准化的形式和方法主要是:简化、统一化、通用化、组合化、系列化、模块化。

如某些家具设计最能体现此概念(见图2)。

装配式建筑的设计应该充分体现此理念。结合保障性住房的实际情况,对户型的设计提出了若干原则。

1)装配式框架—剪力墙体系的预制率的高低可调节性大,且此体系还可以用于办公、商业、学校等一系列的公共建筑中,市场前景广阔。因此,新的户型设计依旧选用装配式框架—剪力墙体系。

2)如果是大空间的建筑,房间内存在凸梁凸柱对建筑的使用功能影响不会太大。但保障性住房的房间面积小,凸梁凸柱的影响不能不考虑。提出将梁柱外凸到室外,以减弱凸梁凸柱对室内的影响。

3)建筑尺寸尽量统一,从而可以较少预制构件的种类和规格。通过构件之间不同的组合来达到各种户型的使用要求。

4)厨房、卫生间、阳台等小构件尺寸尽可能一致。

在上述原则的指导下,提出了以下的户型设计(见图3)。

此户型构件的种类少,大部分的构建是以6.6m和3.3m为基本尺寸。平面规则,基本没有凹凸,体形系数小,对节能有利。柱网规则,纵横两个方向均能对齐,对结构受力有利。没有凹口,对房间采光有利。梁柱外凸,减少了结构构件对平面的影响。此户型设计成一房、二房、三房,三种不同户型的组合形式,满足了保障性住房的基本功能需求。户型单元之间可分可合(见图4、图5)。

此户型的建筑构(部)件可拆分为:交通核剪力墙部分、楼梯、框架柱、框架梁、护墙体、阳台、楼板、空调板等。剪力墙为现浇构件、楼板和阳台为叠合构件、其它的均可做成预制构件。可根据工程实际情况,自主选择预制构件。调整预制率的高低比较方便(见图6)。

4.4户型的可延展性设计

仅一种户型是不可能满足市场的需求。在上述对装配式建筑的认识、实践和设计原则的指导下,提出了一系列的户型设计方案。同样的建筑构件,通过不同的组合,再配以不同的现浇的交通核,来满足不同住宅需求。让装配式建筑在保障房中实现:简化、统一化、通用化、组合化、系列化、模块化。

在此,衍生出来了三种系列的户型平面图,如下:

A系列:由三户组成一个单元,开间模数3300,进深模数4500。通过现浇交通核的不同,来满足11~24层的户型要求(见图7、图8、图9)。

B系列:由四户组成一个单元,开间模数3300,进深模数3300和3600。通过现浇交通核的不同,来满足11~24层的户型要求(见图10、图11、图12)。

C系列:由四户组成一个单元,开间模数3300,进深模数由三种。通过内天井来实现中间户型厨卫等房间的通风和采光。此设计建筑进深大,有利于节约用地(加图13、图14、图15)。

通廊式户型(见图16)。

上述系列的房型都体现了标准化、模数化、系列化的概念。户型平面规整,有利于建筑节能。但建筑的进深不大,对节约土地不利。如果能提倡暗卫生间,那对装配式建筑的户型设计是非常有利的。既可以减少凹凸和内天井,又能加大建筑进深。小面宽、大进深的建筑可以节约土地。

4.5装配式建筑立面设计

装配式建筑的立面设计同样应体现标准化、模数化的理念。在二进制的计算机领域里“0”和“1”创造了数字世界,简单却拥有无限可能。在做立面设计时可以借鉴这个概念。“0”可以看做装配整体式混凝土结构,“1” 可以看做标准化、模数化的通用部件。两者相结合,并以不同的排列和组合来达到立面设计的变化与同一性。

上述建筑户型的立面上已经存在有四种元素——柱、梁、板、阳台(栏杆)。此四种元素是建筑的基本构件。现代住宅建筑中通常会在空调板外加百叶,来隐蔽空调室外机。因此,立面上总共有柱、梁、板、阳台(栏杆)、百叶共五种元素。通过五种元素的不同组合方式、柱和墙面的颜色和材质的变化,来到达立面设计的标准化、模数化、多样化(见图17)。

4.6装配式建筑相关构造示意图

住宅窗户损失的热量占到总量的接近一半,增强外窗的节能措施将起到很好的作用。PC墙板预埋窗框,解决了窗框与墙体之间的气密性问题;凸梁凸柱的结构形式,增加了南向外窗的遮阳效果,形成一个天然的外遮阳效果。夏季高太阳方位角的直射强光被凸梁凸柱遮挡,冬季低太阳方位角的光线可以直射入室内,增强户内得热效果(见图18)。

墙板竖向上下端与结构体连接处构造见图19。

标准墙板标准墙板与立柱连接处构造见图20。

标准墙板水平连接处构造见图21。

5 结语

在我国20世纪50~60年代,混凝土装配式建筑曾经推广过。但由于技术等各种原因,被市场所淘汰。经过几十年的发展,如今混凝土装配式建筑的技术在国外已经达到了很高的水平,但国内发展较慢。在经济和产业面临转型之际,混凝土装配式建筑必定会迎来大发展的时期。保障性住房是国家重大的民生工程,混凝土装配式建筑对国家的产业转型,节能减排等有着积极的意义。两者如能完美结合,必定是利国利民的好事。

参考资料:

[1]中国建筑文化中心编.编委:于华 史健等.保障性住房设计图集.江苏人民出版社 2011.6

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关键词:装配式建筑;预制;施工;发展

一、装配式建筑的结构形式和施工方法

砌块建筑:用预制的块状材料砌成墙体的装配式建筑,适于建造低层建筑,提高砌块强度或配置钢筋,还可适当增加层数。砌块建筑适应性强,生产工艺简单,施工简单方便,造价低,还可利用地方材料以及工业废料。建筑砌块有小型、中型、大型之分:小型砌块适于人工搬运和砌筑,工业化程度较低,灵活方便,使用较广;中型砌块可用小型机械吊装,可节省砌筑劳动力;大型砌块现已被预制大型板材所代替。砌块有实心和空心两类,实心的较多采用轻质材料制成。砌块的接缝是保证砌体强度的重要环节,小型砌块还可用套接而不用砂浆的干砌法,可减少施工中的湿作业。

板材建筑:由预制的大型内外墙板、楼板和屋面板等板材装配而成。它是工业化体系建筑中全装配式建筑的主要类型。板材建筑减轻结构重量,提高劳动生产率,扩大建筑的使用面积和抗震能力。板材建筑的内墙板多为钢筋混凝土的实心板或空心板;外墙板多为带有保温层的钢筋混凝土复合板,也可用轻骨料混凝土、泡沫混凝土或大孔混凝土等制成带有外饰面的墙板。建筑内的设备常采用集中的室内管道配件或盒式卫生间等,提高装配化的程度。大板建筑的关键是节点设计。在结构上保证构件连接的整体性。在防水构造上要妥善解决外墙板接缝的防水,以及楼缝、角部的热工处理等问题。大板建筑的主要缺点是对建筑物造型和布局有制约性较大;小开间横向承重的大板建筑内部分隔缺少灵活性。

盒式建筑:从板材建筑的基础上发展起来的一种装配式建筑。建筑工厂化程度很高,现场安装快。不但在工厂完成盒子的结构部分,内部装修和设备也都可安装好,甚至连家具、地毯等皆安装齐全。盒子吊装完成、接好管线后即可使用。盒式建筑的装配形式有:全盒式、板材盒式、核心体盒式、骨架盒式

骨架板材建筑:由预制的骨架和板材组成。其承重结构一般有两种形式:一种是由柱、梁组成承重框架,再搁置楼板和非承重的内外墙板的框架结构体系;另一种是柱子和楼板组成承重的板柱结构体系,内外墙板是非承重的。常用于轻型装配式建筑中。骨架板材建筑结构合理,可以减轻建筑物的自重,内部分隔灵活,适用于多层和高层的建筑。

钢筋混凝土框架结构体系:骨架板材建筑有全装配式、预制和现浇相结合的装配整体式两种。这类建筑的结构具有足够的刚度和整体性的关键是构件连接。柱与基础、柱与梁、梁与梁、梁与板等的节点连接,应根据结构的需要和施工条件,通过计算进行设计和选择。

升板和升层建筑在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。升板建筑施工时大量操作在地面进行,减少高空作业和垂直运输,节约模板和脚手架,并可减少施工现场面积。升板建筑多采用无梁楼板或双向密肋楼板,楼板同柱子连接节点常采用后浇柱帽或采用承重销、剪力块等无柱帽节点。升板建筑一般柱距较大,楼板承载力也较强。

二、装配式建筑实现建筑部件化、建筑工业化和产业化

在日益紧张的能源与环境形势下,城市建设模式和建筑业发展方式正在加快转型。绿色建筑是一场建筑业的工业化绿色革命,体现在建筑节能、装配式住宅和低碳实践区等方方面面,是一个全产业链体系的概念。特别是装配式住宅,区别于传统的人工建造方式,是一种标准化、工业化的建筑生产模式,可以实现“像造汽车一样造房子”。推动建筑工业化,可以将建筑的非承重部分所有配件在工厂流水线上进行标准化加工预制,之后再在建筑工地上进行配件的装配,把原来的建筑工人转变为机械操作工人,实现无粉尘作业,大大节约人力、时间和能耗成本,又可以提高建筑质量。

随着建筑工业化的要求,世界发达国家都把建筑部件工厂化预制和装配化施工,作为建筑产业现代化的重要标志。装配式建筑工业化是世界性的大潮流和大趋势,同时也是我国改革和发展的迫切要求。在我国建材工业和建筑业已成为国民经济的基础产业和支柱产业。传统建筑方式人们开始逐渐发现已经不再完全符合时代的发展要求。对于日益发展的我国建筑市场,现浇结构体系所存在的弊端趋于明显化。面对这些问题,结合国外的建筑工业化成功经验,我国建筑行业必将掀起装配式建筑工业化的浪潮,使其发展进入一个崭新的时代,并将促进建筑领域生产方式的巨大变革。。所生产的产品可以根据建筑需要,在工厂加工制作成整体墙板、梁、柱、叠合楼板等构件,并可在构件内预埋好水、电管线、窗户等,还可根据需要在工厂将墙体装饰材料制作完成。

装配式建筑构件在工厂生产,有固定的模具,使产品精度高,产品更加标准化、规范化、集成化,而且技术标准易于统一,即以模数化构建标准化;由于装配式建筑构件标准化、工厂化生产,运送到工地就可以装配施工,可以像设备安装一样进行现场安装,即以标准化推动工业化;工业化不断发展摸索过程中,逐渐形成装配式结构体系,即以工业化促进产业化。装配式建筑是绿色、环保、低碳、节能型建筑。装配式建筑施工技术使施工现场作业量减少、现场工人就可以大大减少,使施工现场更加整洁并大大节约了人力资源。装配式建筑由干式作业取代了湿式作业,现场污染与建筑垃圾大大减少。同时可以提高施工效率,进而又缩短了工期。另外在建筑拆除后,大部分材料可以回收利用。因此装配式建筑低碳、节能。装配式建筑需要的构件一般在工厂车间生产,不受季节限制,特别有利于冬季施工。装配式建筑抗震性能高、耐火性好、隔音效果好。装配式建筑偏差减小,精确度大大提高。

装配式建筑,采用大开间灵活分割的方式,分割成大厅小居室或小厅大居室,其核心问题就是要配套相应的轻质隔墙,而轻钢龙骨配石膏板或其它轻板恰恰是隔墙和吊顶的最好材料。使用不燃或难燃材料,防止火灾的蔓延或波及;大量使用轻质材料,降低建筑重量,增加装配式的柔性连接,长期使用不开裂、不变形、不褪色;为厨房、厕所配备各种卫生设施提供有利条件,改扩建、增加新电气或通讯设备创造可能性。

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【关键词】预制装配式混凝土结构(PC)、预制混凝土构件、住宅建筑、住宅产业化、工业化

中图分类号: TU37 文献标识码: A

预制装配式混凝土结构(简称PC)(PrefabricatedConcrete 缩写),其工艺是以预制混凝土构件为主要构件,经装配、连接,结合部分现浇而形成的混凝土结构。PC工程在当今世界建筑领域中,作为新兴的绿色环保节能型建筑在海外得到较普遍运用。

一、预制装配式混凝土结构的特点

现浇混凝土结构体系施工,从搭脚手架、支模、扎筋、到混凝土浇筑,多数工作由手工劳动完成。现浇混凝土结构现场施工存在着:噪声扰民,粉尘污染;模板周转材料消耗大;施工人员多,手工劳动多,劳动强度大,且熟练程度要求较高;施工速度慢,建设周期长,受自然条件影响大;混凝土外观及内在质量控制难;现场的建筑材料浪费严重等缺陷。预制装配式混凝土结构技术与传统建造方式相比,具有以下优点:

1、可以用各种轻质隔墙分割室内平面,房间布置可以灵活多变。

2、施工方便,模板和现浇混凝土作业很少,预制楼板无需支撑,叠合楼板模板很少。采用预制及半预制形式,现场湿作业大大减少,有利于环境保护和减少施工扰民,更可以减少材料和能源浪费。

3、建造速度快,对周围生活工作影响小。

4、建筑的尺寸符合模数,建筑构件较标准,具有较大的适应性。预制构件表面平整、外观好、尺寸准确、并且能将保温、隔热、水电管线布置等多方面功能要求结合起来,有良好的技术经济效益。

5、预制结构工期短,投资回收快。由于减少了现浇结构的支模、拆模和混凝土养护等时间,施工速度大大加快,缩短了投资回收周期,减少了整体成本投入,具有明显的经济效益。

二、预制装配式混凝土结构的发展

装配式钢筋混凝土结构是我国建筑结构发展的重要方向之一,它有利于我国建筑工业化的发展,提高生产效率节约能源,发展绿色环保建筑,并且有利于提高和保证建筑工程质量。同时,装配式结构可以连续地按顺序完成工程的多个或全部工序,从而减少进场的工程机械种类和数量,消除工序衔接的停闲时间,实现立体交叉作业,减少施工人员,从而提高工效、降低物料消耗、减少环境污染,为绿色施工提供保障。另外,装配式结构在较大程度上减少建筑垃圾 ,如废钢筋、废铁丝、废竹木材、废弃混凝土等。

在二十世纪末期,预制装配式混凝土结构已经广泛应用于工业与民用建筑、桥梁道路、水工建筑、大型容器等工程结构领域,发挥着不可替代的作用,预制混凝土结构已经在全世界普及。

三、预制装配式混凝土结构在住宅建筑中的应用

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关键词:住宅工业化,装配式建筑,密封胶,耐久

1 概述

在我国住宅建设中,混凝土结构大都采用现浇体系。虽然该施工方式技术成熟,但同时也普遍存在高能耗、高污染、科技含量低等问题。在“低碳经济”、“绿色建筑”等新兴概念的引导下,改革住宅建造方式,推进住宅建筑工业化,发展预制装配式住宅已成为我国住宅建筑发展的必然趋势[1-4]。根据经验表明,与传统混凝土现浇建造方式比较,装配式建筑可节水80%左右,省材20%以上,减少建造垃圾约80%,综合节能70%,降低后期维护费用95%左右。同时,可减少施工场地占用,提高土地利用效率。

所谓装配式工业化住宅,就是将住宅建筑分成多个单元或构件,其中的主要构成部分(墙体、梁、柱、楼板以及楼梯等)均在工厂生产,然后运到工地,然后将预制混凝土构件在现场进行装配化施工建造[5]。利用预制构件吊装的建筑,除了满足安全性之外,还需要满足建筑的一般要求,如外观、防火、防水等。而这其中,工业化住宅的防水设计和材料选择成为国内研究的重大课题。

工业化建筑预制外墙接缝的防水一般采用构件防水和材料防水相结合的双重防水措施,防水密封胶是外墙板缝防水的第一道防线,其性能直接关系到工程防水效果[6],这就要求在实施工业化建筑时,需要选择专业的、具有针对性的防水密封材料。

根据JGJ1-2014《装配式混凝土结构技术规程》和四川省《装配整体式住宅建筑设计规程》的要求,预制外墙接缝密封胶必须与混凝土具有良好的相容性,较好的位移能力及防水、耐候、低温柔性等功能,同时需要满足相应的国家和行业的标准要求。

2 装配式建筑用密封胶的性能要求

2.1 粘接性

对于密封胶来说,对基材的粘接性始终是最重要的性能之一。对于装配式建筑所用的基材亦是如此。目前,市场上所用的PC板片大多数为混凝土板,因此需要接缝用密封材料对混凝土基材有很好的粘接性能。

对于混凝土材料,普通的密封胶在其表面的粘接性是不易实现的,这是因为:

(1)混凝土是一种多孔性材料,孔洞的大小和分布不均匀不利于密封胶的粘接;

(2)混凝土本身呈碱性,特别是在基材吸水时,部分碱性物质会迁移到密封胶和混凝土接触的界面,从而影响粘接;

(3)PC板片在车间预制生产的末端,为了脱模会采用脱模剂,而部分脱模剂残存在PC板片的表面,也使密封胶的粘接受到挑战。

为了保障接缝密封胶对预制板块的粘接性,首先在施胶之前需要将粘接表面的灰尘处理干净,且保持干燥;同时在选择预制建筑接缝密封胶时,需将以上影响粘接的因素考虑在内,选择一款适合混凝土基材的密封胶。

硅宝科技在考虑了混凝土材料本身特性情况下,研制的专利产品硅宝668混凝土建筑接缝用硅酮密封胶可以对混凝土实现良好粘接(表1),从而为装配式建筑的防水密封提供了保障。

2.2 力学性能

混凝土板片接缝中采用的密封胶,除了要求粘接性之外,胶体本身的力学性能也非常重要。这是因为混凝土板片会随着温度的变化产生热胀冷缩,以及建筑物会因风压和地震等产生轻微震动,因而混凝土接缝会随之产生位移。根据四川省《装配整体式住宅建筑设计规程》的要求,“外墙接缝宽度设计应满足在热胀冷缩及风荷载、地震作用等外界环境的影响下,其尺寸变形不会导致密封胶的破裂或剥离破坏的要求。在设计时应考虑接缝的位移,确定接缝宽度,使其满足密封胶最大容许变形率的要求”[7]。除此之外,现行的一些国内外建筑用密封胶的标准也对力学性能有所规定,如表2所示。

表3给出了按照行标JC/T881测试的硅宝668产品的部分力学性能,从结果可以看出,硅宝668混凝土接缝用硅酮密封胶属于25级LM产品,完全满足国内外对于接缝密封材料的要求。对于一般建筑规程要求的10至35mm混凝土接缝来说,良好的位移能力和弹性恢复率能够保障密封胶的应变适应性和完整性,可以用于预制混凝土接缝防水密封。

2.3 耐候性

在JGJ1-2014《装配式混凝土结构技术规程》中,明确表示建筑接缝防水密封材料应选用耐候性材料。如果材料选择不当,则会影响密封胶使用寿命。轻则几年之后密封胶出现开裂,造成漏水;严重则甚至使装配后不久就出现密封胶失效,影响建筑物的安全。

对于硅宝668硅酮密封胶来说,在耐候性方面拥有明显的优势,这主要是由其分子结构决定的。在常用的密封材料中,聚氨酯的主链为C-O键,C-C键和C-N键,其中C-C键的键能约为348kJ/mol;硅酮密封胶的主链化学键则为Si-O键(键能对比图1所示),键能大约为445kJ/mol。而宇宙中辐射到地球表面的最强紫外线波段处于UVB,其波长典型值约为300nm。根据得知,其能量为399kJ/mol。

也就是说,照射到地球表面能量最高的紫外线不足以破坏硅酮密封胶的Si-O主链结构,保证了其良好的耐紫外性能。与之相反,该紫外线能量可以破坏聚氨酯的主链结构,导致其在使用一段时间过后,会出现不同程度的开裂,从而造成漏水,影响使用效果。

2.4 低温柔性

由于我国幅员辽阔,纬度跨度较大,从海南到黑龙江的温差也较大。因此,预制建筑板片接缝用密封材料也要具备温度适应性及低温柔性。

对于硅酮密封胶来说,其分子结构上的Si-O键较长,且硅原子上的甲基间距比较大,因此可以自由的进行旋转。此外,甲基上的氢原子在低温下有很高的运动性,这种运动主要围绕Si-C键旋转;而且氢原子占据的空间自由体积大,与临近分子间距大,分子间作用力小。这些化学结构上的特点都使得硅酮密封胶具有良好的低温柔性。

测试结果表明,硅宝668表面无龟裂,仍具备良好的弹性,证明其在低温下性能保持良好。此外,根据表3的测试结果来看,硅宝668混凝土接缝用硅酮密封胶在经历-20℃条件的测试,拉伸模量为0.4MPa,满足JC/T 881-2001的要求,从而仍起到完好的密封防水作用,保证了整个密封系统不受破坏,使得整个建筑物的使用寿命得到保障。反之,若采用了模量高、硬度大的密封胶或耐低温性能差的密封材料,则会在极寒温度条件下发生开裂,导致漏水,从而影响建筑物的安全。

3 结语

装配式建筑是建筑模式的发展趋势,在整个系统中密封胶的选择将成为装配式建筑防水的关键环节。为了保障整个建筑体系的防水效果,要求密封胶必须具备对混凝土有良好的粘接性,优异的力学性能,极佳的耐候性以及低温柔性。根据测试,硅宝668混凝土接缝用硅酮密封胶可以满足以上要求,并在实际案例中为装配式建筑提供可靠的防水密封解决方案,保障装配式建筑的长久安全及使用寿命。

参考文献

[1] 赵志缙,李庆梅. 我国建筑安装施工技术的进步[J]. 施工技术,2002,31(5) : 1-4.

[2] 严薇,曹永红,李国荣. 装配式结构体系的发展与建筑工业化[J]. 重庆建筑大学学报,2004,26(5) : 131-135.

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[5] 张苏苹.装配式工业化住宅应用实例[J],山西建筑,2012,38(6):3.

篇8

关键词:装配式装修技术;施工要点;EPC模式

目前,我国传统装修行业因工程质量参差不齐、环境污染严重、维修翻新困难等问题,逐渐成为关注焦点。装配式装修的兴起与发展,便是人们对于居住环境和装修工程日益严苛的要求之下产生的必然结果,显示了装修行业未来的趋势和发展方向。在传统装修工艺已走入瓶颈的背景下,装配式装修技术将使我国装修行业乃至房屋建筑行业的施工速度及工程质量进入一个新的时代[1]。本文在工程实践基础上,对装配式装修技术进行剖析,总结其优劣势,并对装配式装修行业发展提出发展建议。

1工程实践

1.1工程概况

某地块工程位于厦门市同安区滨海西大道以东,西福路以南,建设有4栋18~26层高层住宅项目,建筑结构形式为框剪结构,层高2.9m。该项目共包含5个户型,均采用装配式装修技术,装饰装修建筑面积约为55640m2。该工程是“厦门市装配式建造(装配式装修)试点项目”,装配式装修技术应用内容主要包括:户内装配式隔墙系统安装、装配式墙面系统安装、水电暖通施工、装配式吊顶系统安装等。

1.2装配式装修技术应用情况

(1)装配式吊顶系统与传统石膏板吊顶或木作吊顶不同,该工程的装配式吊顶采用组合式集成技术、独立支撑框架,面层则采用单元式拼接面板和不同造型跌级、灯槽和装饰线条,以满足造型选择多样的要求,如图1所示。同时,龙骨与饰面集成安装,可实现安装效率高,质量可控,满足高度集成、A级防火、多变造型、无醛等特点。(2)装配式墙体系统该工程装配式墙体系统包括墙面及隔墙系统,通过基板结合饰面膜的集成制造工艺和施工现场卡扣式拼装,最大限度减少了施工现场湿作业的工序,减少甲醛排放。而传统墙体装修需在剪力墙或砌体上进行抹灰、腻子、胶黏剂、乳胶漆/壁纸/墙布/木饰面等繁杂工艺,这些繁杂的工艺工序对建设单位及总承包单位项目管理水平提出了极高的要求[2]。工程装配式墙面系统采用防气泡膜压技术包覆工艺和一体式阳角结构,可有效避免墙面开裂、空鼓、阳角缺棱掉角等传统装修的质量通病。同时,标准模块墙板间形成工艺缝,可起到一定的装饰作用,如图2所示。(3)装配式地面系统本工程装配式地面采用无机材料加合成高分子复合实木木皮制成,在保证传统实木地板的效果同时,产品内部不产生任何缺陷,低含水率、低膨胀率,零甲醛,安全环保。针对北方供暖需求和南方区域消费者对瓷砖地面的喜好,装配式地面系统可逐浙衍生出地面调平结合地暖模块和地砖超薄铺贴的两种不同的施工工艺,如图3所示。(4)装配式厨卫系统目前,装配式卫浴系统普遍采用一体式防水底盒,结合墙面框架与面层的结构式防水技术,可彻底解决传统施工卫生间漏水痛点。此外,独立支撑框架结构和大板块墙面装配技术,防水基板复合表面瓷砖,在实现传统高档瓷砖效果的同时,也解决了传统卫生间装修安装效率低、瓷砖空鼓破裂、维护难度大等问题。在厨房场景中的应用,装配式装修则更侧重于墙面与水电集成技术,通过一系化设计,综合考虑橱柜、厨具及厨房家具的形状、尺寸及使用要求。(5)水电集成系统本工程通过装配式吊顶、墙体、地面、厨卫等系统的协调设计,充分利用空腔走管,从而实现水、电、暖通、智能化等设备系统管线与主体分离,预先排布,减少墙地面开槽预埋的高污染作业,同时也能使后期在使用阶段的检修工作更加方便轻松。

1.3装配式装修工程施工要点

(1)测量放线装配式装修工程的测量放线一方面是要校核现场尺寸与设计图纸的误差,另一方面需针对门窗口、地坪做法、墙面装饰层厚度、墙面挂板分格尺寸、吊顶部位、吊顶高度等的精确尺寸进行定位放线,并以此作为装饰施工和加工订货的依据。相较于传统装修的边施工边调整,装配式装修的工业化加工、模块化安装方式,对施工前期的测量放线工作提出了更高的要求,且始终贯穿于整个施工过程中,成为确保装配式装修工程质量不可缺少的工作。(2)水电工程安装本工程给水系统水管连接方式为快插入式连接,卡锢式紧锁,可做到不泄露、防震、防热胀冷缩,使用安全,耐用可靠。同时,操作简单方便,无需加工螺纹或依赖管的壁厚进行连接,避免了难以控制的人为因素,是目前最简便的给水系统施工方法之一。在本工程电气布线过程中,特别需注意的是在顶面转隔墙布线时,装配式装修利用隔墙-吊顶软管转接模块,实现隔墙与吊顶内的线槽连接。将隔墙线槽根据施工图定位准确插入隔墙空腔内,固定线槽,后在隔墙线槽出线处及底盒安装处开孔。(3)装配式吊顶系统安装本工程的吊顶系统为中央下沉式双跌级吊顶系统。首先,需在地面上组装第一层跌级立框,后进行整体吊装,二级跌级则是通过顶挂角钢吊挂。而后,中央下沉式跌级是在地面上拼接平面板,用吊挂件将方钢钉接到平面板上,立框板围合组装,组装平面板拼接成整框。(4)装配式墙面系统及隔墙系统安装针对本工程的剪力墙,装配式墙面系统的安装需根据墙面放线。先将调平组件紧贴墙面,后检查竖龙骨外表面平整度,通过调平组件对竖龙骨进行调平后固定。墙饰面板由阴角处开始,根据编号逐一向外安装。窗套、门套等收口位置时,采用自攻螺丝固定。最后通过窗套、门套、踢脚线等作收口处理。装配式隔墙的施工过程中,技术难点主要体现在安装顺序及非标隔墙组件的处理。隔墙组件的安装顺序,应遵循尽量减少非标隔墙组件的原则,预先做好排版,将收口放在门洞位置。而当遇到非标隔墙组件时,须对标准隔墙组件进行裁切,并连接配套的侧封边卡件,使裁切后的隔墙板依旧可以跟安装龙骨、侧封边进行卡接,如图4所示。

2装配式装修技术利弊分析

2.1装配式装修优势

综合应用以上装配式装修技术的工程应用实践,相较于传统装修行业,装配式装修技术的优势突显,主要包括以下几个方面。(1)节能环保装配式的核心理念,即为减少施工现场的湿作业。装配式装修通过管线分离,面板工厂生产现场拼装等方式实现干作业。同时,深化设计及工厂预制使得装修阶段所产生的建筑垃圾大幅减少。从以上两个方面来看,与传统装修方式相比较,装配式装配单位面积的环境污染显著下降,节能环保特性突出[2]。(2)减少人工成本传统装修涉及包括瓦工、泥水工、木工、油漆工等数十个工种,而装配式装修只需专业安装工人,工作环境好、操作简单。在当今人口老龄化加剧,建筑业一线作业人员严重不足的情况下,装配式装修无疑在很大程度上解决了企业招工难的问题。同时,工种的简化,也带来了人工成本的节约和管理人员人工成本的降低。(3)降低首检缺陷率,工程质量可靠装配式装修重要特点之一,是通过工业化生产来解决传统装修高度依赖工人个人操作水平的问题,规避了人工操作的随机偏差,实现了整体过程稳定可靠,进而提高整体装修品质标准,用过程精品来实现结果优秀。对比装配式精装和传统装修的验收检验,工种及工序的简化,使得装配式装修的首检缺陷检出率比传统住宅精装修下降近一半。装配式装修通过做好事前和事中控制,把事后修补返工损失减少到预期范围,确保了工程质量可靠。(4)缩短工期在工期方面,一方面由于装配式装修的深化设计以及构配件生产可与工程主体土建施工的同步进行,结合铝合金模板快拆体系,可实现N-10层左右的装修工程穿插作业,有效节约了工程整体工期。另一方面,从单套施工来看,以60m2的两居室为例,若使用传统装修,装修工期至少1个月,而若采用装配式装修,3位安装工人耗时10d即可交付。工期的缩短,使得各参建方的资金成本和时间成本有效节约。

2.2装配式装修技术存在问题

装配式装修技术作为行业新热点,无疑还存在一些问题:(1)尚未形成统一的技术体系现阶段,我国的装配式装修技术系统呈现出若干企业各自为营、各自研发的状态,在技术上和组织上缺乏有效的集成和整合,未形成统一的技术体系,难以发挥技术应用的综合效益。因此,各企业应在各自特色发展的基础上,大力推进全行业成套统一的技术体系,互联互通,使这个新兴的行业健康发展,更具活力。(2)工程造价偏高在未形成完善的产业链及市场的情况下,造价偏高,无疑是目前装配式装修技术推广过程的最大的阻碍。目前,商品房的装配式装修成本,约2500元/m2以上的室内装修预算,才能逐渐显示出其品质优势,才能满足购房者对装修品质的要求。当然,若综合考虑当前人工费的逐年上涨、工期缩短、后期维修费用减少以及政府政策优惠等多方面因素,装修式装修的综合效益不可估量。

3装配式装修行业发展建议

3.1标准化体系建设

现阶段装配式装修造价偏高的根本原因之一,是每个项目每一户型需单独开模,无法做到一次开模全面供应。装配式装修行业亟需建立统一的边界条件、接口技术、几何尺寸等技术规则,运用标准化手段提高部品的通用率和互换率,打通各企业间壁垒,实现在全产业链上适用的标准体系。通过形成标准化、模数化的设计标准,建立部品模块库,并通过统一模块,变化组合等满足市场多层次需求。

3.2应用EPC模式

在现今装配式装修技术体系尚未成熟的背景,工程整体管理模式更显重要。采用何种管理模式,直接影响装修式装修能否最大程度发挥优势。通过EPC(设计采购施工一体化)总承包管理模式,可实现工程全过程一体化管理,有效优化整合资源。由工程总承包单位统筹组织设计、生产、施工、运维等环节,并对实施过程中发生的问题快速反应。在EPC总承包管理模式下,在设计阶段即可解决目前项目设计与施工相脱节的痛点。前期设计阶段即综合考虑生产、施工的需求,通过对装修图纸深化设计,反向调整建筑方案、主体土建开间轴线尺寸,以优化节点、实现标准化生产,进而降低项目成本。在生产阶段,EPC总承包管理模式可按照前期深化拆分图纸,严格把控生产质量,配合施工进度及方案,深入控制生产顺序及速度,从而提高生产效率,节约成本。施工阶段,EPC总承包管理模式可在土建施工时,即严格控制关键部位施工精度,以满足装配式装修实施的基本要求,在安装过程中,应根据现场情况实时调整生产方案,避免浪费。

3.3BIM技术深度应用

装配式装修技术的顺利实施,无法离开BIM(建筑信息模型)技术的深入应用。通过BIM技术,对项目从主体阶段到装修阶段的正向设计,建立标准部品模块系统,整合产业链,实现项目全生命周期全信息化工作流程,全信息化测算、自动预警、智能审查、精准计算、无缝对接生产。应使用标准化模块正向设计、BIM深化模型快速出图出清单,缩短设计深化周期。在运维过程中,BIM技术更是能发挥巨大优势。依托BIM搭建的项目运维系统,让项目运维管理人员直接获取各部品部件设计施工过程中的信息,包括材料、尺寸、类型、安装位置、生产日期、生产单位、生产安装验收过程等信息,以实现装配式装修快速维修更新。

4结语

综上所述,装配式装修技术是行业的发展方向。其具有节能环保、质量可靠、减少人工成本、缩短工期等优点,能促使其不断推广和发展。同时,由于装配式装修技术系统不完善、设计标准程度低、行业管理不成熟等原因,造成装配式装修工程整体造价偏高,制约着装配式装修技术的发展。因此,装配式装修行业必须推进具有前瞻性的标准化体系建设、EPC总承包管理模式的推广,以及BIM技术的全过程深入应用,实现设计、生产、施工、维护阶段建筑全生命周期的一体化管理,发挥产业集成优势,节约资源能耗,进而推动我国装配式装修技术的推广及发展。

参考文献

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[2]王宇平.装配式装修与传统装修的比较[J].砖瓦世界,2020(03):142.

篇9

关键词:装配式建筑;工程管理;BIM技术

装配式建筑所使用的构件可以预先在工厂完成预制,运输至施工现场只需要对预制构件加以吊装与拼装即可。与传统的建筑形式相比,装配式建筑的应用优势十分凸显,但在施工过程中也有一些值得非常注意的要点,尤其是装配式建筑工程管理过程中极易受到诸多因素的影响。总的来说,装配式建筑工程管理过程中所受到的影响因素主要有四个方面,即设计因素、生产因素、协同因素和人为因素,均会对装配式建筑的工程管理效率与质量造成很大的影响。考虑到这些因素对装配式建筑工程管理质量影响较大,因而务必积极落实项目管理工作。

1装配式建筑的应用优势

作为建筑行业一种发展快速的建筑形式,装配式建筑的应用优势是十分显著的,直接革新了传统的建筑形式,对建筑行业的影响是十分巨大和深远的。总的来说,装配式建筑的应用优势集中体现在以下:可有效提升施工质量:装配式建筑所使用的构件均由工厂预制完成,在预制阶段可以严格按照标准数据来生产,因而可以最大限度避免一些施工质量问题,比如可避免墙体开裂。另外,可以大大提升建筑物整体的安全等级、耐久性和防火性。可加快项目进度:凭借工厂预制的优势,装配式建筑可以在构件运输至施工现场后立即着手施工,对加快项目进度有十分大的裨益。长期的研究发现,装配式建筑的施工进度可以高出传统建筑形式施工进度的30%左右[1]。有助于提升建筑物品质:从装配式建筑室内精装修的角度来说,在施工过程中能够即拆即装,又快又好,施工人员正在开展吊装施工,如图1所示。足够的节能环保:从节能方面来说,装配式建筑所使用的外挂板是两面混凝土中间夹挤塑板,有很好的保温性能,保温效果明显优于外墙保温和外墙内保温。另外,应用这种材料可以此来解决传统建筑所做外墙保温层脱落的问题。在环保方面,因为所使用的构件均是通过工厂化方式来制作,因而施工现场的建筑垃圾可以大大减少,对生态环境所造成的不利影响可以控制在最低。有助于文明施工和安全管理:与传统的建筑作业现场有所不同,装配式建筑的施工现场不需要太多的施工人员,只需要留有一小部分的施工人员即可,这样可以大大降低施工现场安全事故的发生风险。

2装配式建筑工程管理的影响因素

总的来说,装配式建筑工程管理的影响因素主要包括四点,即设计因素、生产因素、协同因素、人为因素。设计因素:设计工作是装配式建筑工程管理的基础部分和重要内容之一,其可以直接影响工程管理质量。就设计阶段的工作来说,若是设计人员未在前期阶段充分考量结构构件的分离、运输、堆放等相关内容,势必会导致整体的设计方案较为模糊,缺乏可行性和科学性,最终影响工程管理的质量[2]。以构件生产、存放及运输等环节的困难与成本为例来说,若是在设计阶段缺乏全面的考量,势必会导致所设计出的构件结构单薄、节点复杂,后续施工难度有所增加,且构件还易发生断裂和崩烂。再比如若是设计阶段没有充分考虑构件安装工序及安装难度、施工成本,则易导致后续施工钢筋穿插绑扎困难,甚至出现无法施工的情况,导致成本增加。生产因素:对于装配式建筑来说,其施工过程中所需要的构件均由工厂加工,这让工厂在整个装配式建筑工程管理中的重要性十分凸显。具体来说,以加工厂的预制构件运输工作为例来说,为确保预制构件的运输质量,在运输过程中需要做到车启动应慢,车速应匀,转弯变道时要减速。在运输墙板时需要竖放,用槽钢制作满足刚度要求的支架,而后将墙板搁支点设定在墙板底部两端处。在运输楼梯、阳台等预制构件时需要单块堆放,在叠放时则需要用四块尺寸大小统一的木块衬垫。但若是加工厂在预制构件运输过程中并没有做到这些工作,势必会导致预制构件质量受到很大的影响,无法确保后续的施工质量。协同因素:与传统建筑形式的施工有所不同,装配式建筑虽然施工现场的工序较少,但工序划分和岗位的配置更加的精细,在实际开展施工时非常注重多个部门的协同作业,尤其是需要设计部门、加工厂、施工部门和监理部门的协同作业,这无形中增加了装配式建筑工程管理的难度[3]。具体来说,装配式建筑涉及顶层设计、技术标准、产业链打造和关键技术等重要内容,单纯依靠企业是无法完成的,必须紧紧依托于产业协同和优势对接,以此高效完成建筑施工。以标准化设计、智能化制造、精益化装配、BIM信息化管理这四个部分为例来说,彼此之间有着十分密切的关系,任何一项工作完成质量不佳时均会对其他环节造成影响。但若是在工程管理中缺乏统筹管理意识,未在项目实施过程中形成紧密的产业链,势必导致各个工序的设计工作、加工工作、施工及验收存在问题,更易出现管理混乱的问题。人为因素:人员是装配式建筑高质量落实的关键,人员的核心素养可以直接影响和决定装配式建筑施工质量。比如在智能化制造环节,对工厂工人的综合素养有着非常高的要求,要求工人可以借助自动化系统来完成构件的预制,尤其是要确保构件的预制精度。再比如进行精益化装配工作时,会对施工现场的施工人员综合素养有很高的要求,尤其是钢筋绑扎、楼板吊装对施工人员的施工能力要求更高。另外,在BIM信息化管理这一方面,通过应用BIM技术,可以将建筑、结构、机电一体化设计等诸多工作联系起来,对装配式建筑实施全过程控制。另外,BIM技术有着可视化、协调性、模拟性和优化性的显著优势,其应用在装配式建筑的工程管理中,有着安全耐久、施工快捷、可视化程度的优势,非常值得推广应用。但若是项目人员对BIM技术掌握不足,实际使用时会导致BIM技术无法发挥最佳的优势,从而影响装配式建筑的工程管理质量。

3强化装配式建筑工程管理的策略

3.1创新管理理念与模式

管理理念与模式的创新工作对落实装配式建筑工程管理工作意义重大,必须始终给予高度的重视。在管理理念创新中,需要及时去转变管理理念,要彻底改变以往存在于传统现浇建筑的管理理念,需要做到及时转变管理理念,让技术前置和管理前移。具体来说,装配式结构的实施效率是项目效益的基本保障,在管理工作中要将设计、生产和施工等诸多环节紧密联系起来。以装配式混凝土建筑为例来说,均要严格按照产业化要求来施工,转变以往的建设方式,注重设计规范化、标准化,尽可能地去形成一种一体化的建设模式。为确保各个生产工序可以与单位协调配合,可以结合生产加工周期、安装时间和工程工期等因素,通过倒排的方式来制定设备和材料的采购计划,并事先确定好重要构件的技术参数,提升对各方面因素的管控能力。在管理模式创新上,装配式建筑可以尝试使用PDCA循环管理模式和EPC(工程总承包)施工模式。以EPC施工模式为例来说,项目可以落实五位一体的管理方式,对设计、生产、施工、装修和BIM一体化加强管理,确保整个装配式建筑可以实现标准化设计、工厂化生产、装配化施工、一体化装修和信息化管理[4]。通过应用这样的管理模式,势必可以保证和提升装配式建筑工程管理的管理水平。

3.2引进先进技术

就当前阶段装配式建筑在技术上的应用情况来说,最具应用优势和发展潜力丰富的技术当属BIM技术,有很多的施工单位会选择使用BIM技术,通过发挥好BIM技术的可视化、协调性、模拟性和优化性优势,可以确保装配式建筑设计和管理工作的质量。具体来说,施工单位通过应用BIM技术,可以为工程的协同设计和管理提供技术支撑,施工单位可以此来进行各项信息的整合,构建BIM模型。在此基础上设计人员可以凭借BIM软件的可视化和模拟化功能,来评估协同设计是否具有足够的可行性、科学性和经济性,以此来确定最佳的设计方案。除此之外,在工程管理过程中,BIM技术的共享特征可以将各个生产部门紧紧联系起来,建立一种动态、协同化的管理体系,这可以为设计部门、生产部门和施工部门的管理工作提供便利,对保证装配式建筑工程管理效率与质量有十分大的裨益。

3.3提高员工的综合素质

装配式建筑的施工与管理有着复杂性和专业性的特点,尤其是施工过程中对施工人员的专业能力有很高的要求,这要求施工单位必须做好员工的专业能力培训工作。具体来说,施工单位为提升员工的综合素质,需要重点做好两方面的工作。一是要不断提升员工的责任意识,帮助员工认识到装配式建筑工程管理的重要性,明确自身职责,继而积极参与到施工与管理工作中去。二是要不断提升员工的专业能力,可以定期开展相关的技术培训活动,引导员工参与到技术知识的学习中去,以此掌握更多的装配式建筑施工知识和管理知识。

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(山东博远建筑设计有限公司,泰安 271000)

(Shandong Brainy Architectural Design Co.,Ltd.,Taian 271000,China)

摘要: 装配式剪力墙住宅的特点是应用钢筋混凝土预制外墙、预制内墙、预制楼梯、叠合楼板、阳台板、空调板等预制构配件和功能性部品,通过工厂预制、机械化装配并考虑装修需求预留接口。

Abstract: Fabricated shear wall house is to use the prefabricated parts, such as precast reinforced concrete exterior wall, prefabricated interior wall, prefabricated stairs, laminated floor, balcony panels, air conditioning panels and so on, and the functional components, and consider the renovation needs for aside interface through prefabrication and mechanization assembly.

关键词 : 装配式;剪力墙;预制;节点

Key words: fabricated;shear wall;prefabricated;node

中图分类号:TU375 文献标识码:A

文章编号:1006-4311(2015)06-0105-02

1 目前国内住宅市场及施工现状

经过近10年的发展,我国装配式住宅虽已取得长足发展,但在实施中仍面临诸多技术衔接问题。就我国目前情况来看,这一过程仍需经历很长一段时间。对于混凝土建筑,从施工生产的角度来看,建筑物的主体一般由梁、板、墙、柱等基本构件以及围护结构组成,而不同的构件和围护结构具有不同的施工特点,其施工生产所需要的物资和人力消耗水平差异较大,施工质量控制的难度也不相同,施工速度也有很大差别,例如:在传统的混凝土结构施工中,梁、板、阳台等水平构件的施工,由于需要搭设满堂的脚手架和模板才有工作面,占用了较多的人力和物资资源,而墙、柱等垂直承重构件施工时占用场地相对较小;总体上来说传统工法由于受到场地、天气、人员等条件或因素的影响,在建筑质量方面会存在许多的质量通病,如果将现浇施工的工法改变为预制为主的施工工法,把现场难以施工的部分构件转移到工厂里预制加工成半成品,就可以消除大部分的质量通病,从而提高建筑物的整体质量水平,同时能加快建设的速度、降低物料和人工的消耗水平。

2 装配式预制混凝土结构(PC)技术简介

用预制和预应力混凝土做成的构件就叫PC构件,PC中包含了两种技术,其一是预制(PCa)的技术,其二是预应力(PS)技术。这是一种不同于现浇混凝土结构的新型结构体系。按照组成建筑的构件特征和性能划分,装配式混凝土结构建筑的基本预制构件包括:①预制楼板(含预制实心板、预制空心板、预制叠合板、预制阳台);②预制梁(含预制实心梁、预制叠合梁、预制U型梁);③预制墙(含预制实心剪力墙、预制空心墙、预制叠合式剪力墙、预制非承重墙);④预制柱(含预制实心柱、预制空心柱);⑤预制楼梯(预制楼梯段、预制休息平台);⑥其他复杂异形构件(预制飘窗、预制带飘窗外墙、预制转角外墙、预制整体厨房卫生间、预制空调板等)。各种预制构件根据工艺特征不同,还可以进一步细分,例如预制叠合楼板包括预制预应力叠合楼板(南京大地为代表)、预制桁架钢筋叠合楼板(合肥宝业西韦德为代表)、预制带肋预应力叠合楼板(PK板)(济南万斯达为代表)等,预制实心剪力墙包括预制钢筋套筒剪力墙(北京万科和榆构为代表)、预制约束浆锚剪力墙(黑龙江宇辉为代表)、预制浆锚孔洞间接搭接剪力墙(中南建设为代表)等,预制外墙从构造上又可分为预制普通外墙(长沙远大、深圳万科为代表)、预制夹心三明治保温外墙(万科、宇辉、亚泰为代表)等,总之,预制构件的表现形式是多样的,可以根据项目特点和要求灵活采用,在此不一一赘述。

3 世界各国装配式预制混凝土结构技术发展

大板住宅是第二次世界大战以后发展起来的,到20世纪80年代装配式混凝土建筑的应用达到全盛时期。日本认为预制装配建筑分为:预制混凝土(PCa)与预应力混凝土(PC)。日本的PC主要应用在装配式框架结构,采用预应力方式压接,属装配速度快的“干节点”。

日本最初的工业化建造混凝土结构为由木木结构转化成的轴线框架结构。由预制混凝土构件组拼的柱与梁结合部位不可能形成无转动的刚性节点,必须设置梁柱间的剪刀撑。解决该问题的出路是采用剪力墙结构体系,预制混凝土剪力墙的装配结构是一流的结构形式。

4 全预制装配整体式剪力墙结构(NPC体系)

装配式剪力墙住宅的特点是应用钢筋混凝土预制外墙、预制内墙、预制楼梯、叠合楼板、阳台板、空调板等预制构配件和功能性部品,通过工厂预制、机械化装配并考虑装修需求预留接口。

根据日本、香港等地的调研和过往经验,这种住宅的设计中,合理应用PC构件尤为重要。首先,完全预制没有必要,适当的现场浇筑和施工是需要的,也是保证质量和安全的必要手段。其次,过小规模的预制装配不能发挥工业化住宅的特点,反而增加了施工现场预制吊装与现浇作业之间的矛盾。因此我们要努力探索预制构件使用的合理规模,节省工期、提高效率、提升品质,推动住宅产业化的发展。全预制装配整体式剪力墙结构(NPC体系)的工艺流程:施工准备定位放线预留插筋校正竖向构件吊装竖向构件校正及临时支撑安装浆锚节点灌浆水平构件吊装水平构件节点钢筋绑扎叠合板钢筋绑扎坚向构件节点钢筋绑扎节点模板安装节点及叠合板混凝土浇筑。

工厂制作的高质量预制板与基础可靠连接,板与板连接牢靠,成为从基础、楼板、墙板与屋面的整体板式结构。例如由8榻榻米(0.9×1.8m)大板组成的房间,墙板为4块,楼板为2块可以构成抗震性能不错的房子。壁板内配置双层细钢筋网,板内预埋波纹管,插入直径16mm的钢筋使结构成一体。安装顺序为:基础(1层楼板)1层墙板2层楼板2层墙板屋面。墙板与墙板的竖向拼缝采用的连接方法希望能保证等同于无拼缝的结构相同的承载力。

全预制装配整体式剪力墙结构(NPC体系)技术的关键节点及楼板叠合层均采用现浇处理,既增加了结构的整体性,达到与现浇结构“同等型”;又解决了建筑部件、暖通空调、给排水系统、电气系统等建筑和设备专业的要求,做到了协调统一、优化配置,在不降低结构安全性的前提下,优化了建筑性能和功能。剪力墙结构是多层和高层住宅建筑中最常用的建筑结构形式,从国内外目前的研究和实践经验来看,受力合理,方便施工的墙板节点和接缝设计成为装配式剪力墙结构设计的关键技术,是决定该结构形式能否形成推广应用的极为重要的影响因素。

预制装配式剪力墙结构体系可以分为:部分预制剪力墙结构体系和全预制剪力墙结构体系。该结构体系的预制化率高,但是拼缝的连接构造比较复杂、施工难度也较大,从而难以保证使其完全等同于现浇剪力墙结构。

5 预制装配剪力墙结构面对的挑战和如何破解迷题

装配式混凝土剪力墙结构的研究和应用虽然取得很大的进步,但仍然存在很多问题,值得我们进行深入的调查和研究:①建筑工人的劳动力不足和人工费大幅上涨导致更多的企业寻求新的出路。②预制装配结构如何与现有以现浇混凝土为基础的结构设计与施工质量验收规范匹配适应。③预制装配剪力墙结构的竖向钢筋连接与水平拼缝处理是核心问题和难题。④高层住宅建筑平面布置和结构剪力墙布置与预制装配方法协调的问题。⑤多个工程实践与探索形成的共识点:1)楼梯的预制值得肯定,可以节省大量的施工人工。2)叠合楼板值得肯定,可以节省大量模板支撑两种预制叠合楼板。3)预制阳台板与空调板。预制阳台板,一定要求与叠合现浇梁板形成整体防止渗漏。预制空调板,一定与楼板,叠合现浇成整体。4)外墙板保温装饰一体化值得重视。预制装配式混凝土剪力墙结构深切符合了我国“十二五”规划中提出资源节约、环境友好的社会主义要求,是实现建筑节能减排和住宅产业化的有效途径之一,对于提高资源利用率以及减少建筑对环境的不良影响,实现四节一环保的绿色发展有着很好的促进作用,具有十分远大而广阔的应用前景。

参考文献:

[1]陈建伟,苏幼坡.预制装配式剪力墙结构及其连接技术[J]. 世界地震工程,2013(01).