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Abstract:Prefabricated Building is a new kind of mode of production to achieve sustainable development for construction industry.This paper analyzes the prefabricated construction development influencing factors from four different aspects ,as the market, economy, policy and technology . Then using DEMATEL model to quantitative analysis of these factors, to reveal the relationship between the various factors, and find out the key influencing factors.
Key words:prefabricated building;restriction factor;DEMATEL
中圖分類號:F407.9文獻標識碼:A文章編號:
引言
隨著城市化進程的日益加快和城市建設力度的不斷增強,建筑業得到了飛速發展,與此同時,建筑業作為高耗能產業對資源環境帶來的浪費和污染問題得到各方的高度關注。傳統的建造方式是粗放式經營,已經不能適應當今社會的低碳發展模式,因而,改革建造方式,實現綠色生產是建筑業未來發展的必然之路。裝配式建筑是將各類通用預制構件經專有連接技術提升為工廠化生產,現場機械化裝配為主的專用建筑技術體系,其構件的生產、物流和現場作業充分體現出現代建筑產業化特征,是建筑生產方式的根本轉變,是實現節能、減排、低碳和環保,構建“兩型社會”的有力保障,是建筑產業走可持續發展道路的一種新型生產方式。
一、制約裝配式建筑發展影響因素分析
與傳統建造方式相比,裝配式建筑能夠大大提升建筑業科技水平和管理水平,提高建筑產品的附加值,由于是采用預制構配件工廠化、現場施工機械化、能有效提高工程建設效率,提升了工程建設品質,裝配式生產方式可以大大節約水資源、土地資源、建筑材料和能源消耗,體現出了良好的經濟效益、環境效益和社會效益。雖然裝配式建筑是未來建筑業發展的必然趨勢,但目前我國裝配式建筑發展緩慢,阻礙其發展的影響因素較多,本文從市場因素、經濟因素、政策因素、技術因素四個方面來分析制約其發展的原因。
(一)市場因素
1.認識不足。裝配式建筑發展,必須意識先行。裝配式建筑參與主體較多,主要包括房地產開發企業、設計單位、施工單位、建材供應商和社會公眾,要想真正發展裝配式建筑,這就要求這些參與主體對其有其一定的認識和了解,而現階段裝配式建筑的理念尚未普及,社會各界對其理解不夠深入和全面,有些地方存在一定的誤區,低碳建筑意識淡薄,嚴重阻礙了裝配式建筑的發展。
2.缺乏市場需求。任何產業的發展都是以市場需求為導向的。現階段,裝配式建筑比較稀缺,其價格比傳統建造方式生產的建筑產品價格要昂貴,加之消費者對裝配式建筑的優越性缺乏認知,未能形成有效的市場需求,缺乏市場刺激,從而阻礙了裝配式建筑發展的進程。
(二)技術因素
1.模數體系不健全。模數體系是建筑工業化最基本單元和最關鍵的技術體系,只有實現了模數協調才能進行構件與部品的標準化和通用化的生產,從而實現不同的建筑體系和構造體系。模數化是裝配式建筑發展的基礎,我國目前形成的模數體系內容還不夠完善,模數化協調不足,標準編制的數量仍然不夠,嚴重影響了裝配式建筑的推廣。
2.部品和構件缺乏有效集成和標準化。部品和構配件是推動裝配式建筑發展的關鍵,裝配式建筑生產科技含量要求較高,對某些部品和構配件的生產和安裝要求精確到毫米級水平,但目前大部分建筑企業科技含量不足,達不到這種水平。整體上看,我國部品體系的發展相對國外建筑業水平較高的國家還較為落后,相關技術標準缺失。因此,加快建筑部品標準體系建設,形成標準設計、規模生產、模數協調、技術集成的部品體系,是推進住裝配式建筑發展的重要任務。
3.施工難度大。裝配式建筑由于是在現場進行組裝,很多構件體積大,質量重,而為了滿足建筑產品質量的高要求,在施工上有一些難度,與傳統建造方式差別較大,建筑企業對于一些先進的施工方法還未能掌握,造成施工困難,這也是制約裝配式建筑發展的因素之一。
(三)經濟因素
1.科研投入不足。裝配式建筑的發展,必須以科技為支撐。特別是在發展初期,需要很多基礎性技術的研發。目前我國對建筑業的科研投入遠低于其他產業,科研投入不足嚴重影響一些相關技術標準的研發,也阻礙了我國裝配式建筑的發展。
2.成本認識存在誤區。人們普遍的觀念是裝配式建筑的建造成本比傳統建筑要高,但是裝配式建筑能夠提升建筑產品品質,節省使用成本;提高生產效率,節約時間成本;促進勞務升級,降低勞動力成本;能夠節能資源和能源,環保效益明顯。從建筑的全壽命周期來看,裝配式建筑的社會效益、經濟效益、環境效益較高,實際總成本比傳統建筑低。另一方面,建筑工業化發達國家在裝配式建筑發展道路上都經歷了性能優勢階段——性價比優勢階段——性價雙優勢階段的發展過程。目前我國裝配式建筑規模較小,存在短期的成本劣勢,導致其難以大面積推廣,但隨著規模的不斷擴大,其成本優勢將更加明顯。
(四)政策因素
1.行業政策法規不完善。我國在裝配式建筑方面的政策、法規體系不完善,針對性不強,約束力較小,實際執行效果不理想。而歐美一些建筑產業化發達國家,都是以強有力的政策法規來保障裝配式建筑的發展,而在我國由于缺乏有力的政策保障,推進成效較低,區域間發展極不均衡,導致裝配式建筑發展難以大規模展開。
2.缺少政府激勵措施。裝配式建筑發展初期,對于一些企業來說必然會為此而支出更多的成本費用,由于缺乏一些完善的市場化激勵機制,企業往往缺乏動力來參與推進裝配式建筑的發展,他們更愿意維持傳統的建造方式,這也影響了裝配式建筑的發展。
通過以上分析,將制約裝配式建筑發展的影響因素分為以下9個因子:認識不足S1、缺乏市場需求S2、模數體系不健全S3、部品和構件缺乏有效集成和標準化S4、施工難度大S5、科研投入不足S6、成本認識存在誤區S7、行業政策法規不完善S8、缺少政府激勵措施S9。為了更加深入的分析各影響因素之間的關系,本文借助決策與試驗評價實驗室(decision-making and trial evaluation laboratory DEMATEL)定量揭示各影響因素之間的相互影響程度,以確定制約裝配式建筑發展的關鍵因素,為相關部門進行科學的決策提供依據。
二、DEMATEL模型基本原理
DEMATEL是在20世紀70年代初由美國巴特爾研究所學者Gabus和Fontela首次提出的,它是采用矩陣與圖論分析分析因素間的邏輯關系,通過建立直接影響矩陣,計算出各因素影響度、被影響度,中心度和原因度,來定量分析各因素之間的關系,實現復雜問題簡單化。DEMATEL應用的具體步驟如下:
1.確定系統影響因素,設為S1、S1……Sn。
2.確定直接影響矩陣,對所研究的問題進行調查匯總,通過Delphi法確定影響因素之間的相互邏輯關系,建立直接影響矩陣X(X=[xij]m×m),xij=0、1、2、3、5,分別表示因素i 對因素j 的直接影響程度無影響、影響較弱、影響弱、影響強、影響很強。
3.規范化直接影響矩陣,得規范化直接影響矩陣Y(Y=[yij]m×m),,
4.計算系統影響因素間的綜合影響矩陣T(T=[tij]m×m),T=Y(I—Y)-1,其中I為單位陣。
5.計算各因素的影響度和被影響度。對矩陣T中元素按行相加得到相應因素的影響度,對矩陣T中元素按列相加得到相應因素的被影響度,因素i的影響度和被影響度分別如下:
6.計算各因素的中心度與原因度,系統因素的影響度和被影響度相加得到其中心度;影響度和被影響度相減得到其原因度。因素i的中心度和原因度分別如下:
三、裝配式建筑發展制約因素DEMATEL分析
(一)數據獲取及處理
通過專家調查的方法確定各因素之間的影響關系,各因素之間的直接影響關系見表1。
表1 直接影響矩陣表
依據上述步驟,計算出范化直接影響矩陣,運用運用MATLAB7.0軟件計算出各因素間的綜合影響矩陣,在此基礎上計算影響因素體系中各因素的影響度和被影響度,中心度和原因度,見表2。
表2 綜合影響關系表
(二)結果分析
從表2中可以看出:影響度較大的因素為行業政策法規不完善S8、成本認識存在誤區S7、科研投入不足S6,說明了這些因素對其他因素影響較大,應加快裝配式建筑領域的政策、法規建設,加大科研投入這樣才能更好的推動裝配式建筑的發展。被影響度較大的因素為認識不足S1、科研投入不足S6、成本認識存在誤區S7,表明這些因素受其他因素影響較大,也同時再次反映了加快科技研發對助推裝配式建筑發展的重要性。中心度較大的因素為成本認識存在誤區S7、行業政策法規不完善S8、科研投入不足S6,說明這些因素是阻礙裝配式建筑發展最直接的影響因素,應引起著重的關注。原因度較大的因素為模數體系不健全S3、部品和構件缺乏有效集成和標準化S4、施工難度大S5,說明技術標準深刻影響著其他因素,完善行業標準是裝配式建筑發展的迫切需要。
四、結語
當前我國正處在城鎮化的高速發展期,而建筑業必將迎來蓬勃發展的局面。但我國建筑業目前總體還處于高投入、高消耗、高污染、低效益的粗放型運作階段,已成為影響低碳經濟建設的重要因素。因此,我國要想實現低碳發展,建筑業就必須向低碳轉型,改革傳統生產方式,大力發展裝配式建筑,在建材生產過程,建筑產品建造過程和使用過程中實現全程的減碳行為,真正走可持續發展道路。
參考文獻:
李紀華.我國住宅工業化發展制約因素及對策研究[D].重慶:重慶大學,2012.
鄭群山.公租房建設中推行住宅產業化的研究[D].重慶:重慶大學,2012.
張巍,呂鵬,王英.影響綠色建筑推廣的因素:來自建筑業的實證研究[J].建筑經濟,2008(2):26-30.
關鍵詞:預制裝配式建筑;安全隱患;項目施工管理
建筑業是經濟的支柱之一,對我國經濟發展具有重要影響和重要作用。我國建筑業仍然是勞動密集型的,勞動生產率低、規劃周期較長、資源消耗和環境污染等問題仍然突出。“國務院辦公廳在《大力推進建筑施工指導意見》中表示,我國大部分施工方式仍以小規模建筑的現狀規模為重點,與環境友好型建筑的相關要求和先進制造方法相比,差距依然很大。“在這種工業背景下,在現實世界中,建筑物的急劇發展有助于改善建筑業的數字景觀,從而促進建筑業與現代工業技術的深刻融合,促進新的驅動力,創造新的樹木模式。
1裝配式建筑簡述
裝配建筑是在工廠預裝配的建筑,在工廠預裝配部件和附件(例如b .預制柱、預制梁、樓板、墻、樓梯、陽臺等。),隨后使用標準連接將它們發送到特定位置并最終安裝到該位置。在材料形式上,裝配建筑分為三大類:預制混凝土結構、裝配結構、裝配木材結構。裝配建筑分為構造塊建筑、鈑金建筑、箱式建筑、框架建筑和光澤建筑五種類型。
2預制裝配式建筑的項目管理存在的問題
2.1 管理的精細化程度偏低
設計、產品制造和施工單位已經習慣于生產模式,對設計質量的預控制不足,預制配件的較深設計未與制造過程的一部分集成,構件與預制整體性能的集成不足,以及產品設計制造廠的能力不足。這尤其適用于檢查預制構件的節點連接。對節點連接、減震等設計要求的再考慮,是裝配建筑施工發展的重大障礙。零部件的拆分必須提前完成,并且拆分不良會對項目的經濟性、靈活性和最終設計質量產生負面影響。裝配建筑需要高度的項目協調和協作,需要進一步改進BIM技術、建筑智能等的集成。
2.2 存在的較大的安全隱患
施工準備階段的施工方案問題會導致安全隱患。在施工平面布置的時候要考慮好預制構件堆放的問題,避免發生由于堆放不當造成施工現場車輛堵塞和構件吊裝不方便的問題。技術交底不徹底、現場監督考核不到位、構件質量、施工人員技術水平和是否持證上崗都會造成安全隱患。施工過程中也存在大量的安全隱患,吊裝過程中需要操作人員和地面指揮人員默契配合。缺少默契配合容易造成刮碰事故。吊裝過程中還容易出現連接部位失效,導致脫鉤,帶來很大的安全隱患。吊裝機械長期大負荷作業也存在安全隱患。在外墻的施工中還容易發生高空墜物的安全隱患,包括臨邊墜落和重物墜落。除此外還有觸電的安全隱患,在預制件拼接完成后要進行防水條的焊接,鋼筋之間也要焊接,通常會拉一些臨時的電纜,如果作業人員麻痹大意操作不當就會發生觸電風險。
2.3 技術缺乏
裝配建筑的質量不僅受到預制構件的保障,而且還受到水電子裝配、運輸工具選擇、膠帶技術、固定聯接等因素的影響。標準化程度低可能會影響配件、零部件和相關技術的集成,并阻礙質量的提高。在現場安裝期間,目前的安全技術標準和建筑物的安裝仍然沒有密切聯系。裝配質量檢查、驗收和管理仍由澆口結構的應用組成,例如b .插座接頭缺乏足夠的檢測工具,灌溉靈敏度的強度校核缺乏必要的保證。
3項目管理工作的調整
3.1 優化施工準備
質量管理方面更應該把工作做到施工之前。因為構件在工廠加工養護好后運送到施工現場,大多數工序都是在構件加工廠完成,原材料質量、套筒連接件質量、外墻保溫板質量都難以保證,質量的監控成難點。而構件的質量直接影響了工程質量。構件質量不合格會導致很大的安全隱患,連接件不達標吊裝過程中會出現脫鉤,輕者也會出現構件精度不夠,需要多次進行吊裝調試,就會導致有很大的安全隱患,使施工中安全管理難度加大。所以質量方面的管理要延伸到構件生產工廠。要加強對構件廠現場生產加工的檢查力度,嚴把原材料質量關。構件本身的質量好壞直接影響工程重量和施工現場其它方面的管理工作。
3.2 強化質量監督,細化管理措施
必須嚴格考慮項目編制、審計、施工許可和施工驗收等重要因素,以確保按照既定標準開展裝配項目建設,通過定期專項檢查、及時通知、總結審查中發現的問題、認真消除違規行為、參與施工各方的違規行為、制定和保持管理措施以及不斷推進裝配建筑的有序發展,大大加快施工進度。
3.3 堅固的建筑安全
研究結果表明,該國大多數安全事故都是由于建筑行業違反勞動紀律、程序和方法造成的,混凝土現在可以轉變為成品,危險來源轉移到預制設施、自動化、機械化等造成的安全問題可減少50%以上,危險來源的轉移可大大改善現場安全。此外,制造過程的過渡通過根據不同類型的事故對全國約160 處安全漏洞進行統計分析,確定由于制造過程的變化,建筑安全可以提高至少20%。房地產業的傳統做法是大量工人聚集在當地致富,使工人易受高波動、物理沖擊、電擊等影響。整個安裝結構將已鑄造的積木移至工廠,使操作人員減少40%以上,降低了風險轉移導致安全事故的可能性。
3.4 完成每個階段的技術說明和標準系統
注重宏觀經濟準則以及微觀實施和操作。完善工程和施工領域的技術和質量保證體系,發展包括技術、產品格式、圖紙和其他標準的標準體系,例如b .規劃、檢查、施工、生產、檢查、檢查;生產企業建立裝配的勞動權利;改進規范遵循、規范遵循和管理,建立嚴格有效的監督管理體系。
結束語
綜上所述,明確了裝配式建筑施工管理的重點和方向,特別是對安全方面的管理更要做到位。裝配式建筑發展時間不長,施工方法還有很多需要優化的方面,所以施工的管理工作還有很多可以提高的地方,只有不斷的總結經驗教訓,不斷的優化施工方案和管理方法才能發揮裝配式建筑的優勢
參考文獻
[1]顏超藝.預制裝配式建筑施工技術研究[J].中國標準化,2018(24):19-20+23.
[2]殷少華.試析如何做好裝配式建筑的安全管理[J].綠色環保建材,2018(12):197+199.
[3]范明宇.裝配式建筑工程管理的影響因素與對策探究[J].建材與裝飾,2018(49):182-183.
關鍵詞:裝配式;混凝土;連接方式;剪力墻
裝配整體式鋼筋混凝土剪力墻結構中幾種連接方式
配整體式剪力墻結構中預制構件的連接應受力明確、傳力可靠,滿足結構的承載能力、延性及耐久性要求,并具有耐火性能,滿足建筑立面的美學要求。在裝配整體式剪力墻結構中,預制剪力墻的豎向鋼筋可優先采用套筒灌漿連接,還可采用約束漿錨搭接連接和間接搭接漿錨連接,水平鋼筋可采用焊接連接或搭接連接,其他預制構件的鋼筋可根據受力特點選用機械連接、焊接連接或搭接連接。裝配式剪力墻結構中,邊緣構件宜現澆,當邊緣構件采用預制墻板時,邊緣構件內豎向鋼筋的連接優先采用灌漿套筒連接,也可采用約束漿錨搭接連接,當有可靠試驗驗證時,邊緣構件內豎向鋼筋也可采用約束漿錨搭接連接間接搭接漿錨連接。
套筒灌漿連接
采用兩端為內部設有凹槽的金屬套筒,或者一端為直螺紋、另一端為內部刻有凹槽的金屬套筒,在套筒中灌注灌漿料,為預制剪力墻板豎向鋼筋提供可靠的機械連接。
多年來,美國和日本對鋼筋套筒灌漿連接技術進行了大量的實驗研究工作,包括套筒應力-應變曲線、循環張拉的疲勞試驗(循環張拉超過100萬次,應力包括兩個方向)、鋼筋偏位對連接的影響、灌漿后灌漿受到擾動對連接的影響等等。此技術經過長期的使用,經歷了地震的考驗,美國和日本的結論均為可以在地震區和高層建筑中使用。我國對套筒灌漿連接的研究結果表明,由于鋼套筒對鋼筋提供了剛性的徑向約束,從而在灌漿料的耦合作用下可以產生類似焊接接頭的效果;由于鋼套筒的屈服強度遠高于灌漿料的抗壓強度,所以套筒接頭中可以用高強度的灌漿料以縮短錨固長度。
約束漿錨搭接連接
預制剪力墻豎向鋼筋的連接方式之一,在鋼筋搭接長度范圍內設置螺旋箍筋約束的,在預制混凝土的預留孔中插筋并灌漿、或直接在現澆混凝土中進行的鋼筋搭接連接。
約束漿錨搭接連接原理為混凝土中鋼筋的非接觸搭接,又在搭接區域進行了螺旋約束箍筋的加強,這種連接方法經試驗驗證搭接性能可靠,搭接長度在《混凝土結構設計規范》規定的基礎上,可以進一步縮短。水泥基灌漿受力鋼筋套筒灌漿連接和約束漿錨搭接連接的關鍵技術之一,是灌漿料的質量。根據國外的經驗,灌漿料應具有一定的變形能力和良好的力學性能,并應具有高強、早強和無收縮等基本特性,以便使其能與套筒、被連接鋼筋更好地共同工作,同時滿足裝配式結構快速施工的要求。這項技術引入我國的歷史還比較短,我國尚無相應的產品標準,工程實踐經驗也較少。
金屬波紋管連接
采用鍍鋅鋼帶卷制形成的單波或雙波形咬邊扣壓制成的預埋于預制鋼筋混凝土構件中用于豎向鋼筋漿錨連接的金屬波紋管。
剪力墻波紋管連接在施工中暴露出以下缺點:
①裝配式剪力墻結構基本受力性能及抗震性能研究不夠;相關技術標準和構造圖集、技術指南不完善;總體設計策劃能力差,細部構造、建筑部品及配套材料研究開發不夠;構配件生產工工藝及施工裝備水平落后;
②相關規范關于剪力墻豎向鋼筋配置的構造要求限制了更為簡便的連接形式的研究和應用;
③預留孔洞過大,保護層厚度過小;
④用原始約束漿錨連接工藝預制的剪力墻,其墻體內部豎向漿錨連接部分傳統上使用芯模管作為灌漿的模板使用,待灌漿料硬化后將其取出。這種傳統安裝模式帶來的建筑耗能大,施工效率低下,建筑品質嚴重參差不齊、難以保證的問題,取出芯模管也容易對預留孔洞造成損壞。
⑤用原始波紋管連接工藝預制的剪力墻,在其吊裝安裝時容易損壞波紋管管壁,使灌漿時不易灌滿。
關鍵詞:建筑產業化;預制裝配;節能環保;建筑技術
在過去的幾年中,歐、美、日等建筑工業化發達的國家和地區已經成為了一個實驗區,把預制裝配式建筑的概念延伸到極限,提供不同的解決方案來面對不同的挑戰。建筑的設計和建造技術有了很大的演變,在強大的技術支撐下,預制裝配系統幾乎可以滿足任何類型的建筑。也可以說預制技術的不斷發展為建筑形式提供了更多的可能性。
1.建筑產業化的發展
建筑產業化是運行于建筑行業中的一種有效的資源優化與配置,它通過先進的現代化管理模式,采用標準化的設計和機械化、裝配化的構部件生產方式,實現整個產業鏈的所有部品、設備、部件的產業化。建筑產業化意味著構件制造的工廠化、產品設計的標準化、現場施工的裝配化、房屋裝修的一體化以及運營管理的信息化。在規模化、集約化的生產經營方式下,建筑產業化能夠將技術、經濟與市場進行有效的結合,以較低的投資換取高額的產量,同時滿足消費者對房屋質量、安全以及舒適度的需求,帶動建材、冶金、新材料等多種關聯產業的技術創新。
隨著我國城鎮化水平的不斷提高,年均住宅建設量一直居高不下。然而,傳統現澆的建設方式需要大量的人工成本,且具有能耗大、效率低、成本高等諸多弊端,建筑產品的品質也無法滿足現代化社會發展的需求,對建筑業的進一步發展形成了制約,建筑行業的產業化升級是建筑行業優化發展的必經之路。
2.預制裝配建筑技術的優越性與應用
預制裝配式建筑技術是一種工業化的生產工藝方法,運用該技術建造的建筑,其包括內外墻板、空調板、疊合板、預制梁柱等在內的全部構件均由工廠預制生產加工完成,并運輸到施工現場通過組裝成型。較之傳統的施工技術,采用A制裝配技術生產可以減少六成的材料損耗和八成的建筑垃圾,將工期縮短為傳統方式建造工期的百分之七十五左右,同時實現百分之六十五以上的建筑節能。另外,通過裝配作業代替了大量的現澆作業,提高住宅的整體質量,促進設計的標準化提升,提高構建的生產效率,降低成本,從而實現整個建筑性價比的提升。預制裝配建筑技術主要應用于以下幾個方面:
2.1新型現代預制預應力混凝土結構
預制預應力混凝土結構是預制裝配技術的典型代表,它的主要構件包括預制預應力混凝土以及預制混凝土,配件由工廠預制完成,并運至施工現場進行組裝和部分澆筑。與傳統方式生產的完全現澆混凝土結構相比,新型現代預制預應力混凝土結構具有以下優點:
以裝配化生產代替傳統的手工生產,減少了工人的勞動力投入,降低安全事故發生的可能性,提高施工效率,縮短工期;具有優良的抗滲、抗裂、抗剪性能,自重輕;節約鋼材,減少成本投入;通過對預制構件的組裝,減少了傳統施工對環境產生的污染與噪音干擾;預制構件在標準化生產方式下具有較高的質量水平,為結構的安全可靠性提供了有效保障。
2.2預制鋼結構建筑
由于輕鋼的特殊性質,預制鋼結構建筑被越來越多地認可為一種綠色、生態的建筑體系。它不僅具有良好的抗震性能、耐久性能、保溫性能、隔聲性能,還能夠滿足節能環保的需求,這也符合我國建筑業發展提倡的可持續發展方針。輕型鋼結構被廣泛運用于多層住宅、民用會所、別墅等不需要承受較大荷載的建筑之中。與傳統手工住宅體系相比,預制鋼結構建筑主要具有以下具有以下優點:
大大縮短工程的工期,每建一層所花費的時間平均僅需三到四天,加快建設資金回籠速度,從而降低建設項目所具有的風險;建造過程靈活多變,即使用于冬季施工,也可以通過施工順序的先后調換,減少因使用防凍劑而形成環境污染的可能性;由于預制鋼結構建筑自身具有的自重輕、抗震性能好的性質,使用這種建造方式,能夠大幅降低預算,同時具有較高的抵御地震的能力,滿足居民的住宅安全性需求。
2.3集裝箱模塊化建筑
集裝箱模塊化建筑是指在空間上將建筑產品分割為多個模塊,并像搭積木一樣集合而成的建筑。作為此類建筑的主要工具,集裝箱具有低碳環保、抗震抗壓、可以重復使用等多種特性,因此被廣泛運用于酒店、汽車旅館、一些臨時性建筑的搭建以及災后重建的項目中。集裝箱建筑與傳統建筑相比具有以下優點:
能耗低,現場施工廢棄物少,多數構部件能夠循環使用,符合可持續發展和低碳環保的要求;由高強度鋼構成整體的結構,穩定性強,抗震、隔音、隔熱性能好,施工工期短,對周圍環境、居民生活影響較小;空間組合變換靈活,組裝拆遷簡易便捷,可供整體搬遷;成本低,對技術工人的依賴減少,生產效率高、質量優良。
3.建筑產業化與預制裝配建筑技術發展的不足與建議
我國對于裝配式建筑和建筑產業化的研究和發展仍處于初級階段,存在諸多缺陷和問題,主要包括:相關部門對于建筑產業化和預制裝配建筑技術的宣傳力度不足,相關的法規、政策不健全,造成這種新技術、新工藝對于許多開發商不具有較強的吸引力,房地產企業參與度不高,不利于建筑產業化與預制裝配建筑技術在我國的推行;科研部門缺少對于新技術的研究動力,研究成果向生產力的轉化率低,產業化程度低;缺少全國統一的技術標準,采用預制裝配技術建造的房屋質量難以用標準進行衡量和控制等。
針對這些不足,我們提出了以下幾點建議:
第一、相關部門應引起足夠的重視,加大宣傳力度,提供有效的土地、規劃、稅收、財政以及金融政策支持,鼓勵企業進行新工法、新工藝的研發,提高產業化的科技含量,建立健全技術保障與質量控制體系建設,培育預制裝配住宅產業鏈,推動建筑產業化的發展。
第二、積極學習借鑒國外的先進技術和經驗,建立起對參與生產的一線技術人員和工人的認證、培訓體系,組織相關人員定期進行學習和培訓,加強考核制度,推進技術創新和人才培養。
第三、由設計規程、部品部件生產以及施工驗收等方面人手,盡快制定預制裝配式結構體系的設計標準和規范,研發出配套的設計標準圖集和可供實際應用的計算軟件,并完善工程造價和定額體系等。
4.未來中國的預制裝配式建筑發展趨勢
展望預制裝配式建筑的未來發展,大到整體空間布局,小到建筑細部的每一個預制構件,將建筑群與環境雕琢的如此細膩。在我國,預制裝配式建筑的發展正處于向工業化發達國家學習的起步階段,設計、生產、運輸、安裝各環節的技術是實踐過程中首要攻克的難題,對于預制裝配式建筑在環境、功能及美觀等建筑設計方面的因素并無有針對性的深入探討。
關鍵詞:節能減排;裝配式住宅;營造體系;標準化;模塊化
中圖分類號:TU208
文獻標識碼:B
文章編號:1008-0422(2014)06-0141-06
1 引言
裝配整體式混凝土結構是由預制混凝土構件或部件通過鋼筋、連接件或施加預應力加以連接并現場澆筑混凝土而形成整體的結構,又簡稱為預制裝配式結構(precast concrete,PC結構),按照此工藝建造的建筑,稱為裝配式建筑,亦可稱為PC建筑。由此體系建造的住宅為裝配式混凝土住宅。裝配式混凝土住宅是住宅生產方式的變革,住宅產業化是住宅建設的發展趨勢,是實現節能減排、發展低碳經濟的必然需求。當今世界,能源緊張、節能減排已是全球共同的話題,住宅建筑的工業化和產業化勢在必行。
裝配式住宅工業化生產,這與國家產業結構改革、節能減排、原材料的循環利用、提升建筑質量等是密切相關的,政府在管理層面上也出臺了一系列政策大力支持。裝配式混凝土住宅已逐步在全國各地進行推廣,各地也初步形成了符合當地特色的裝配式混凝土住宅體系,也有相關的地方規范出臺。但從目前裝配式混凝土住宅的實際情況來看,存在的一個重要的問題是,標準化、模數化沒有充分體現;建筑形式與裝配式、工業化的關系不緊密。產生此問題的根本原因是缺少一個標準的營造體系。
2 營造體系的標準化需求
國內的PC技術有很多種,各地不盡相同。萬科在全國各地推廣的PC也有多種體系,北京萬科的是預制整體式剪力墻技術(豎向套筒連接),深圳萬科是內澆外掛體系,上海萬科是PCF體系,上海城建(集團)采用的是框架體系。體系眾多,裝配式住宅產品的設計標準化、模數化的概念不強,和現澆的住宅產品比沒有實質性的變化。標準化、模數化的缺失,導致裝配式住宅的建造成本大幅度提升。同時也存在為了預制而預制,或者象征性的采用部分的PC技術。達到此目的很容易,造價也不會太高。然而建立一套成熟的技術體系則需要長時間的實踐和堅持,只有不斷改進和優化才能進一步降低成本,將技術的推廣應用推向成熟。
2.1 裝配式建筑的技術策略
基于對裝配式建筑多年研究和實踐,建議可采用如下技術策略。
2.1.1 向制造業學習
我國建筑行業一直走的是粗放型的發展道路,標準化缺失,模數化沒有真正推廣開,建筑部品在推廣和應用模數協調方面貫徹不力,導致住宅產業化長期形不成,開發成本、效率和效益低下。住宅開發及部品生產標準化概念淡薄,模數協調理論早丟到腦后。部品設備無序化生產,技術引進名目混亂。我們一直號召向制造業學習,像造汽車那樣造房子,向機械行業、計算機行業學習,學習什么?首要的就是要學習標準化、模塊化思想,用標準化的理論知識武裝頭腦,結合建筑行業的實際,解決PC技術應用帶來的成本居高不下、難以標準化的問題。同時需要建立標準化的一系列標準文件,占據行業發展的高端地位,引領社會化大協作生產模式的技術發展方向。
2.1.2 熟悉各種不同的技術體系,吸取各種技術體系的長處,尋找技術實施和研發的現實條件
技術體系的成熟不是一天兩天的事情,各種結構技術體系均存在一定的優缺點,沒有完美的技術體系。但可以結合規范的允許范圍,促進成熟可靠技術的實施推廣;并聯合社會各界技術研發力量,搭建尚未成熟的技術的研發平臺,熟悉掌握各種可能出現的技術,在有條件時開展試驗。
2.1.3 以成本為導向研發、設計產品,同時注意技術體系的延展性
宜家的產品設計有一個特色,那就是“先制訂價格,再進行具體設計和生產”,所以出現很多價格低廉、非常具有設計感的家居產品。宜家憑這樣的設計理念讓宜家的產品走進了干家萬戶,在激烈的市場競爭中占得一席之地。
做裝配式住宅也可以根據售價未開始設計,根據不同的受眾群體來設計適合他們的裝配式住宅。但同時還要考慮到裝配式技術的延展性,縱向是自身技術的發展的脈絡要清晰,在質量穩定和成本可控的同時逐步提升預制率,提供更加高質量的產品,橫向是將裝配式住宅技術向其他領域擴展到辦公、商業乃至于各種業態的綜合集群建筑。
2.2 關于標準化、模塊化的研究
2.2.1 標準化
標準定義為“在一定范圍內獲得最佳秩序,對活動或其結果規定共同的和重復使用的規則,導則或特征的文件。該文件經協商一致并經一個公認的機構批準。”標準應該以科學技術和經驗的綜合成果為技術,以促進最佳社會效益為目的。制定標準的對象是重復性事物或概念;制定標準的對象,包含生產、技術、經濟工作和社會活動各個領域,但并不是所有的事物或概念,而是比較穩定的重復性的事物或概念;標準產生的客觀基礎是“科學、技術和實踐經驗的綜合成果”;標準在產生過程中要“經有關方面協商一致”;標準的本質特征是統一;標準“由標準主管機構批準以特定的形式,作為共同遵守的準則和依據”的統一規定。“標準”是一個廣義的概念,有文件標準、實物標準等。
2.2.1.1 標準化的定義
標準化為在一定范圍內獲得最佳秩序,對實際的或潛在的問題制定共同的重復使用的規則活動。上述活動主要是包括制定、及實施標準的過程。標準化的重要意義是改進產品、過程或服務的適用性,防止貿易壁壘,并促進技術合作。標準化的總目的是為了在一定的范圍內獲得最佳秩序并促進最佳的社會效益。除此之外,標準化還有一個或多個特定目的,以適應某種需要或選擇。標準化的方法原理:標準化的基本原理通常是通行的八字原理:“統一、簡化、選優、協調”。
2.2.1.2 標準化設計
標準化設計是指標準件的選用和常用件的設計。標準件設計中提高效率的最簡便的方法是建立標準件庫和常用件庫。經過生產實踐的檢驗具有優良的性能才能確立為標準件,其結構和參數都已經標準化,所以無須對其結構合理性進行檢驗。在標準件庫設計中體現了信息傳遞的單向性,即設計者只能選用不能修改。標準件庫的優點如下:采用統一的描述格式,不同系統開發的標準庫可以進行信息交換,最大限度地減少重復開發標準件庫造成的資源浪費,并提高了系統的可靠性;為設計人員提供盡可能完整的標準件信息,該信息不僅包含尺寸、圖形信息,還包括材料、功能信息等。基于事物特性表的標準件庫體系是開放的,易于擴充。
2.2.2 模塊化
模塊的本意就是“組件、預制件或預制住房單元”等,人們采用標準的尺寸的磚、石和黏結劑,通過不同的組合,可建成形狀、風格各異的建筑物。磚、石的形狀雖然簡單,但是他們的組合是多變的。Module的形容詞modular則表示有節奏的進行測量,含有積木化或組裝式等含義,模塊化(modularization)一詞就兼有積木化的意義。由若干塊“積木”,可以組合成不同形狀和風格的建筑物,雖然他們的元素不多,但它具有快速組合和形式多變的特點,這正是人們所需要的優點。模塊化是在通用化、系列化、組合化等標準化基礎上引入系統工程原理而發展起來的一種標準化的高級形式,表現特征為尺寸模數化、結構典型化、部件通用化、參數系列化,組裝積木化。作為組合化發展的高級階段,模塊化的理論基礎是系統的分解與組合原理。
2.2.2.1 模塊化的涵義
所謂模塊化設計,就是在標準化理論的基礎上運用系統工程的原理,將一復雜的工程產品分解成層次合理的簡化、系列化、標準化單元模塊,并用這些標準化模塊組合成各種不同產品的過程。它是以功能分析為基礎,通過功能、用途不同的各模塊的互聯組合實現基型產品和變型產品,主要包括模塊劃分與模塊組合兩個過程,模塊劃分是功能模塊的結構設計過程,模塊組合則是根據具體的功能要求,選擇合適的模塊組成產品。根據模塊化設計思想,產品的構成層次發生了重大的變化。模塊成了設計制造單元,要設計并建立標準模塊庫、專用模塊庫與相似的零部件庫。生產時,查找標準模塊庫、專用模塊庫,對無法直接利用的模塊可在其基礎上進行變性設計形成新的模塊,重新拼合模塊使之成品化,縮短了設計周期。
2.2.2.2 模塊化設計
模塊化設計的關鍵是模塊化標準化和通用化。它是指結構標準化,尤其是模塊接口標準化和通用化。模塊化設計所依賴的模塊化的組合,即連接或接口。顯然,為了保證不同功能模塊的組合和相同功能模塊的互換,模塊化應具有可組合性和互換性兩個特征,而這兩個特征出現在接口上,必須提高其標準化、通用化、規格化的程度。例如,具有相同的功能,不同性質的單元一定要具有相同的安裝基面和相同的安裝尺寸,才能保證模塊化的有效組合。計算機行業中,由于采用了標準通用的總線結構,來自不同國家和地區廠家的模塊均能組成計算機系統并協調工作,使這些廠家可以集中精力、大量生辰某些特定的模塊,并不斷進行精心改良和研究,促使計算機技術達到空前的發展。
2.2.2.3 模塊化與模數協調
關于模塊化與模數協調,模塊化是復雜產品標準化的高級形式,無論是組合式的單元模塊還是結構模塊都貫穿一個基本原則,這就是用型式和型式尺寸數目很少且有經濟合理的統一化單元一模塊,組合成大量具有各種不同性能的各種復雜的非標準綜合體,這一原則成為模塊化原則。為了實現模塊化原則,保證模塊是由模塊組成的產品在尺寸上的協調,必須建立一套模數系統對產品的主尺度、性能參數以及模塊化的外形尺寸進行約束,這就是建筑中的模數協調。
模數協調工作是各行各業生產活動中最基本的技術工作,遵循模數協調原則,全面實現尺寸配合,可保證在住宅建設過程中,在功能、質量和經濟效益方面獲得優化,促使住宅建設從粗放型生產轉化為集約型的社會化協作生產。
2.2.2.4 模數協調技術在裝配式混凝土住宅設計的目的
模數協調技術在裝配式混凝土住宅設計的目的主要表現在以下幾方面:實現住宅建筑的設計者、制造業者、經銷商、建筑業者和業主等人員之間的生產活動互相協調;能從建筑各部位尺寸進行分割,并確定各部件(模塊)的尺寸和邊界條件,是部件(模塊)規格化,又不限制設計自由;優選某種類型的標準化方式,達到使用數量不多的標準化部件(模塊),建造不同類型的住宅建筑;能使建筑部件(模塊)尺寸的數量達到優先化;促進部件(模塊)的互換性,使部件(模塊)的互換與其材料、外形或生產方式無關;采用合理化的方法定位,吊裝和組裝部件(模塊),以簡化施工現場作業。
2.2.3 PC技術體系選定要訣
PC技術體系選定的過程中一定要做到“六化”,即簡化、統一化、通用化、組合化、系列化、模塊化。具體可表現為以下九點:
1)結構布置盡可能的簡單,構件的規格盡可能的簡化;
2)相同通用構件體系的住宅產品可以實現多種戶型和樓型,但是具有相同的“基因”,實現一種統一外部表現,個性化的表現通過外表面顏色、附加構件如陽臺板、空調板等的設置實現個性化;
3)構件、戶型應該形成事實上的通用化體系,并具有互換的特性,促進產品和部件的標準化;通用構件應具有很靈活的組合性特點;
4)按照建筑模數,形成構件、部品的系列化分布,以適應更加多樣的需求;
5)PC建筑首先拆分為標準模塊,然后是標準構件,形成一定的系統層次關系;某些非標部位形成非標模塊,以適應部分特殊需求;
6)標準化需要形成一定的標準化構件和部品庫,且這是一個開放的系統,易于擴充;
7)拆分構件時應注意構件在整個系統中的作用及其更換性的可能性以及必要性,并保持構件在功能及結構方面有一定的獨立性和完整性,構件問的結合要素便于連接與分離;
8)構件的標準化背后其實就是模板的標準化,目的就是提升鋼模的利用效率,標準的構件可以由可變模板技術實現系列化的構件系統;
9)模塊化數理方面的支撐就是模數協調技術,模數協調技術首先利用基本模數網格控制建筑物的平立剖面,以利于拆分成單元模塊或構件,并利用構件定位技術、公差與配合等技術實現部件安裝接口的模數協調。
3 裝配式混凝土住宅相關體系
根據近年未裝配式混凝土住宅按結構體系體可分為預制框架體系、預制剪力墻體系、預制疊合剪力墻結構體系、內澆外掛體系(各體系綜合比較見表1)。
3.1 預制框架體系
預制框架結構體系(如圖1)的主要特征是將框架結構的構件拆分成梁、柱、樓板等基本預制結構體,單個構件重量較小,有利于預制和運輸。連接處可以選擇在梁柱節點,也可選擇在梁柱節點以外,垂直構件連接一般采用套筒灌漿連接,可以實現高可靠性的連接。節點區或分段連接區現澆,樓板疊合層一般現澆,形成整體的剛度,達到等同現澆、抗震的目的。目前上海地區現行規范規定,裝配整體式混凝土框架結構總高度不應大于50m。
外墻作為結構體的荷載,不作為主要受力構件,根據建筑物的性質,可以選擇預制混凝土墻板或者玻璃幕墻。預制墻板與結構體的連接采用干法或濕法連接,必定有一個方向與結構體鉸接。結構體遇到外部荷載發生形變時,墻板之間可以發生變形,但墻體本身不發生破壞。
預制框架可以結合現澆剪力墻或者預制剪力墻同時使用形成框架剪力墻結構體系。預制框架結構體系在上海、南京、沈陽有部分項目應用。
3.2 預制剪力墻體系
預制剪力墻結構體系將剪力墻結構體系的建筑拆分成剪力墻、樓板等構件,構件類型較少,但單個構件重量較大,剪力墻板豎向采用套筒或者漿錨連接,套筒可靠度高但是造價比較高,漿錨連接理論可行、造價較低,但施工質量保證難度較大;墻板水平向采用預留現澆段連接。預制剪力墻的平面布置與現澆結構區別不大,用于住宅比較容易適合傳統的高層住宅的消費習慣。現行上海地區沒有規范出臺支持本系統。目前在國內預制剪力墻技術北京、沈陽、哈爾濱有部分項目應用(如圖2、圖3)。
3.3 預制疊合剪力墻結構體系
預制疊合剪力墻是為了實現住宅產業化而生產的一種介于全現澆鋼筋混凝土剪力墻和全預制剪力墻之間的一種剪力墻結構構件。預制墻板工法又稱為PCF工法,日本是較早推廣、應用這種剪力墻的國家,技術也相對成熟。目前,預制疊合剪力墻在日本作為框架填充墻或框架結構中的抗震墻使用,真正作為受力構件用于純剪力墻結構的工程實例不多見,同時日本工程界對于結構高度超過60m的建筑中采用預制疊合剪力墻態度謹慎。現行上海地區規范規定預制疊合剪力墻結構只適用于結構總高度不大于60m,層高不大于5.5m,抗震等級為三級以及以下的小高層、高層剪力墻結構住宅外墻。目前在國內預制疊合剪力墻技術上海有部分項目應用。
3.4 其他體系
在國內展開應用的其他體系還有NPC體系、預制疊合墻板體系等,這些體系與前述介紹的三種體系之一無本質區別。內澆外掛體系本質上是將部分外墻板當成荷載,受力結構采用現澆結構的形式,兩者利用現澆連接在一起,本質上不屬于結構受力構件采用PC技術的范疇,不具備技術延展性,屬于為了預制而預制。預制異形柱結構體系也是一種適合于預制構件標準化的結構體系,由于本體系現澆結構的適用范圍(上海地區異性柱框架結構適用的高度為21m,異形柱框架剪力墻結構技術體系適用的高度為40m)不算大,且尚未開展相應預制工法的研究,預計未來可以作為一種比較有特點的預制技術體系加以應用。
4 基于標準營造的技術體系研究
基于裝配式混凝土住宅標準營造可以從標準構配件、標準戶型和標準立面三方面人手形成一套完善的技術標準體系。
4.1 標準構配件
標準構配件有立柱、疊合梁、墻板、疊合板,樓梯,陽臺六種構件(如圖4),每種構件的規格控制在2種以內,可以提高模板的重復利用率,降低模板的攤銷費用,從而降低生產成本。
4.1.1 標準立柱
規格600x600,可采用預制柱或現澆柱。
方柱VS扁柱(見圖5):方柱形狀和受力性能I-IN個方向完全相同,更有利于構件梁、墻體的標準化,提高模板的利用率;扁柱在角部設置帶來了多種非標準構件,處理難度較大。
4.1.2 標準墻板
150厚預制混凝土外墻板或200厚預制夾心保溫墻板,造價要求高時采用單板,造價允許時可采用夾心墻板(見圖6)。
4.1.3 標準樓板
采用疊合樓板,板厚140(60預制+80現澆)(見圖7)。
4.1.4 標準樓梯
采用預制樓梯(見圖8)。
4.1.5 標準陽臺板
采用懸挑疊合陽臺板(見圖9)。
4.2 標準戶型設計
4.2.1 戶型設計原則
裝配式混凝土住宅設計應該充分體現標準化、模數化的設計理念。筆者結合實際情況,對戶型的設計總結出若干原則:
1)裝配式框架一剪力墻體系的預制率的高低可調節性大,且此體系還可以用于辦公、商業、學校等一系列的公共建筑中,市場前景廣闊。因此,新的戶型設計依舊選用裝配式框架一剪力墻體系;
2)針對中小戶型設計,提出將梁柱外凸到室外,以減弱凸梁凸柱對室內的影響;
3)建筑尺寸盡量統一,從而可以較少預制構件的種類和規格。通過構件之間不同的組合來達到各種戶型的使用要求;
4)廚房、衛生間、陽臺等小構件尺寸盡可能一致。
4.2.2 標準戶型設計
在上述原則的指導下,提出了如圖10所示的標準戶型設計。
此戶型構件的種類少,大部分的構建是以6.6m和3.3m為基本尺寸。平面規則,基本沒有凹凸,體形系數小,對節能有利。柱網規則,縱橫兩個方向均能對齊,對結構受力有利。沒有凹口,對房間采光有利。梁柱外凸,減少了結構構件對平面的影響。此戶型設計成一房、二房、三房,三種不同戶型的組合形式,可滿足中小戶型的住房基本功能需求。戶型單元之間可分可合(如圖11)。
此戶型的建筑構(部)件可拆分為:交通核剪力墻部分、樓梯、框架柱、框架梁、護墻體、陽臺、樓板、空調板等(如圖12)。剪力墻為現澆構件、樓板和陽臺為疊合構件、其它的均可做成預制構件(如圖13)。可根據工程實際情況,自主選擇預制構件。
4.2.3 戶型的可延展性設計
僅一種戶型是不可能滿足市場的需求。在上述對裝配式建筑的認識、實踐和設計原則的指導下,提出了一系列的戶型設計方案。同樣的建筑構件,通過不同的組合,再配以不同的現澆的交通核,未滿足不同住宅需求,實現簡化、統一化、通用化、組合化、系列化、模塊化設計,衍生出三種系列的戶型平面。
4.2.3 1A系列
由三戶組成一個單元,開間模數3300,進深模數4500。通過現澆交通核的不同,來滿足11-24層的戶型要求(如圖14、15)。
4.2.3.2 B系列
由四戶組成一個單元,開口按摩模數3300,進深模數3300和3600。通過現澆交通核的不同,未滿足11-24層的戶型要求(如圖16、17)。
4.2.3 3C系列
由四戶組成一個單元,開間模數3300,進深模數由三種。通過內天井來實現中間戶型廚衛等房間的通風和采光。此設計建筑進深大,有利于節約用地(如圖18、19)。
4.2.3.4 通廊式戶型(如圖20)
上述系列的房型都體現了標準化、模數化、系列化的概念。戶型平面規整,有利于建筑節能。但建筑的進深不大,對節約土地不利。如果能逐步采用暗衛生間,對裝配式建筑的戶型設計是非常有利的。既可以減少凹凸和內天井,又能加大建筑進深。小面寬、大進深的建筑可以節約土地。
4.3 標準立面設計
裝配式建筑的立面設計同樣應體現標準化、模數化的理念。在二進制的計算機領域里“0”和“1”創造了數字世界,簡單卻擁有無限可能。在做立面設計時可以借鑒這個概念。“0”可以看做裝配整體式混凝土結構,“1”可以看做標準化、模數化的通用部件。兩者相結合,并以不同的排列和組合未達到立面設計的變化與同一性。
上述建筑戶型的立面上已經存在有四種元素――柱、梁、板、陽臺(欄桿)。此四種元素是建筑的基本構件。現代住宅建筑中通常會在空調板外加百葉,來隱蔽空調室外機。因此,立面上總共有柱、梁、板、陽臺(欄桿)、百葉共五種元素。通過五種元素的不同組合方式、柱和墻面的顏色和材質的變化,來到達立面設計的標準化、模數化、多樣化(如圖21)。
5 標準營造體系控制造價的基本心思路
裝配式混凝土住宅控制造價的總體思路是:大力推廣標準化工作,促進預制構件的社會化大生產和加強施工操作人員的培訓,降低預制構件的造價和安裝價格;部分簡易構件,比如疊合樓板推行工地現場就地預制,減少運輸費用。而在采用較低PC率的時候,比如立柱不采用預制,內隔墻全部采用傳統砌塊等靈活措施。
下面參照已有項目,根據標準營造體系進行不同PC率的造價分析(見表2―5,表內數據基于筆者部分工程實踐,按照上海市相關技術規程和定額計算標準)。
廣東省建筑科學研究院集團股份有限公司(以下簡稱:廣東建科院)副總經理楊仕超先生在接受采訪時表示,培育廣東乃至中國建筑業新增長動力,需大力發展綠色建筑和裝配式建筑,推動產業結構調整升級;大力推行設計施工總承包方式;規范行業管理,營造統一開放的市場秩序。而建筑業在新型城鎮化建設中扮演著重要角色,必將成為主力軍。
圍繞6大戰略目標,實現集團跨越式發展
據不完全統計,我國一年新建建筑面積仍將達到20億平方米,但傳統建筑業已遠落后當代工業技術的平均水平,高能耗、高污染、高危險,低效率、低品質是建設者們揮之不去的心頭之痛。
楊仕超指出,發展綠色建筑和裝配式建筑有利于廣東乃至中國建筑業節約資源能源、減少污染排放、提升勞動生產率和質量安全水平,有利于促進建筑業與信息化工業化深度融合、發展新產業、培育新動能。
據悉,廣東建筑研究院將持續推進及重點做好企業規范治理、做好投融Y板塊、促進六大板塊規模擴張、開拓全國市場、建立城市建設大數據平臺、促進產業化發展、提高科研創新能力等工作。
楊仕超表示,廣東建筑研究院接下來將圍繞6大戰略制定的目標和方向,群策群力、集思廣益,厘清做強傳統業務、做好新業務的發展思路,探索研究院集團轉型升級,并使用好增資擴股募集資金,實現研究院集團跨越式發展。
廣東建筑研究院的業務有6大版塊,分別為科研、檢測服務、工程設計、工程監理、特殊工程施工、咨詢服務。六大戰略方向分別是綠色建筑、建筑產業現代化、智慧城市、信息化管理平臺、關鍵產業發展、關鍵技術研究等。
據悉,廣東建筑業在發展裝配式建筑等工業化探索具有全國意義。其人力成本、綠色發展、質量提升等方面面臨的問題,都是原來的建造方式無法解決的,必須要采用現代工業的方式。發展裝配式等新興建造方式不僅能夠顯著提高建筑質量和建設效率,減少污染和資源浪費,是實現綠色發展和供給側結構性改革的必然趨勢。
大力發展綠色建筑,全面推動產業優化升級
楊仕超表示,廣東要大力推動產業優化升級,必走綠色發展之路,只有生產方式變革才能從根本上解決節能減排的問題。實現建筑業的節能減排和城市綠色低碳發展也亟需建筑工業化和綠色建筑。
據悉,廣東乃至中國建筑業尤其需要進行供給側結構性改革,要通過工業化、綠色化的方式,提高建筑質量,符合現今和將來的市場需求,提升人民生活水平。其實任何一個建筑做出來都是要符合人們的實際需求,那么,如何保持較高且穩定的建筑質量呢,唯一的途徑就是建筑產業的現代化。
楊仕超表示,廣東工業化建筑是一個很大的產業,培育市場尤其重要。政府及相關研究機構應當扮演制定標準的角色,營造一個公平有序的競爭環境,同時可以通過調整稅收等方式,鼓勵更多企業參與進來,擴大優質供給。
楊仕超還建議,要針對廣東自身的建筑特點,尋找適合廣東的發展模式,不能像搞運動一樣推廣技術、發展產業。行業發展應秉持冷靜的態度,防止出現新的產能過剩。
堅持以科學發展觀為指導,加快建筑業結構調整和轉型升級,大力推進科技進步和技術創新,更加突出建筑經濟發展質量,改進經營管理方式,提高產業集中度,把建筑業打造成為技術先進的現代產業、節能減排的綠色產業和帶動力強的支柱產業。
據悉,廣東建筑研究院將加快推進廣東建筑標準化、裝配化和住宅產業化,積極推動廣東建筑業與建材業相融合,通過建材產品與建筑施工標準化結合,實現建材產品模塊化設計、工廠化制造、集成化設計,形成建筑的現代工業化生產和施工。
一帶一路,強化基礎設施綠色低碳化建設
提及“一帶一路”國家戰略與建筑業關聯時,楊仕超表示,建筑業基礎設施互聯互通是“一帶一路”建設的優先領域。在尊重相關國家和安全關切的基礎上,沿線國家宜加強基礎設施建設規劃、技術標準體系的對接,共同推進國際骨干通道建設,逐步形成連接亞洲各次區域以及亞歐非之間的基礎設施網絡。強化基礎設施綠色低碳化建設和運營管理,在建設中充分考慮氣候和經濟環境的影響。
住房和城鄉建設部的“建筑業發展‘十二五’規劃”中明確指出:積極推動建筑工業化。研究和推動結構件、部品、部件、門窗的標準化,豐富標準件的種類、通用性、可置換性,以標準化推動建筑工業化;提高建筑構配件的工業化制造水平,促進結構構件集成化、模塊化生產;鼓勵建設工程制造、裝配技術發展,鼓勵有能力的企業在一些適用工程上采用制造、裝配方式,進一步提高施工機械化水平;鼓勵和推動新建保障性住房和商品住宅菜單式全裝修交房。
建筑工業化有誘人的經濟效益和社會效益前景,據統計,通過住宅產業化的途徑,可以使住宅建造過程中的資源利用更合理,與現澆技術相比,現場建筑垃圾減少80%,材料損耗減少60%,建筑節能65%以上,住宅的性能更優,質量品質更佳。同時項目開發周期僅為傳統方式的75%,大大縮短住宅的建造周期。我省政府有關部門和企業應分別從三個方面主動推進。
從政府方面,一是鮮明地確立支持建筑工業化發展的目標和任務。通過公信的力量,做好社會、公眾的思想轉變和觀念引導。當前,建筑工業化多是行業內的前沿話題,尚沒有被完全接受,政府主管部門、行業管理部門、建設單位、社會大眾,一方面苦于建筑業臟亂差、高危難管,仍按傳統思維加強管理,另一方面不理解工業化的概念、做法,在工程設計、招投標、工業化管理等方面沒有做好接受的心理準備和實施準備。倡導建筑工業化無疑是建設領域甚至全社會的一次思想解放,而解放思想是做好一切工作的總閥門。
二是建立建筑工業化配套政策和體系。產品認證制度是建筑工業化的保證,認證的全過程是政府行為。要圍繞建筑設計標準化、預制構件和建筑部品制作工業化、施工安裝機械化、建筑成品驗收規范化等關鍵環節,組織開展專題研究和重點攻關,盡快形成適應建筑工業化發展需要的標準規范體系、建造安裝體系和建設管理體系;鼓勵有條件的企業建立建筑產業園區或生產基地,整合裝備制造、建材生產、設計咨詢、資金物流等資源要素,加快提升企業技術創新能力;支持企業建立技術研發中心,重點開展節能、環保、智能化等建筑業重大關鍵技術、共性技術和專業施工技術、尖端施工技術攻關,開發具有自主知識產權的核心技術和施工專利;要建立工業化住宅認定標準,在此基礎上,建立相應的工業化住宅質量保證制度,明確工業化住宅發展水平的預制化率的衡量標準和統計口徑,出臺對經過認定的工業化住宅的土地出讓、建筑面積豁免、稅收和貸款優惠等方面的優惠政策;要不斷改革完善適應建筑工業化發展的工程建設管理制度;要積極培育預制構件和建筑部品施工企業,不斷完善成套技術和工法體系,促進適合預制構件安裝運輸的建筑機械設備租賃市場發展,鼓勵企業進行新工法新工藝的研發;針對預制構件和建筑部品的市場供給,建立預制構件生產企業的市場準入認定標準,要創造條件,積極培育技術能力強、節能環保可持續發展好的企業進行相應產品的生產,建立起相應的構件和部品信息系統;要將建筑工業化內容納入到執業(職業)資格人員的培訓、考核和繼續教育中,建立工業化生產的一線技術人員和工人認證和培訓體系。
三是要全面推行“綠色施工”。全面落實節約型城鄉建設的要求,加快研發低碳生態建造工藝、技術和材料,大力推行綠色施工,不斷降低建筑產品和建設過程中的資源能源消耗和環境污染,提高節能減排能力和低碳建設能力,推動建筑業綠色發展。我國《國民經濟和社會發展第十二個五年規劃綱要》提出,建筑業要推廣綠色建筑、綠色施工,日前,中建協綠色施工分會在北京成立,綠色施工有關規范和規程逐漸強制推行。
關鍵詞:建筑電氣安裝;結構配合;預埋;處理方法
建筑工程施工涉及到的內容比較多,是一項復雜性較大的綜合性工程,建筑工程施工需要土建、電氣安裝、給排水、采暖通風等專業的密切配合,采取有效的施工現場管理措施,以確保工程項目的順利完工。建筑工程項目中,電氣安裝工程是一個極為重要的部分,涉及到建筑驗收完工后的正常使用,建設施工人員在進行建筑電氣安裝工程施工過程中,要注意其與土建工程的相互配合,而對于建筑基礎工程而言,電氣接地裝置、線路的預埋管理等都是要求施工人員重點把握的。在建筑結構施工中,各項電氣管理要采取暗敷的方式,裝飾工程施工中需要進行各類電氣設備、線路的安裝工作,建筑竣工之前還必須對相關設備進行調試。綜上所述,建筑工程施工的很多過階段都涉及到電氣安裝問題,做好安裝與建筑結構間的配合工作是施工人員的一項重點工作內容。
1 建筑結構鋼筋在防雷及接地設置上的應用
根據國家《建筑防雷設計規范》的要求,新建工程項目要充分利用建筑結構中的金屬導體如鋼筋等作為防雷裝置。在建筑實際防雷設計中,采取建筑物內部結構鋼筋作為防雷裝置的方法相比于傳統在建筑表面專設防雷裝置而言,最終實現的效果顯得更為簡潔、安全、美觀。這是因為建筑物自身結構中的鋼筋已經連接成了一個整體,形成了法拉第籠,能夠對室內電位起到更好的平衡作用,取得良好的均壓效果,從而為建筑物中的人員、電氣設備提供良好的安全保障。充分利用好建筑物自身結構中的金屬導體進行防雷設計是未來設計研究的一個重要方向。
1.1 建筑屋面結構與接閃器的設置
隨著時代的發展,現代建筑藝術也在不斷的發展,建筑屋面造型及結構的設計花樣也在不斷增多,建筑屋面由傳統的平屋面、坡屋面逐漸發展為雙面網架、薄殼屋面等,新穎美觀的屋面結構雖然顯示了建筑獨特的造型美,但卻給防雷設計帶來了一些不利的影響。針對此類屋面結構一方面要在其結構突出處設置避雷帶,同時也可以利用屋面結構鋼筋作為避雷網的一個組成部分。一般建筑屋面結構為鋼筋混凝土,其配筋較密集,在利用建筑鋼筋作為接閃器時要對建筑結構鋼筋連接關鍵部位進行焊接,以滿足電氣通路的要求。
1.2 建筑混凝土柱、墻主筋作為防雷引下線
由于建筑結構中都會設置一定數量的鋼筋混凝土柱,柱中的鋼筋多采用綁扎、焊接及機械連接等方式,因此避雷防雷引下線的設計可以充分利用這些鋼筋,在引下線搭接過程中要采用焊接的方式,搭接鋼筋必須為圓鋼,一些剪力墻等墻體中的主筋也可以作為防雷引下線。此外若建筑土建施工鋼筋連接采用的是對頭焊接,那么當主鋼筋要作為防雷引下線時,就必須在碰焊處進行補焊搭接圃鋼。
1.3 建筑基礎地梁作為接地裝置
建筑基礎類型多種多樣,但都采用鋼筋混凝土的結構形式。在進行接地裝置設置時可以考慮利用基礎地梁來實現預期接地效果。對于接地體的埋設要符合相關國家標準規范,接地裝置的埋設深度一般要求在50厘米以下,此外對于起到防護直擊雷作用的人工接地體其埋設位置要盡可能遠離人行道、建筑物出入口等,通常要求間距為3米;若實際情況確實不能滿足需要,水平接地體要采取相關絕緣保護措施。一般而言,建筑的筏型基礎、箱型基礎等底面往往都設置有肋梁,而柱下獨立基礎、樁基礎等設有承臺梁,這些都可以作為一種接地裝置。
1.4 解決雷電波侵入問題
相關數據統計表明,由于雷電波侵入造成的雷電傷害事故占到總雷電事故的很大一部分,如何做好雷電波防護,保護人身、設備安全是防雷工作中的重要內容。在建筑電氣安裝過程中,為了阻止雷電波的侵入,可以對電纜的金屬外皮等與電氣設備作接地連接,從而保護電氣設備的安全運行,避免雷擊事故造成人員傷害。
2 建筑電氣管線的預埋與結構布置
建筑電氣管線預埋敷設方式主要分為兩種,一、明敷,二、暗敷。所謂的明敷指的是管線直接安裝在建筑墻壁等表面,而暗敷是一種不同的新式管線敷設方式,在其實際操作中電氣管線的預埋是安裝過程中重要的一個部分。電氣管線的預埋由于涉及到管線數量較多,具體布置方式多樣化,在建筑墻體進行管線垂直預埋及建筑樓板中管線水平預埋時,都會對建筑結構的穩定性造成一定影響。
2.1 建筑結構墻體中垂直預埋管線的敷設
建筑鋼筋混凝土柱或剪力墻中進行垂直預埋管線的敷設方法比較簡單,具體操作方式是在建筑結構澆筑的同時將電氣線路套入鋼管,與建筑結構鋼筋綁扎在一起即可。此種方法靈活性比較好,也易于施工。但當需要在砌體墻體中埋設垂直管線時,具體操作方法較為復雜,對于砌體承重墻中垂直預埋管線的敷設,要嚴格按照施工技術標準實施,不允許在砌體結構中設置水平或斜向的通槽,垂直預埋管可以在墻體剔槽上埋設,但會在一定程度上損壞墻體結構。而在混凝土結構填充墻上進行管線預埋時,由于混凝土自身強度特點,即使管線敷設對墻體造成損傷,也不會進一步影響到主體結構。所以對于在填充墻上的管線敷設需要考慮的僅僅是隔聲、抗裂等,此外還要注意控制墻體上開槽的深度。
2.2 建筑結構樓蓋水平預埋管線的埋設
建筑結構樓蓋板常見的兩種形式是預制裝配式樓蓋、現澆混凝土樓蓋。在預制裝配式樓蓋水平預埋管線的埋設過程中,需要對詳細了解預制板的布置方式,保證預埋管線沿著預制板中圓孔或板縫的位置進行埋設布置。而對于現澆混凝土樓蓋水平預埋管線的埋設而言,電氣管線的布置方式就比較靈活,管線在現澆板內的布置要避免交叉,也不能使管線并排,同時電線管的最大外徑要符合國家技術規范。
3 結語
建筑工程電氣安裝的具體操作工程涉及到的內容比較廣泛,需要施工人員高度重視施工中的各個細節,考慮電氣安裝與其他專業間的協同配合,正確地設計電氣安裝結構,科學合理地處理安裝中多遇到的問題,同時切實落實各項安裝施工技術,為建筑工程安全順利、保質保量、及時的完工提供有力支持。
參考文獻
Abstract: HD200 steel bridge is in a new type of fabricated bridge, combining with the BeiLei bridge engineering design of Laos application examples, the main structure are introduced, and the analysis of its structure, mechanical properties, hope to provide reference for the similar overseas projects.
中圖分類號: U448.36 文獻標識碼:A文章編號:
1 工程背景
老撾人民民主共和國地處中南半島北部內陸、北面與中國云南相接,東面與越南為鄰,西面、西南面分別與緬甸、泰國交界,南面與柬埔寨接壤。老撾全國共劃分為16個省,一個直轄市,國土面積23.68萬平方公里。
老撾工業落后、交通極不發達、基礎設施建設緩慢,據統計,老撾公路密度在東盟十國中位居倒數第二,僅僅高于緬甸。近年來,為了促進城鄉社會和經濟的發展,特別是針對由于境內河流多,橋梁缺乏,嚴重阻礙交通通行的現狀,老撾政府將橋梁建設工程作為近期發展交通基礎設施的工作重點。
針對老撾改善交通環境的迫切需求,國際社會紛紛伸出援手。2010年6月,中國國家副主席訪問老撾期間,中國與老撾交通部簽署了老撾貝雷橋及配套土建工程項目商務合同,項目主要工程內容為建設69座貝雷鋼桁架橋梁,包括橋梁設計、供貨、土建、安裝以及連接道路的建設等。項目資金來源使用中方向老撾提供的優惠貸款,項目規定建設的橋梁遍布老撾17個省、直轄市,南北最大直線距離約1200公里。
由于老撾國內的基礎設施建設水平及其落后,不僅缺乏水泥、鋼材等施工原材料,而且基本無大中型橋梁的施工能力和維護條件,故其境內現有橋梁基本為簡易的木結構和鋼桁架結構。此外,本次項目的擬建設橋位大部分地區是熱帶山地丘陵,進場道路多為非鋪裝的簡易路面,車輛通行條件較差,道路交通量也很小,因此對橋梁的使用要求也不是很高。
根據以上特點,合同規定擬建設橋梁的均按照單車道貝雷桁架梁橋建設,要求橋梁結構簡單,便于維護。按照前期研究,橋梁結構決定采用HD200型裝配式公路鋼橋(以下簡稱HD200型鋼橋),施工原材料特別是鋼結構絕大部分從中國境內裝運到老撾現場拼裝。
2 HD200型鋼橋
2.1 HD200型鋼橋特點
目前在國內工程中使用的比較成熟的貝雷桁架式的鋼結構裝配式橋梁主要有321型鋼橋和HD200型鋼橋。321型鋼橋是在原英國貝雷(BAILEY)桁架橋的基礎上,由我國60年代研制并設計定型的一種裝配式鋼橋,問世45年來,其在交通基礎建設、搶險救災和國防戰備等方面都發揮了重大作用。HD200型鋼橋是在321型鋼橋的基礎上,由中交公路規劃設計院開發的新一代鋼橋,其桁架片的高度由原來的1.4m提高到2.134m,橋面寬由3.7m擴到4.2m,同時提高了橫梁及連接構件的強度,因此在車行道寬度、承載能力、整體剛度和強度、構件疲勞強度等方面都比原321鋼橋有較大的性能提高,具有更高的性能價格比。 其主要特點是:構件簡單、架設方便、標準化程度高,互換性強、承載能力大、適應性好,可作為永久和半永久性橋梁使用。
2.2 HD200型鋼橋基本結構
HD200型公路鋼橋是一種拼裝桁架式的下承式橋梁,主要構件包括桁架、橫梁、橋板、連接銷及各種連結系構件,基本結構由以下幾個部分組成(見圖1):
(1) 桁架
桁架單元是橋梁承重的基本構件,所有的橋梁部件全部要通過桁架進行連接。主要采用10號、8號兩種槽鋼組焊而成,構造尺寸:長3.048m,高2.134m。
(2)橫梁
橫梁是橋面系承重梁,并對兩側主桁架的穩定起支撐作用。橫梁采用400mm高的H型鋼制作,單車道橋面凈寬為4.2m,橫梁長5.7m。
(3)橋面板
橋面板是橋面構件,用于直接承受履帶式和輪式荷載作用。橋板長3.042m.寬0.84m,由5mm的花紋面板和4mm的鋼板冷彎焊接而成。
(4)加強弦桿
加強弦桿用于加強桁架弦桿。加強弦桿的兩端分別為陰頭和陽頭,中間有支撐架孔和弦桿螺栓孔。
(5)水平撐架和豎向撐架
水平撐架和豎向撐架用來連接同側的多排桁架,使多排桁架形成整體結構,以便共同受力。
2.3 HD200型鋼橋受力性能
為了滿足橋梁施工架設的需要,HD200型鋼橋桁架按照橫向片數布置有單排、雙排、三排和四排四種形式;根據是否安裝加強弦桿,可分為加強型和不加強型兩種形式,此外為了充分利用桁架的抗剪能力,桁架有標準桁架和高剪力桁架之分,高剪力桁架共設計了3種類型。其具體的桁架組合容許內力的見下表(表1):
根據橋跨相應的計算荷載,對應桁架內力表,HD200鋼橋的組合跨徑可由9m~76m,適用荷載標準可為中國荷載標準公路I級,公路II級,也適用于美國荷載標準HS15、HS20、HS25等。
3 典型橋梁設計方案
3.1 主要技術標準計參數
(1)設計行車速度:按25公里/小時設計。
(2)設計荷載:受歷史影響,老撾境內橋梁設計荷載沿用了歐美的設計標準。對于老撾國道、省道橋梁車輛荷載按AASHTO標準(美國公路和運輸官員協會標準)HS-20設計,農村地區橋梁的車輛荷載按AASHTO標準HS-15設計。
(3)橋梁寬度:橋面凈寬4.2m,單車道。
3.2桁架組合形式
擬建設橋梁分布于老撾國道、省道、地區道路、城鎮道路、農村道路上,根據橋梁建設清單,本次工程為適應不同橋位的橋跨布置及荷載的變化,HD200的桁架組合選用了單排單層DS、雙排單層加強DSR、四排單層加強TSR共三種組合,其桁架組合形式及適用跨度按照下表布置:
3.3 簡支單跨-三排單層TSR型HD200鋼橋
根據表2可見,簡支單跨-三排單層TSR型HD200鋼橋可應用于跨徑48m以下的單跨簡支橋梁。
典型橋梁位于老撾Champasak省Sa Na Som Boum縣Vang Vorn村附近,跨越Ka Pher河,設計荷載為HS-20。橋址處河段河道順直,兩側河岸較高較陡,河寬穩定。
經對橋位現場調查,結合河道洪水位情況和兩岸道路標高等綜合因素,該橋設計為單跨簡支結構,橋梁跨徑45.720m,橋梁結構由15片TSR型HD200桁架(15*3.048m)拼裝組成。
橋型布置見下圖(圖6):
3.4連續多跨-雙排單層DSR型HD200鋼橋
本工程的多跨橋梁均采用連續結構,單孔跨徑長度和桁架組合按照表2的要求設計。在中跨的連續節點處設計非標準的槽型鋼托梁構造,托梁的作用首先是作為施工時的架梁軌道槽,其次作為成橋后的中支點的連續支撐構件。
典型橋梁位于Xaignbouli省肯濤縣Phak kam村(右岸)附近,橋位處在村莊中間地帶,河道兩岸坡度較陡,河道寬度約50m,設計荷載為HS-20。
經對橋位現場調查,結合河道洪水位情況和河道兩岸道路標高等綜合因素,該橋設計為三跨連續結構,橋梁跨徑30.480m+30.480m+30.480m,橋梁結構由30片DSR型HD200桁架(30*3.048m)拼裝組成。
橋型布置見下圖(圖6):
4 結語
(1)老撾是典型東南亞的發展中國家,境內遍布山地雨林,河流眾多,當地建筑材料嚴重匱乏,施工力量薄弱,全年受雨季影響,河流水位漲落很大,一年中只有半年是有效施工周期。
因此構件簡單、架設方便、承載能力大的HD200鋼橋,可以在相對較短的時間內解決該國的基本交通保障問題,對于促進其國家基礎設施發展具有較好的經濟性和實用性。
(2)HD200型鋼橋是一種新型的裝配式公路鋼橋,本項目是其首次在境外工程中大規模的設計應用,因此是也一個學習和積累經驗的過程。目前該工程設計已經完成,進入施工建設期,希望能對類似境外工程提供一定的借鑒作用。
參考文獻:
[1] 喻忠權,沈惠榮.HD200型裝配式公路鋼橋[J]. 公路.2000,(11):27-29.
[2]茍明康,陶莉.裝配式公路鋼橋設計和使用中的幾個問題[J].工程裝備研究,2001,(1):1-6.
[3] 喻忠權.HD200型裝配式公路鋼橋的開發與應用[J].公路.2000,(11):64-65.