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【关键词】革命 多元化 精准化 标准化 持续发展
1.1装配式建筑的定义
随着现代工业技术的快速发展,房屋建造也可以进行机器化生产,大批量的在工厂或工地制造,然后把预制好的房屋构件,运到施工现场进行装配组装而形成的建筑,这就是装配式建筑。装配式建筑进入了多元化的时代,这将是我国建筑、建材业在21世纪即将面临的一次大革命。
1.2装配式建筑的发展现状
装配式建筑最早起源于欧洲,目前为止,西欧和美国地区装配式建筑在混凝土结构中占的比例已达35%-40%,而在亚洲,日本预制装配式建筑的发展处于领先地位且装配式建筑在混凝土结构中所占的比例已高达50%之多。我国对装配式建筑的应用起于上世纪50年代,到20世纪80年代,预制装配式建筑在全国范围内兴盛起来, 90年代到21世纪初由于技术等原因陷入停滞状态,而最近十年,随着我国经济的飞速发展,施工技术的提高以及劳动力成本的上升,装配式建筑被重新启用起来,并以全新的技术进入新的发展阶段。
2装配式建筑的发展优势以及与传统式建筑的比较
2.1装配式建筑的发展优势
(1)降低企业成本。由于装配式建筑构件是由预制工厂批量生产,运达施工现场直接安装,避免了传统施工现场装拆脚手架、模板等繁琐工序,节省了大量人力的同时也大大缩短了工期,人工费和工期的减少也使得成本变得更具有可控性。
(2)保证工程质量。传统的建筑施工现场中,由于工人的素质参差不齐,安全和质量问题时有发生,而装配式建筑施工时,由于施工构件大都是在工厂车间中按模板生产的,比起传统的工人现场湿作业,构件质量更好的得到了保障,而且这些建筑结构的安装有着固定的流程,大大降低了人为因素的影响。经实验测定结果显示,装配式建筑结构强度与现浇结构相当,混合来凝结的自我恢复性好,变形能力强,节点区域的抗剪能力也优于现浇结构,这些都为工程的质量提供了有力保证。
(3)空间设计灵活。装配式建筑基本实现了设计模数化,标准化,组合灵活多样相对于传统建筑设计的承重墙多,开间小等问题,更容易满足用户的需求,为改善人们的工作与生活环境提供了多一种选择。
(4)节能环保。在全国的能耗排行中,建筑业的能耗占三分之一左右,传统建筑施工工地产生的粉尘与建筑固体垃圾等也对周围环境造成了大量污染。装配式建筑与之相比凸显出了极大的优势--节能,节水,节材,环保。例如,万科集团代建的深圳龙悦居项目,与传统建造方式相比,建设16万平方米住宅面积测算,节约了标准煤320吨,木材160立方米,减少废水5.4万立方米,施工垃圾约1600吨。
2.2装配式建筑与传统式建筑的优缺点比较
装配式建筑与传统建筑优缺点比较,如表1所示:
表1.传统住宅和装配式住宅的比较
3.装配式建筑的相关技术要求
(1)建筑整体需采用高精度的坐标体系,且应预埋标准门窗可随意装卸的高精度接口。只有确立了标准化体系,才能提高产品的质量,降低成本。
(2)细化精装修技术标准,用基础三维设计软件来解决各种建筑模块和设备模块安装的碰撞问题,合理确定标准化模块,从而推进建筑产业现代化。
(3)积极实行技术和管理创新,提高住宅建筑品质,并对成本、工期精细化管理,推进建筑产业现代化、产业化发展。
4.装配式建筑在中国的发展趋势
我国在经济建设中坚持可持续发展原则,建筑业作为国民经济的传统支柱产业,节能环保发展迫在眉睫。总理在2016年《政府工作报告》中表示要大力发展钢结构和装配式建筑,减少建筑垃圾和扬尘污染,缩短建造工期,提升工程质量。同时,制定装配式建筑设计、施工和验收规范,完善部品部件标准,实现建筑部品部件工厂化生产。鼓励建筑企业装配式施工,现场装配,建设国家级装配式建筑生产基地,力争用10年左右时间,使装配式建筑占新建建筑的比例达到30%。装配式建筑各种优点及其绿色发展的理念使其在将来在中国的发展优势毋庸置疑。
参考文献:
[1]李湘洲,李南.国外预制装配式建筑的现状[J].国外建材科技,1995(04).
[2]王茜,毛晓峰.浅谈装配式建筑的发展[J].科技信息,2012(07).
【关键词】混凝土;装配住宅;施工
建筑行业是我国国民经济的支柱产业,对我国经济的发展有举足轻重的作用。但随着能源紧缺、节能环保、劳动力短缺等问题的凸显,建筑业发展遇到了很大挑战。建筑工期压力越来越大,管理难度加大,工期不可控加大,建筑行业投资周期延长,成本升高,利润降低,这些因素逐渐成为制约建筑业进一步发展的瓶颈。
在面临急剧增加的建设需求与高昂并持续上涨的劳动力成本问题时,政府和企业都不得不选择改善劳动工具、改变劳动方式,依靠机械化和自动化水平来提高效率。而建筑工业化建筑模式正是有效解决劳动力不足这一制约建筑业持续发展的手段之一。近年来,国家对装配式住宅的政策导向和优惠政策陆续出台。随着城市建设节能减排、可持续发展等环保政策的逐步明朗, 装配式钢筋混凝土结构建筑,迎来了可以健康发展的新机遇,装配式建筑将成为我国房屋建设的必然趋势。
1 混凝土装配式住宅的优点
1.1 有效地节约资源
我国建筑业能耗为相同气候和环境下发达国家的2-3倍左右,大部分建筑达不到建筑节能要求;建筑能耗损耗十分庞大,而建筑工业化建筑模式将成为解决由建筑业所带来环境问题的有效方案。
1.2 缩短工期
装配式住宅预制外墙板预留了安装外窗用的木砖,结构封顶后即可立即实现封闭,较传统施工封闭时间减少了2个月左右,并为室内砌筑及装饰工程的提前插入创造了条件;预制外墙、预制飘窗以及预埋件的使用都能大大减少装饰工程施工的时间。
1.3 节约劳动力,降低工程造价
由于预制构件集中预制,工人熟练程度高,从而可以提高工效,节约劳力。在安装时所需劳动力也较少,一般需4~6人。集中预制还可减少由于工地分散而造成的原材料损耗,且便于利用零星物品加工构件,因此可以降低工程造价。
1.4 保证工程质量
由于集中预制,对混凝土配合比、砂石料的级配和冲洗、钢筋的数量等都好控制。在预制中,由于建筑部件统一生产,精度很高,单个构件的模板、钢筋及混凝土浇筑等工艺过程都比现场浇筑施工方便,故可使单个构件的质量提高,因而,可以提高整个工程的质量。
1.5 高环保性
PC构件的现场装配、连接可避免或减轻施工对周边环境的影响,有利于环境保护和节约资源。采用预制混凝土构件,使建筑材料在运输、装卸、堆放、施工过程中的各种扬尘污染减少了。工厂化作业的实施,大大减少了土建粉刷等易起灰尘的现场作业,不仅有利于施工人员的身心健康,同时也将对周边环境的影响降到最低。
2 混凝土装配式住宅施工工法
2.1 施工工艺原理
采用构件安装与现浇作业同步进行的方式,即预制墙板与现浇墙体同步施工,预制墙板安装后采用套筒灌浆连接方式保证钢筋以及墙板的受力性能,并通过现浇节点浇筑形成整体;预制叠合类构件安装与楼板现浇同步施工,通过叠合层混凝土浇筑形成整体;预制楼梯板、预制装饰板随层安装、预制飘窗错层安装的方式完成结构施工;预制混凝土保温装饰一体化模板的安装使用解决了预制墙板之间现浇节点的外模支设的问题。本工法通过对预制构件运输、存放、吊装、安装、连接、现浇节点处理以及成品保护等各环节质量进行严格控制,通过大量应用预制构件专用吊装、支撑、安装等工器具,使得预制构件安装施工便捷、质量可靠,提高了劳动生产率,达到了节能减排社会效益。
2.2 施工工艺流程
装配整体式结构施工自构件深化设计时起,到施工完成时止,根据装配式结构特点,合理安排施工工序,达到流水作业,实现质量、工期优化,其施工流程设置如下图所示。
图 1 预制混凝土装配式结构构配件安装施工工艺流程
3 结语
装配式建筑的优点:
1、高效率:与传统方式相比,工厂生产不受恶劣天气等自然环境的影响,工期更为可控,且生产效率远高于手工作业。
2、精度高:装配式建筑误差达毫米级。
3、质量高:构件工厂化生产,质量大幅提高。
4、可大幅降低人工依赖。
5、干法现场装配,节水节电节材环保。
6、有较完整的标准设计体系。
7、结构抗震性能好。
8、建筑使用面积可增加。
装配式建筑的缺点:
1、增量成本高。
2、连接处二次现浇,现浇工作量依然很大。
3、运输服务半径距离200公里以内。
4、设计、审图、施工、验收等均缺乏依据。
【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:
中图分类号: TP205文献标识码: A
一、引言
PC(Precast Concrete)是预制装配式混凝土结构的简称,是以混凝土预制构件为主要构件,经装配、连接以及部分现浇而成的混凝土结构。国外的混凝土预制构件与钢筋混凝土几乎同时起步,而现代意义上的工业化预制混凝土构件在半个世纪前才得到真正发展。本文主要以同处亚洲的日本为例,介绍现代PC形式及工法技术。目前,日本的住宅建筑PC化率占65%。从1955年使用预制构件建造房屋开始,便以中高层建筑为目标,经过近50多年的发展,已经形成了比较完善的PC技术体系。
二、PC的优点
1.品质均一:由于的工厂严格管理和长期生产,可以得到品质均一且安定的构件产品。
2.量化生产:根据构件的标准化规格化,使生产工业化成为可能,实现批量生产。
3.缩短工期:住宅类建筑,主要构件均可以在工厂生产到现场组装,比传统工期缩短1/3。
4.施工精度:设备、配管、窗框、外装等均可与构件一体生产,可得到很高的施工精度。
5.降低成本:因建筑工业化的量产,施工简易化减少劳动力,两方面均能降低建设费用。
6.安全保障:根据大量试验论证,在耐震、耐火、耐风、耐久性各方面性能优越。
7.解决技工不足:随着多元经济发展,人口红利渐失,建筑工人短缺问题严重。PC工法 正好可以解决这些问题。
三、PC结构的分类
从建筑物结构形式及工法上PC工法大致可分为四种:① 剪力墙结构预制装配式混凝土工法,简称WPC工法;② 框架结构预制装配式混凝土工法,简称RPC工法;③ 框架剪力墙结构预制装配式混凝土工法,简称WRPC工法;④ 预制装配式铁骨混凝土工法,简称SRPC工法。
1.WPC工法
WPC工法即剪力墙结构预制混凝土工法,如图1所示。用预制钢筋混凝土墙板来代替结构中的柱梁,能承担各类荷载引起的内力,并能有效控制结构的水平力,局部狭小处现场充填一定强度的混凝土。是用钢筋混凝土墙板来承受竖向和水平力的结构。因其需要每一层完全结束后才能进行下一层的工序,现场吊车会出现怠工状态,适用于2栋以上的建筑才能够有效利用施工设备。
2.RPC工法
RPC工法即框架结构预制装配式混凝土工法,如图2所示。是指预制梁和柱在施工现场以刚接或者铰接相连接而成构成承重体系的结构工法,由预制梁和柱组成框架共同抵抗适用过程中出现的水平荷载和竖向荷载。而墙体不承重,仅起到围护和分隔作用。此种工法要求技术及成本都比较高,故多与现场浇筑相结合。比如梁、楼板均做成叠合式,预留钢筋,现场浇筑成整体,并提高刚性。多用于高层集合住宅或写字楼,可实现外周无脚手架,大大缩短工期。
3.WRPC工法
WRPC工法即框架剪力墙结构预制装配式混凝土工法,如图3所示。是框架结构和剪力墙结构两种体系的结合,吸取了各自的长处,既能为建筑平面布置提供较大的使用空间,又具有良好的抗侧力性能。适用于平面或竖向布置繁杂、水平荷载大的高层建筑。
4.SRPC工法
SRPC工法即预制装配式钢骨混凝土工法,如图4所示。是将钢骨混凝土结构的构件预制化,与RPC工法的区别是,通过高强螺栓将构件现场连接。通常是每3层作为一节来装配,骨架架设好之后才能进行楼板及墙壁的安装。此工法适用于高层且每层户数较多的住宅。
四、PC结构的设计生产施工管理
采用预制的方式,工厂生产、现场装配,是住宅产业化的基本形式。其不同于传统的粗放式建筑模式,需要更专业的生产施工管理人员,要求技术者结合实际要求,选择合理工法,整体把握从设计到施工的全部过程。因为每一个环节都会直接影响下一个环节是否能顺利进行,预制装配式混凝土结构更强调标准化、计划性。
五、结束语:
以预制装配式混凝土(PC)结构为代表的住宅产业化模式,在我国还处在刚刚起步阶段,面对其他发达国家的先进技术和经验,我们还需要更多的学习及实践。对国外技术不一定全盘照搬,但也没必要从零做起,需要我们结合我国国情,制定出切实可行的相关规范条例,培养专业的技术及管理人才。
参考文献:
[1] 日本建筑学会《建筑工事标准仕样书・同解说JASS10 预制钢筋混凝土工事》2013年1月.