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关键词:装配式建筑项目装配式建筑项目;实施影响因素分析;建筑质量
1研究背景
装配式建筑是指使用预制的构件在施工现场装配而成的建筑建筑,其中包括了建筑构件生产、运输及连接等多个流程。装配式建筑有如下优点配式建筑有如下优点:(1)施工周期短施工周期短:相对于传统的现场浇注施工方式注施工方式,装配式工法在施工现场仅需完成各部件的吊装、拼接工作拼接工作。据统计,使用装配式工法的多层和低层建筑至少将可以缩短500%的工期的工期;(2)低碳环保低碳环保:降低现场湿作业产生的建筑垃圾以及扬尘污染的建筑垃圾以及扬尘污染,施工中模板、围护结构使用量低;(3)质量保证率高质量保证率高:所有构件均在工厂内进行生产,便于质量的集中控制的集中控制,残次品率低。目前目前,我国建筑企业多采用传统的建筑工艺和设计方案,虽然传统的建筑施工工艺已被多数工程技术人员所接受虽然传统的建筑施工工艺已被多数工程技术人员所接受,但随着城市人口的快速增长随着城市人口的快速增长、市场竞争的日益激烈以及建筑项目利润的迅速紧缩目利润的迅速紧缩,旧有的施工管理模式已经不能适应当今时代的发展时代的发展。对于我国来说,装配式建筑是一种新型的建筑,其作业流程是由工厂批量生产构件其作业流程是由工厂批量生产构件,然后运动施工现场进行安装安装。装配式建筑不但提高了建筑施工的效率,同时还能够节省大量的人力节省大量的人力,节约资源的同时还保证了环保。
2国内外装配式建筑的发展现状
装配式建筑起源于欧洲的二战时期装配式建筑起源于欧洲的二战时期。二战结束后,德国德西地区大部分房屋遭到破坏德西地区大部分房屋遭到破坏,为了解决战后住房的问题,德西地区的政府与施工企业开始试行装配式建筑西地区的政府与施工企业开始试行装配式建筑。与德国类似似,后来一些比较发达的国家,例如日本、美国、法国等也开始逐渐的推行这种建筑方式逐渐的推行这种建筑方式,并形成了各具特色的住宅产业化特点特点。而我国装配式建筑仅起步于上世纪五十年代,经过了近三十年的发展近三十年的发展,虽已经取得了一定的研究成果,但仍然没有跟上时代的脚步跟上时代的脚步,后逐渐被混凝土建筑所取代。随着我国近些年来施工技术的快速发展些年来施工技术的快速发展,装配式建筑技术得到了一定的完善完善,同时管理水平也有这一定的提高,使得装配式建筑又一次浮出水面次浮出水面,但是就目前我国的现状来说,在实施和推行装配式建筑的过程中式建筑的过程中,由于各种各样的因素存在,装配式建筑的发展仍然存在很大阻碍展仍然存在很大阻碍。
3影响我国装配式建筑项目实施的主要因素
3.1项目管理体系不完善
不论是什么行业不论是什么行业,想要得到可持续发展和良好的运营条件件,一定离不开稳定的项目管理体系。项目管理体系是一个完整的链条完整的链条,包括开发、生产、运输、施工等多个方面的共同组织织,而组织模式是一个企业发展的核心所在,只有一个稳定的组织模式才能保证企业的健康发展组织模式才能保证企业的健康发展。但就目前我国现有建筑企业来说企业来说,在装配式建筑项目实施的过程中,中间环节还存在有很多问题有很多问题:开发部门对装配式建筑的认识存在偏见,目光短浅浅,只注重眼前利益而忽略今后的生存态势;生产、运输部门运营体系发展滞后运营体系发展滞后,管理方法与生产工艺均存在漏洞;施工部门管理经验不足门管理经验不足、相关专业人才匮乏,从而使得装配式建筑项目在实施的过程中受到制约目在实施的过程中受到制约。
3.2施工工艺发展尚不到位
施工工艺的不同是装配式建筑与传统建筑的最主要区别别,而且,施工工艺方面存在问题将直接影响到项目最终的竣工效果工效果。就目前我国装配式建筑施工工艺来说:一方面,现场施工工艺发展尚不完善施工工艺发展尚不完善,过于依赖传统施工工艺,缺乏创新;另一方面另一方面,装配式建筑构件模数标准体系不够健全,无法规范并批量生产结构构件并批量生产结构构件,形成全行业的标准化统一;最后一方面面,劳动力文化程度普遍过低,无法在短期内适应新的施工模式式,无法达到应有的标准,对施工效率的影响适得其反。
3.3政策制定不健全
对于装配式建筑来说对于装配式建筑来说,健全的管理模式和完善的技术工艺固然重要艺固然重要,但是在实施的过程中也同样离不开政策的支持持。就目前我国的政府出台的政策来说,或多或少的还存在一定的漏洞一定的漏洞,主要体现在:(1)相关法律法规不完善相关法律法规不完善、不健全;(2)缺少相关经济政策支持缺少相关经济政策支持,例如税费减免、科创奖励等;(3)对建筑质量的评定政策不健全对建筑质量的评定政策不健全。
4提高装配式建筑项目实施效率的措施
4.1完善项目管理体系
装配式建筑在我国的起步比较晚装配式建筑在我国的起步比较晚,在发展的过程中受到一定的制约一定的制约,项目管理体系不是很完善,因此我国的企业应该从国外引进先进的技术从国外引进先进的技术,并根据我国的国情和实际情况进行改善改善,提高装配式建筑的施工效率和质量,促进我国装配式建筑的快速发展筑的快速发展。
4.2完善施工技术和工艺
对于装配式建筑来说对于装配式建筑来说,需要不断通过技术创新改善施工技术和工艺技术和工艺,才不会由于与时代的脚步脱节而被淘汰。在完善的过程中善的过程中,建筑企业应该加大对装配式建筑的推广与投入,对资源配置进行优化对资源配置进行优化,发挥科研力量,创新施工技术和工艺。
4.3建立健全政府引导政策
装配式建筑具有技术难度大以及成本高等特点装配式建筑具有技术难度大以及成本高等特点,企业为了自身的经济效益了自身的经济效益,很多时候忽略了优化管理水平的重要性性。因此政府为了提高企业对该项目的积极性,应该制定相关的激励政策关的激励政策,完善政策中的漏洞,并且加强监督力度和执行力度力度。
5装配式建筑项目的发展趋势
5.1建筑信息模型技术的应用
BIM技术作为一种技术技术作为一种技术、一种方法、一种过程,既包括建筑物全生命周期的信息模型物全生命周期的信息模型,同时又包括建筑工程管理行为的模型模型。与传统建筑不同的是,装配式建筑在设计初期不仅需要完成构件的加工生产要完成构件的加工生产、施工安装、维护保养等工作,还需完成建筑成建筑、结构、机电等专业的协调配合工作,工作量大,信息繁多冗杂多冗杂。而BIM技术的应用能够有力解决以上问题技术的应用能够有力解决以上问题:(1)BIM模型能够实现对建筑构件的信息化表达功能模型能够实现对建筑构件的信息化表达功能,对各预制构件的构造详图进行33D直观动态展示直观动态展示,并提前进行预拼装模拟测试试,提高制造精度;(2)BIM模型还可直接指导预制构件在工厂内的生产流程内的生产流程,生成构件加工图,自动生成各构件二维码与生产表单产表单,为装配式建筑项目在生产与施工的全过程提供便利。
5.2““物联网”、“大数据”等通用技术的融合
集成应用当下流行的集成应用当下流行的“物联网”、“大数据”等信息技术应用用,实现工程项目的信息化管理,完成装配式建筑项目全寿命周期的追踪周期的追踪、定位和维护工作。通过对整体建筑模型进行分解解,对各预制构件进行具体编码,借助各生产线的读取装置、运输车辆的GPS定位装置以及施工人员手中的物联网信息终端端,即可实现对构件生产、运输、施工全过程的无缝衔接,为后续建筑施工提供技术保障续建筑施工提供技术保障。
6结语
随着我国城市化进程的高速发展随着我国城市化进程的高速发展,在城市化进程中扮演支柱产业角色的建筑行业只有在不断的创新和改革中支柱产业角色的建筑行业只有在不断的创新和改革中,才能得以生存得以生存,避免淘汰。装配式建筑项目作为我国新兴的建筑模式模式,虽然尚处于发展阶段,施工技术和工艺以及组织管理体系方面并不是十分的完善系方面并不是十分的完善,但是这些却不能掩盖装配式建筑的优点的优点。任何事物在发展初期都容易遇到各种阻力:装配式建筑初期投入大建筑初期投入大,仅从短期来看,不会迅速产生明显的经济效益益;但从建筑的全寿命周期来考虑,经济优势必将十分可观,值得各部门技术人员的探索与实践值得各部门技术人员的探索与实践。因此,作为各装配式建筑企业筑企业,应逐步完善项目组织管理体系,发挥科研力量,创新施工技术和工艺施工技术和工艺;而作为政府及监管部门,应当在鼓励、支持、引导的原则下积极推动装配式建筑事业的发展引导的原则下积极推动装配式建筑事业的发展,提高我国装配式建筑项目的施工效率和质量配式建筑项目的施工效率和质量,促进装配式建筑在我国的快速发展快速发展。
参考文献:
[[1]于龙飞,张家春.装配式建筑发展研究[J].低温建筑技术..2015((9):40~42.
[[2]李品.建筑信息模型若干问题探析[J].城市建设理论研究..2014(20).
关键词:装配式建筑;制约因素;DEMATEL
1、引 言
随着城市化进程的日益加快和城市建设力度的不断增强,建筑业得到了飞速发展,与此同时,建筑业作为高耗能产业对资源环境带来的浪费和污染问题得到各方的高度关注。传统的建造方式是粗放式经营,已经不能适应当今社会的低碳发展模式,因而,改革建造方式,实现绿色生产是建筑业未来发展的必然之路。装配式建筑是将各类通用预制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,是建筑生产方式的根本转变,是实现节能、减排、低碳和环保,构建“两型社会”的有力保障,是建筑产业走可持续发展道路的一种新型生产方式。
2、制约装配式建筑发展影响因素分析
与传统建造方式相比,装配式建筑能够大大提升建筑业科技水平和管理水平,提高建筑产品的附加值,由于是采用预制构配件工厂化、现场施工机械化、能有效提高工程建设效率,提升了工程建设品质,装配式生产方式可以大大节约水资源、土地资源、建筑材料和能源消耗,体现出了良好的经济效益、环境效益和社会效益。虽然装配式建筑是未来建筑业发展的必然趋势,但目前我国装配式建筑发展缓慢,阻碍其发展的影响因素较多,本文从市场因素、经济因素、政策因素、技术因素四个方面来分析制约其发展的原因。
2.1市场因素
(1)认识不足
装配式建筑发展,必须意识先行。装配式建筑参与主体较多,主要包括房地产开发企业、设计单位、施工单位、建材供应商和社会公众,要想真正发展装配式建筑,这就要求这些参与主体对其有其一定的认识和了解,而现阶段装配式建筑的理念尚未普及,社会各界对其理解不够深入和全面,有些地方存在一定的误区,低碳建筑意识淡薄,严重阻碍了装配式建筑的发展。
(2)缺乏市场需求
任何产业的发展都是以市场需求为导向的。现阶段,装配式建筑比较稀缺,其价格比传统建造方式生产的建筑产品价格要昂贵,加之消费者对装配式建筑的优越性缺乏认知,未能形成有效的市场需求,缺乏市场刺激,从而阻碍了装配式建筑发展的进程。
2.2技术因素
(1)模数体系不健全
模数体系是建筑工业化最基本单元和最关键的技术体系,只有实现了模数协调才能进行构件与部品的标准化和通用化的生产,从而实现不同的建筑体系和构造体系。模数化是装配式建筑发展的基础,我国目前形成的模数体系内容还不够完善,模数化协调不足,标准编制的数量仍然不够,严重影响了装配式建筑的推广。
(2)部品和构件缺乏有效集成和标准化
部品和构配件是推动装配式建筑发展的关键,装配式建筑生产科技含量要求较高,对某些部品和构配件的生产和安装要求精确到毫米级水平,但目前大部分建筑企业科技含量不足,达不到这种水平。整体上看,我国部品体系的发展相对国外建筑业水平较高的国家还较为落后,相关技术标准缺失。因此,加快建筑部品标准体系建设,形成标准设计、规模生产、模数协调、技术集成的部品体系,是推进住装配式建筑发展的重要任务。
(3)施工难度大
装配式建筑由于是在现场进行组装,很多构件体积大,质量重,而为了满足建筑产品质量的高要求,在施工上有一些难度,与传统建造方式差别较大,建筑企业对于一些先进的施工方法还未能掌握,造成施工困难,这也是制约装配式建筑发展的因素之一。
2.3经济因素
(1)科研投入不足装配式建筑的发展,必须以科技为支撑。特别是在发展初期,需要很多基础性技术的研发。目前我国对建筑业的科研投入远低于其他产业,科研投入不足严重影响一些相关技术标准的研发,也阻碍了我国装配式建筑的发展。
(2)成本认识存在误区
人们普遍的观念是装配式建筑的建造成本比传统建筑要高,但是装配式建筑能够提升建筑产品品质,节省使用成本;提高生产效率,节约时间成本;促进劳务升级,降低劳动力成本;能够节能资源和能源,环保效益明显。从建筑的全寿命周期来看,装配式建筑的社会效益、经济效益、环境效益较高,实际总成本比传统建筑低。另一方面,建筑工业化发达国家在装配式建筑发展道路上都经历了性能优势阶段――性价比优势阶段――性价双优势阶段的发展过程。目前我国装配式建筑规模较小,存在短期的成本劣势,导致其难以大面积推广,但随着规模的不断扩大,其成本优势将更加明显。
2.4 政策因素
(1)行业政策法规不完善
我国在装配式建筑方面的政策、法规体系不完善,针对性不强,约束力较小,实际执行效果不理想。而欧美一些建筑产业化发达国家,都是以强有力的政策法规来保障装配式建筑的发展,而在我国由于缺乏有力的政策保障,推进成效较低,区域间发展极不均衡,导致装配式建筑发展难以大规模展开。
(2)缺少政府激励措施
装配式建筑发展初期,对于一些企业来说必然会为此而支出更多的成本费用,由于缺乏一些完善的市场化激励机制,企业往往缺乏动力来参与推进装配式建筑的发展,他们更愿意维持传统的建造方式,这也影响了装配式建筑的发展。通过以上分析,将制约装配式建筑发展的影响因素分为以下9个因子:认识不足S1、缺乏市场需求S2、模数体系不健全S3、部品和构件缺乏有效集成和标准化S4、施工难度大S5、科研投入不足S6、成本认识存在误区S7、行业政策法规不完善S8、缺少政府激励措施S9。为了更加深入的分析各影响因素之间的关系,本文借助决策与试验评价实验室(decision-making and trial evaluation laboratory DEMATEL)定量揭示各影响因素之间的相互影响程度,以确定制约装配式建筑发展的关键因素,为相关部门进行科学的决策提供依据。
3、DEMATEL模型基本原理
DEMATEL是在20世纪70年代初由美国巴特尔研究所学者Gabus和Fontela首次提出的,它是采用矩阵与图论分析分析因素间的逻辑关系,通过建立直接影响矩阵,计算出各因素影响度、被影响度,中心度和原因度,来定量分析各因素之间的关系,实现复杂问题简单化。DEMATEL应用的具体步骤如下:
(1)确定系统影响因素,设为S1、S1……Sn。
(2)确定直接影响矩阵,对所研究的问题进行调查汇总,通过Delphi法确定影响因素之间的相互逻辑关系,建立直接影响矩阵X(X=[xij] m×m),xij=0、1、2、3、5,分别表示因素i 对因素j的直接影响程度无影响、影响较弱、影响弱、影响强、影响很强。
(3)规范化直接影响矩阵,得规范化直接影响矩阵Y(Y=[yij]m×m),Y=X/
(4)计算系统影响因素间的综合影响矩阵T(T=[tij]m×m),T=Y(I―Y)-1,其中I为单位阵。
(5)计算各因素的影响度和被影响度。对矩阵T中元素按行相加得到相应因素的影响度,对矩阵T中元素按列相加得到相应因素的被影响度,因素i的影响度和被影响度分别如下: i=1,2….m ; i=1,2….m
(6)计算各因素的中心度与原因度,系统因素的影响度和被影响度相加得到其中心度;影响度和被影响度相减得到其原因度。因素i的中心度和原因度分别如下:
e(i)= p(i)+ q(i) i=1,2….m ; f(i)= p(i)- q(i) i=1,2….m
4、装配式建筑发展制约因素DEMATEL分析
4.1 数据获取及处理
通过专家调查的方法确定各因素之间的影响关系,各因素之间的直接影响关系依据上述步骤,计算出范化直接影响矩阵,运用运用MATLAB7.0软件计算出各因素间的综合影响矩阵,在此基础上计算影响因素体系中各因素的影响度和被影响度,中心度和原因度。
4.2 结果分析
影响度较大的因素为行业政策法规不完善、成本认识存在误区、科研投入不足,说明了这些因素对其他因素影响较大,应加快装配式建筑领域的政策、法规建设,加大科研投入这样才能更好的推动装配式建筑的发展。被影响度较大的因素为认识不足、科研投入不足、成本认识存在误区,表明这些因素受其他因素影响较大,也同时再次反映了加快科技研发对助推装配式建筑发展的重要性。中心度较大的因素为成本认识存在误区、行业政策法规不完善、科研投入不足,说明这些因素是阻碍装配式建筑发展最直接的影响因素,应引起着重的关注。原因度较大的因素为模数体系不健全、部品和构件缺乏有效集成和标准化、施工难度大,说明技术标准深刻影响着其他因素,完善行业标准是装配式建筑发展的迫切需要。
5、结 语
当前我国正处在城镇化的高速发展期,而建筑业必将迎来蓬勃发展的局面。但我国建筑业目前总体还处于高投入、高消耗、高污染、低效益的粗放型运作阶段,已成为影响低碳经济建设的重要因素。因此,我国要想实现低碳发展,建筑业就必须向低碳转型,改革传统生产方式,大力发展装配式建筑,在建材生产过程,建筑产品建造过程和使用过程中实现全程的减碳行为,真正走可持续发展道路。
参考文献:
[1] 李纪华.我国住宅工业化发展制约因素及对策研究[D].重庆:重庆大学,2012.
The integrated assembly architectural development and form
MA Ke,CAO Wei
(Henan Institute of Science and Technology,Xinxiang 453003,China)
Abstract: This essay will analyze study of the history of modern prefabricated technology,and study forms and Practice for integrated prefabricated construction. To find the relationship between sustainable development and forms of prefabricated construct,and outlook the history of the failure of integrated assembly architectural。From the perspective of research prefabricated construct the promotion of sustainable development of modern design.
Key words: Prefabricated Construct,Integrated Architectural,Modulus produce,Sustainable Development
引言
后工业时代时期末,数字信息时展的当下,新的社会生活模式使人们对建筑的各种需求不断提高。人类在不同时期不同的技术手段进行建造与建筑设计,近代工业革命对社会生产力的大力推动衍生现代主义建筑。如今信息技术普及,资源与环境问题突出,对集成装配式建造技术发展的探索,将促进建筑的多样化发展,提高生产质量和速度,减少浪费,满足新型社会的需要。
1.现代工业化背景下装配式建筑发展起源
1.1工业化背景下预制装配建筑发展溯源
西方建筑预制装配的第一个高峰出现在19世纪后半叶,多在展览馆、火车站等大厅型建筑与多层厂房中应用,之后又在仓库、商店、办公楼等建筑中应用。其中最具标志性的例子是帕克斯顿(Joseph Paxton)1851建造于伦敦国际博览会上的水晶宫(图1)。整个庞大的结构完全是由重量小于一吨的简单构件装配而成,惊人的建造速度(预制构件的生产和装配)、简易的建造装配和轻巧透明的建筑形象,无论从设计手法、建造手段、制造工艺等层面都发生了重大变革。水晶宫预示了一个革命的开端,成为了集成装配建筑体系研究的先驱作品与里程碑。
图 1 伦敦国际博览会水晶宫
集成装配式建造的第二个高峰在20世纪初,主要为混凝土预制范式的建筑。战争造成了城市住房矛盾日益尖锐,迫切的住宅需求使工集成装配建筑得到了重视。现浇混凝土会受季节影响,而预制混凝土则没有此缺点,且批量生产模式特别适合当时需求大量重复建造的住宅类型。
装配式建造技术大规模的涌现是在二战后,以集成装配为技术基础的工业化建造体系真正的建立起来,对应此时建筑学已步入现代建筑的时代。40年代末到50年代初,对高层建筑的需要与塔式起重机的出现,为了减轻维护墙体重量,开始使用标准化与模数化的集成预制建筑材料――幕墙。大面积玻璃幕墙代表作是1952年SOM事务所设计建造的利华大厦(Lever House)。(图2)幕墙采用不锈钢框架,色彩雅致,尺度适宜,成为了当时宣传集中装配建筑的绝佳实例。60年代中期,预制混凝土外墙板开始广泛的采用。其中几乎全部用预制混凝土外墙板覆面的大型建筑是勒?柯布西耶设计的马赛公寓。马赛公寓采用了两种集成混凝土外墙板构件:①构成公寓单元正立面阳台的格子板;②安装在框架外的所有实体墙的覆面板。柯布西耶曾在《走向新建筑》中说到:“为了完善,必须建立标准”。标准化构件成为了大规模生产建筑构件的主要特征,后逐渐推广到各种大型与公共建筑中使用。
图 2 利华大厦
工业与科技的发展伴随着经济的复苏,使集成装配建造技术体系逐渐发展成形。在工业化装配建造技术中,把过去相互分离割裂的设计、生产、建造程序统一整体,直接把房屋看成工业产品,对房屋的设计(包括建筑空间、结构、设备等设计),构配件的生产和运输,现场施工组织和装配,技术经济分析,市场需求与销售等各个环节都需进行综合研究,从而建立完整体系。60年代欧洲开展了不少各具特色的集成装配钢筋混凝土大板建造活动,其中法国先行,北欧质量较高,而数量最大则是前苏联与东欧国家。英国的轻钢构架CLASP学校建造体系则是世界范围内第一个成功的装配建造体系。而最著名的建造体系是美国的SCSD学校建造体系,这是在英国CLASP体系上进行的延续和发展。
70年代后,国际集成装配建筑进入一个新阶段,其特点就是现浇集成体系和全装配体系,从专项体系向通用体系过渡。轻质高强度的建筑材料如钢、铝、石棉板、石膏、声热绝缘材料、木材料、结构塑料等构成的轻型体系,是当时集成装配体系的先进形式。由于新的结构体系比混凝土结构更加易于生产、节点制作更多样化、精度更高,从而发展拓宽了通用集成建造体系的适用范围。
信息时代到来后,数字化语境下的集成建筑发展渗透到建造技术的各个层面,诸如“数字化建构”、“虚拟现实”、“功能仿真”等概念术语在学术界风起云涌。人类使用电脑辅助设计建筑,用数控机械建造建筑,借用数字信息定位进行机械化安装建筑。彼特?艾森曼作为这个改革的主导者之一,深刻强调:“从第二次世界大战后的50年,产生了一种对建筑学体系机构影响的新范式转型,从机械范式转向电子范式。”集成装配式建造技术也将迎来了信息化进程下信息范式的转变。
1.2集成装配式建造技术的可持续性
尽管在建造过程中,使用集成构建早已经被提上了设计师和技术专家的议程,但是装配式建造理论体系中并没有和环境保护理论体系发生交叉。如今,人们已意识到建筑垃圾造成的严重环境破坏。根据统计,建造过程中产生的垃圾占整个城市垃圾重量的18%。在垃圾中大量的比例是包装材料,在诸如木材加工、砌砖、粉刷和装饰的过程中的切割和原料混合工序中由于没有集成装配的过程,也会产生多余而浪费,这种在建造过程中产生的浪费份额巨大。
采用像制造业般的装配式建筑构件的建造过程将更快更高效,这不仅是大部分的建筑构件将在工厂完成,还意味着传统的建筑运作方式的终结。开发商、生产商和供应商基于“合作关系”的协议被认为是追求更高的品质、可靠性和减少延误的有效方法。集成装配式建造的支持者认为将建筑的主要构件放进工厂中生产具有巨大优势,这将保证构件的精度,并且可在无污染的环境下由工人进行组装,损耗和失误都将减少,成品精度也随之升高。这样能大幅度的降低建筑造价,提高场地开发和建筑建设的速度,缩短施工周期,进而减少了资金和管理的相关支出。
2.集成装配式建造技术结构范式
20世纪30年代众多实验性预制构件得到实践,工业化是现代建筑兴盛的基础。集成装配建筑一直追求高精度与标准化,希望在工厂里生产更多材料或建筑构件,切合了工业化生产过程。二战后,各国建筑百废待兴,社会需要大量建筑,运用预制构件建造的住宅广泛普及。其中大量使用所谓“大板”的系统进行建造,这一系统就使用预制混凝土板,板在边缘与墙体相交,形成刚性的方盒子,可以省去独立结构框架。
集成装配建造系统不断与时代科技相融合,今天的装配式建造技术与数字信息技术擦出了新的光辉。人们对焦在建筑的“轻质”体系,并展开各项实验性的设计方案,我问主要展开木构范式、钢构范式、与模数集成三种类型的研究。
2.1 木构范式
木材与混凝土比较,主要优点在于可再生和低能耗。技术的革命与更有效的建造方法将使木构架在现代装配式建筑中有着更广泛的应用,本文对中西方现代建筑的视角展开木构范式的研究。19世纪30年代的芝加哥,出现了集成装配背景下Balloon预制木构架。Balloon木构架没有古老而复杂的工艺要求去加工榫卯节点;只需用普通工具便可把这些密集而薄的部件装配成型。此类型曾大量的被采用,占当时美国住宅总量的60%到80%。有人认为没有Balloon木构架,芝加哥和旧金山就难以发展为今天的大都市。由于适应了当时社会需要条件,Balloon木构装配式建造技术形成了成熟的体系。
近代实验性的现代木构装配建筑先驱是20世纪80年英国展起来的Segal系统。事实上这已经不是真的使用集成装配,但确实突出了标准化与简单操作的建造技术体系,该方法已经广泛的运用于英国普通住户为自己建造的住宅中(图3)。国际木材研究发展协会(TRADA)也研发了一套木构装配建筑体系,并将其运用到Integer住宅的原型中。瑞典的Huf’n’Puf系统已经被利用到Dulwich的开发区中,这个项目中将柱和梁系统建造在一个预制混凝土板造的地下室上,木结构能够和很多的立面材料进行结合,以满足遮风避雨以及防火需求。
图表 3伦敦木构架房屋
2.2 钢构范式
钢是工业生产中的常见材料,具有轻质和可延伸的特点,在交通工具工业生产中常被制造成各种形状。对于装配建筑体系中的主要问题为压型钢板的尺寸受到刚度要求的限制,较大的钢板需要通过进行压型来保证其强度。钢构集成装配系统在一些实验性的住宅例子中已得到突破,英国蒂赛德就建成了一个名为“扁平壳”的住宅原型。该住宅是由单面钢板建造,钢板上做了防水保温涂层。这些钢板固定在轻质承重钢立柱框架上,内部由石膏板衬里,空的部分填充矿棉作为保温层。这种压型钢材可以直接在大型建筑基地旁边专门建造工厂生产需要使用的压型钢板材料,这种技术在某些材料制造商中已经形成独有的集成体系,对于集成装配式建造发展起到推动作用。
2.3 模数集成装配范式
模数制建造是指集成装配整个建筑或者建筑群,在基地现场进行组装,它们所特有的系统赐予其足够的结构强度。在建造过程中,集成材料被直接运送到场地、组装到位、接上水电管网系统,相互搭接后加以密封,将现场的步骤简单化。这意味着尽可能使用集成装配式模式高精度的建筑材料和配件,最大程度的保证质量和精度。由皮博迪信托公司(Peabody Trust)在2000年完成的默里的格罗夫(Murray Grove)项目非常具有代表性,此项目包含一栋五层楼,共30套公寓。每一间公寓都是由两个预制盒子组成,其尺寸都是按照卡车车厢的最大尺寸设计,整个房间由钢结构制成,均已配置了门、窗、连接件和饰面材料,整个建筑的精度犹如汽车制造一般严谨(图4),对应了柯布西耶曾经说过的一句话“建筑是居住的机器”
随着低能耗试验建筑的不断呈现,许多装配式建造的革新方法都集中运用在低密度私人住宅中。适合城市建筑的系统必须要着眼与解决高密度的问题。对于更高的多层建筑尤其是住宅来说,可以通过模数单元的堆砌实现更高的密度。在平面上,公寓单元通常是重复的,这使他们非常适合于流水线的生产模式。(图5)此外,模数制还加快了建造的速度,更加适应现代社会的发展对建筑的功能需求。(图6)
3.集成装配式建筑技术发展局限
工业化早起阶段,城市住宅短缺问题已经形成了国际性的趋势,建筑的快速建造成为解决问题的关键。大量的集成装配技术研究者在此时展开了研究,并对外公布这样能够降低造价并提高生产率,政府便在研究和开发上加大了投资力度,进行各种方法进行试验。最终,预制混凝土构件被各国所接受。由于生产制作工艺简单,经济实用,广泛被发展中国家所应用。作为工业化初期产物,大部分的预制板类型建筑被建造成简单的多层住宅。
随着使用群体的扩大,人们逐渐发现到预制混凝土板的各方面缺陷。首先构件笨重,不利于结构与基础的负荷,其次工业化程度并不高,需要较多的人力和较大的场地,运输也不方便。在深入的研究测试中还发现了更多深远的问题,如建筑安全问题。在长期使用后,混凝土板的连接处存在着严重的技术缺陷。这导致水渗透到住宅中,引起连接处的加固构件生锈,这种破坏加上混凝土本身的制作粗糙加快了其腐蚀和瓦解的速度。这些技术上的问题在随后的居住中还需要花费高昂的代价进行维修,成本不仅没有得到控制反而提高。
从理论上来说,集成装配式建造体系是历史发展的必然,但是现实的实践中充满了矛盾。建筑工业化是一项复杂庞大的综合性发展,涉及到共同承担建筑生产过程的许多部门和多种专业的分工、协作,而其关键又在于强有力的组织和管理。在后工业时代中实现集成装配建筑体系主要的障碍并不完全是建筑技术问题,而经济、社会、资源、环境、政治等因素与人的关系,也起到了重要的影响。
数字信息时代的装配式建造体系发展,真正的变革才初露端倪,许多普适性的运用还仅仅停留在研讨会与论文集上,数字化集成装配建筑也仅仅为一些先锋派所运用。无论是这些先锋派还是在一些前沿的设计机构,人们往往只是沉湎于概念本身,而忽略了实际项目的建造实践,至于真正的建造中依旧使用传统的设计范式。
关键词:建筑业;建筑工业化;问题分析;对策
中图分类号:TU712 文献标识码:A
为当前社会存在着较为严重的“用工荒”以及“招工难”问题,使得人口红利逐步消失,建筑企业对于劳动生产率的要求也越来越高。在全国范围内,严重的雾霾天气成为人们心头之患,建筑行业同样需要紧跟潮流,建造节能环保、舒适宜居的绿色建筑。可见,传统的以现浇为主的高耗能的污染建造方式已经不能满足绿色建筑的需要,建筑工业化的推动便是这样一种发展方式进行转变的突破口及切入点,必须牢牢把握这一机遇,充分认识和了解在新型建筑工业化建设过程中存在的问题,并深入研究以得出有效的解决方案。
一、推行新型建筑工业化过程中的问题
1.相关政策的不健全
在国家层面来说,并未出台相关的扶持政策来推动新型建筑工业化的发展。各个地方政府所制定的相应扶持政策,也仍然不够完善,依然存在着产业激励措施不够明确、技术体系集成研发不够重视以及装配式的建筑预制率较低等问题,对于建筑工业化未来的发展趋势没有明确的规划。
建筑工业化进行项目招投标、质量检测以及竣工验收等施工环节中,缺乏完善的监管流程和机制,未形成对于新型建筑工业化发展有益的创新机制。由于工程项目施工设计一体化的招投标机制暂未实施,不能实现设计、生产以及装配等施工环节的一体化,造成这些原本应当连贯的施工环节出现了脱节,则施工项目不能从规划设计以及施工管理等整个产业链实现整体利益的最大化。另外,针对施工许可、施工图纸审查等监督机制缺失也造成工业化建筑在其建造过程中的不确定性,质量得不到保障,使得项目进行标准化管理更加困难。
2.设计技术体系不够完善
与工业化建筑等相关设计技术发展十分缓慢,阻碍了建筑工业化发展的进程。工业化建筑进行一体化和标准化的设计技术以及方法发展都较为落后,设计加工以及施工装配等环节相互脱节的问题依然十分严峻。
对于工业化建筑设计技术,许多企业和单位只重视对装配式结构进行研究而忽视对建筑围护、设备以及内装系统等设施的相互协调,使得工业化建筑设计技术的系统集成程度不够。当前的工业化建筑依然没有形成效率较高的加工、装配以及性能优越的全新结构体系,仍然采用现浇设计以及通过拆分构件来实现装配式结构,这些问题的存在使得工业化生产的优势得不到显露。
另外,当前工业化建筑的围护设计体系依然存在不足,同全新装配式的结构体系相互配套的维护体系也仍然存在较大问题,这些问题对装配式建筑发展造成阻碍,需要得到有效的解决。
3.关键技术以及集成技术落后
目前,工业化建设从设计、生产、装配、装修到质量验收整个产业链当中,关键技术十分缺乏,且集成度较低。装配式建筑关键的相关配套产品以及智能化的生产加工技术其应用型的开发还存在明显的不足,性能较高的钢筋产品以及其链接技术都未得到应有的重视。另外,在装配现场,具有协同化、标准化以及工具化的吊装支撑体系较为缺乏,建筑结构以及机电装修的一体化程度也较低。
4.成本问题
当前,工业化体系发展的成本高于传统的现浇体系,在价格方面并不具备竞争优势,这在一定程度上对建筑工业化的发展造成了阻碍,导致建筑工业化的项目成本较高,究其原因,工业化体系并不成熟;新型的装配体系仍然没有形成;工业化项目并没有适当推行EPC工程总承包的管理模式;工业化项目仍然处于试点示范阶段。
二、推进新型建筑工业化的对策
1.完善相关机制
首先,完善新型建筑工业化的顶层设计,应当按照简政放权以及优化服务等原则,在国家层面应当积极引导建筑行业推进供给侧结构性改革,尽快明确相关发展政策,从立法上来对建筑行业的未来发展方向进行规划,将建筑工业化的相关制度体系不断健全完善。明确政府的投资项目应当优先采用装配式建筑的模式,引导各建筑企业逐步转型。其次,对于推进新型建筑工业化的企业,政府应当加大扶持力度。在行政方面,建立相关政策制度;在财政支持上,则应当对建筑工业化的项目给予财政补贴,例如,采取返还部分土地出让金等等措施;在金融方面,引导金融机构在建筑工业化项目上给予相应的优惠,例如,在装配式建筑项目开发贷款利率以及购房者贷款利率、首付比例等项目上给予浮动的优惠等;在科研方面,对建筑工业化关键技术的研究给予支持,对于做出科研成果的研发中心及实验室等o予奖励,对优秀企业申报示范基地以及高新技术企业等加以扶持。通过上述措施,能够有效提升企业积极发展工业化的兴趣,并能够有效缓解由于生产方式的变革而带来的成本增加。
2.加强设计关键技术的研究
设计源头对于解决装配式建筑发展中的问题具有极为重要的作用,因此,为了加快新型建筑工业化的发展进程,必须重点发展相关的关键设计技术。对于标准化设计以及协同设计的关键技术进行研究,形成一体化的集成设计,从加工到使用来对结构部件的标准化进行研究,建立更加完善的建筑工业化的设计体系。其次,还应当进行主要的类型结构体系集成的研究,形成装配式的混凝土结构体系等高性能的结构体系,同时,还需要对连接节点的设计关键技术来进行研究。创新装配式的结构体系也应当进行设计研发,对装配式高性能的结构体系以及其连接节点的设计技术进行研究,并通过高强度的混凝土预制构件等高效能构件来形成全新装配式的高性能结构体系。
3.加快对集成技术体系的研究
为了充分发挥建筑工业化产业优势,需要加快装配式建筑中关键技术以及集成技术的研究。首先,应当研发优化的装配建筑产业化的技术体系,对于研发预制率未50%以上的高层住宅使用的住宅装配式的混凝土结构体系以及其他的混凝土结构体系应当进行重点研发,并形成与之相配套的“设计-加工-装配”一体化的整体产业链专用的集成技术体系。其次,对于产业链的集成技术以及关键技术进行优化,研究从设计到质量验收整个产业链中各个环节所设计的关键技术以及相关的技术集成,制定模数协同化、接口统一化的技术及相关标准。再次,对于装配式的结构智能化的生产加工中使用的关键技术应当进行研究及优化。研究智能化的生产工艺中流水线的设计技术以及与之生产线中系统只能化联动生产的控制技术等等,以提高整个生产过程的流畅性,保障建筑工业化的质量。
结语
近年来,在国家政策的引导下,我国发展建设新型建筑工业化的脚步已经全面提速。在各种良好的政策的扶持下,我国推行大规模建筑工业化的发展趋势已经成为必然,并深入渗透到各个企业当中,推动企业积极参与到这场改革创新的浪潮当中。
参考文献
[1]王冬.我国新型建筑工业化发展制约因素及对策研究[D].青岛理工大学,2015.
关键词:现代化;装配式;建筑设计;策略分析
随着城市化进程的加快,带动了建筑行业的发展。但是一些大型建筑工程中对生态环境造成破坏,于是人们开始认识到生态环境保护的重要性,建筑行业开始逐渐涉足于生态环保建筑施工中,而装配式建筑符合绿色建筑发展要求,得到了支持发展,国家提倡大力发展装配式建筑。
1装配式建筑分析
1.1装配式建筑发展
如今,随着绿色、生态环保理念的深入,建筑行业开始推广钢结构、装配式建筑设计,这种建筑设计与工程生产相吻合,同时推动装配式建筑设计发展,使我国建筑设计更为先进化。装配式建筑是:指采用部件部品,在施工现场以可靠连接方式装配而成的建筑。其构件要符合安全化、规范化等要求。这种建筑方式工期较短、技术水平要求较低,在节能、节材和减排方面的成效已在实际项目中得到证明,是现阶段我国大力推行的产业化建筑方式。17世纪美洲移民时期,使用木材拼装房屋,这是装配式建筑发展的前身。1851年伦敦用铁骨架嵌玻璃水晶宫,这也是国际史上第一个大型装配式建筑。二战后,欧洲等国家房屋被大量破坏,因此,住房成为当时最需要的物品,这就要求很快生产出质量好的房子,从而推动了装配式建筑的发展。在20世纪80年代,我国装配式建筑结构、升版体系、大板等得到发展,实现了工业化的进步。不过当时由于我国技术水平、经济基础上的不足,使得装配式结构体系未能得到推广。随着我国综合实力的提升,现阶段我国多数区域开始应用预制产品,但是在预制装配式建筑研究上仍然涉及不足,主要体现在:科研成果上缺少理论依据,使得装配式建筑发展未能得到大力发展。装配式建筑设计具有稳定性强、安全性高、效率高、绿色环保等特点,能够确保结构构件质量,施工工期短、无需较高的技术水平;有效的保护生态环境,并且提高了建筑工程中所产生的经济利益。
1.2装配式建筑特点
①装配式建筑中建筑材料全部可以在车间生产制造,构件包含:阳台、空调板、外墙板、楼梯、内墙板等;②施工场地装配作业从而降低传统现浇作业;③实行一体化的建筑装饰模式,实现室内装饰与建筑主体施工同步进行;④装配式建筑设计管理具有信息化、标准化特点,构件具有标准性、规范性、效率高特点,降低了成本输出,能够与工厂数字化管理相符合,装配式建筑性价比较高;⑤具有生态环保的效果。
2装配式建筑设计方法
2.1技术设计
装配式建筑中,技术设计具有重要的作用。有关单位需要引起高度的重视,需要对工程的外在环境条件、成本、目标等有深入的了解,进而确保预制构件的标准化、规范化,主动与施工单位进行沟通,双方经过研究进而制定出一套可行性设计方案,为后续装配式建筑提供参考。
2.2构件设计
根据装配式建筑技术设计,对平面、立面进行优化设计,在保障装配式建筑功能的前提下,秉承着少规格、多组合的构件设计原则,使建筑符合规范化、系统化的要求。在立面设计阶段,需要对不同结构构件进行着重分析,根据装配式建筑特点设计出不同的立面结构。
2.3初步设计
以专业技术要求点为依据,做好协调设计;根据建筑要求设计现浇底部层数;对不同专业管线、以及设备预埋位置进行考量,进而选择适合的预制构件;注重建筑项目的稳定性、价值性,对建筑施工时间、质量、所需费用等进行综合分析,进而制定出合理的技术方法。
2.4施工方案设计参照初步设计技术方法、内部装饰部品、预制构件的设计参数,在进行装配式建筑施工方案设计过程中,需要对不同专业的预埋预留构件作已全面考量,注重装配式建筑中隔声、防火的设计。
2.5构件加工设计
在进行构件加工过程中,生产厂家需要与设计人员进行充分的沟通,生产厂家根据设计要求加工构件,设计人员需要向厂家提供构件的大小、类型等。另一方面,还需要注意预制构件在建筑施工场地的固定和安装孔、吊钩等设计。
2.6预制构件设计
装配式建筑在预制构件设计过程中,需要秉承着标准化、模式化理念,尽可能减少使用构件,保障构件的精准化,降低项目造价;装配式建筑中开洞、降板等环节可以选择现浇施工方法,对构件吊装、运输加工、生产进行综合考量。构件需要具有防火、耐久效果;在构件设计过程中需要注意构件的安全性、稳定性等;如果构件尺寸较大,可以增加预埋吊点、构件脱模数量;根据不同的隔热保温需求,设计符合要求的外墙板,满足空调要求;在进行建筑物中非承重墙设计时,需要选择具有一定的隔声效果、便于安装、较轻隔墙板,根据不同的功能,对室内进行功能划分,保障建筑结构、非承重隔板连接的稳定性、牢固性。
2.7构造节点设计
装配式建筑设计中,最为重要的是构造点的设计。对于外墙门窗洞口、连接缝隙等防水性较低的材料,其构造点需要具有耐久、力学、物理等性能;根据本地区的气候特点对构造点设计进行优化设计,尽可能体现节能效果;采取构件防水、材料防水相融合的方式,科学设计外墙板垂直缝,参照不同外界环境设计适度的接缝。例如:地震、风荷载等。
3结语
随着建筑行业行业的发展,装配式建筑技术的进步,根据不同的施工要求设计符合建筑施工的装配式建筑。装配式建筑的进步也能够促进我国建筑行业的发展。
参考文献
[1]戴超辰,徐霞,张莉,王森.我国装配式混凝土建筑发展的SWOT分析[J].建筑经济,2015(02).
[2]齐宝库,张阳.装配式建筑发展瓶颈与对策研究[J].沈阳建筑大学学报(社会科学版),2015(02).
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