裝配式建筑的發展
裝配式建筑的發展【1】
摘要: 國內建筑一般都采用現場制作的方式,而裝配式建筑作為一種新型房屋建筑,與傳統建造相比具有縮短工程工期、確保工程質量、節能減排等優勢。
本文先介紹了裝配式建筑的國內外發展狀況,然后介紹了裝配式建筑的概念、特點、優勢等基本特征,最后分析了裝配式建筑在我國現階段存在的問題,并對存在的問題進行了分析,最后對裝配式建筑在我國的發展進行了展望。
關鍵詞: 裝配式建筑;發展狀況;特點;存在問題
0 引言
我國現階段,現場施工的方式被大多數建筑行業所采用。
這種施工方式不僅要雇傭大量的勞動力,而且成本高,工期長,現場管理比較混亂。
而裝配式建筑是一種新型房屋建筑,先在生產廠生產好預配構件,然后運輸到施工現場進行現場裝配。
這種裝配式建筑的優點是施工速度快,所用勞動力少,而且所生產的預制構件質量高,從而建筑質量比較高。
現如今,國外許多國家的多數建筑都使用的是裝配式建筑,這種建筑在國外已廣泛使用;而在我國,由于存在生產體系和管理體系不完善,施工技術能力不高等問題,裝配式建筑并沒有被多數建筑所使用。
所以,不斷去解決裝配式建筑在生產、管理及施工等階段遇到的各種問題,才能促使裝配式建筑在我國的快速發展,從而在我國能夠被廣泛使用。
1 裝配式建筑的國內外發展狀況
1.1 國外發展狀況
歐洲是最早應用裝配式建筑的國家,開發新大陸時期,17世紀歐洲向美國移民時,在移民過程中,所用木架來拼裝房屋,這就屬于一種最簡單的裝配式建筑。
歐洲以法國為代表,經過30多年,法國的裝配式建筑正在不斷地發展完善,許多住宅樓、學校、體育場、辦公樓等公共建筑都應用了裝配式建筑。
美國和加拿大地區,裝配式建筑被廣泛推廣,以致在這兩個國家裝配式建筑被普遍應用。
北美的預制建筑主要由兩部分組成,分別是預制外墻和結構預制構件,預制構件具有相同的特點,其特點是大型化可以結合預應力,可以使結構配筋及連接構造有所優化,制作和安裝過程中的工作量也有所減少,可以縮短相應的施工工期,從而使裝配式建筑的工業化、標準化和技術經濟性的特征有所體現。
德國在世界大戰后,房屋遭到破壞,為了解決住房緊缺的問題,住宅產業化在德國快速發展,從而使住宅能夠大規模重建。
如今,德國的住宅產業化技術也得到進一步提高,達到非常成熟的狀態,對于施工現場所要求的建筑構件和裝飾材料,在工廠都可以完成,當工地需要時,將有關預配構件運到施工現場,然后再通過吊車進行吊裝、就位、固定,使結構和安裝一體化,從而縮短了工期。
日本在20世紀70年代期間頻繁發生地震,為了提高建筑的使用量,增加其抗震能力,對建筑進行了深入的技術研究,已建立了住宅通用部品的生產體系,許多構件都得到了優良產品認證,以裝配住宅為主要形式的工業化建筑已形成。
日本東京塔是日本最具有代表性的預制裝配式建筑,日本東京塔高58層,是在2008年采用預制裝配框架結構所建立的。
瑞典研究裝配式建筑較早,所以其裝配式建筑的發展較快,在60年代,瑞典就基本上實現了有關部件規格方面的建筑工業化標準,有利于部件生產更加標準、多樣及應用廣泛等,同時也使工業化發展更加快速。
同時,瑞典政府也制定了一些相關規范制度。
目前瑞典已有80%的住宅采用裝配式建筑,并將其工業化生產的模式傳播予其他國家。
1.2 國內發展狀況
預制裝配式建筑在我國沒有得到快速發展,其中一部分原因在于,唐山大地震中預制裝配式混凝土結構受到了大量的破壞,為人們留下了不好的印象,使得人們存在一種保守思想,以致不能被廣泛宣傳。
另一方面存在生產體系和管理體系不完善,施工技術能力不高等問題,從而阻礙了裝配式建筑的發展。
20世紀70年代裝配式建筑在我國開始慢慢流傳,裝配式建筑的觀念也在慢慢傳播;80年代,預制屋面梁、預制屋面板等構件在一些工程中也開始使用,由于當時沒有很高的技術水平,所以也不能擁有很高的建筑質量。
比如,樓屋面板的密封效果不好,防水措施不完善,以致存在漏水、隔聲效果不好等現象。
所以裝配式建筑沒有得到很大進展;到了90年代,施工技術得到一定的改善,管理水平也有了長足的進展,預制裝配式建筑被提及,并得到了進一步的發展。
現如今,裝配式建筑在我國許多城市都得到廣泛使用。
比如,北京、上海地區,許多相關政策被建立,配套裝置也相當齊全,裝配式剪力墻技術也有所提高并且逐漸成熟。
北京頒布了關于混凝土結構產業化住宅的設計、質量驗收等方面的標準及文件。
上海出臺了5項同時正在編制4項地方標準和技術管理文件。
沈陽,裝配式建筑已經得到很快的發展,技術相當成熟,配套設施也比較齊全,各種各樣的結構類型,生產廠的自動化設配也比較高端。
深圳是發展裝配式建筑較早的城市,所以工程實踐項目相對其他城市較多,并且構件質量也比較高,對產業化住宅方面編制了與此相關的11項標準和規范。
江蘇,結構體系的種類很多,同時開展了工業化工作。
山東及合肥,宣傳工作在積極地進行中,試點工程建筑也在大量開展。
隨著裝配式建筑的管理技術水平不斷完善,會逐漸在我國的大多數城市,甚至每個城市中使用。
2 裝配式建筑的基本特征
2.1 裝配式建筑的概念
裝配式建筑又稱建筑工業化,就是像制造汽車一樣來建造房子,首先在生產廠生產好預配構件,比如板、柱、梁等構件,然后再運輸到施工現場,在施工現場進行現場裝配,拼接所構成的建筑物。
2.2 裝配式建筑的特點
2.2.1 設計多樣化
目前所設計的住宅樓并不能滿足人們對于住宅樓所需求的,大多數住宅樓的承重墻較多,以致分隔較多,開間較小,房內空間不能被有效分隔。
而裝配式建筑,可以靈活、隨意進行分割,可以滿足住戶的需要,根據他們的要求來進行分割,大廳小居室以及小廳大居室都可以形成。
配套的輕質隔墻,可以使住宅采用靈活大空間,而輕質隔墻的材料一般都使用鋼龍骨配以石膏板,或者使用一些輕板。
2.2.2 功能科技化
①節能效果良好:由于外墻設置了保溫層,冬天可以降低對暖氣能源的消耗,夏天可以降低對空調能源的消耗。
②隔聲效果好:墻體設置了保溫層,保溫材料具有較好的吸聲功能,而且墻體與門窗之間空隙較小,所以可以減少外界帶來的噪音,為室內提供一個安靜的環境。
③防火:材料最大的作用就是不燃或難燃,所以火災發生的概率會有所降低。
④抗震:材料的輕質性可以降低建筑物的重量,這樣有利于裝配式建筑的充分連接,抗震效果好。
⑤外觀不奢:外觀立面比較清晰,不會輕易變形、裂縫及褪色。
2.2.3 生產工廠化
裝配式建筑中的外墻板在生產廠通過模具進行生產,通過為外墻板進行噴涂、烘烤可以使外墻板美觀,不褪色。
塑鋼門窗逐漸代替了傳統建造中的木窗、鋼門窗,在生產廠具有很先進的生產工藝,都是通過機械生產出各種金屬及連接件。
石膏板、涂料等一些室內材料都可以在生產流水線制造出來。
并且,在生產過程中,可以隨時調控材料的防火性、保溫性、隔聲等性能。
2.2.4 施工裝配化
在生產廠生產好各種相應的構件,然后再運輸到施工現場,專業人員在現場進行安裝和拼接。
相比傳統建造,施工現場的施工流程相對減少,和泥、抹灰、綁鋼筋、支模板等施工流程都不再出現。
裝配式建筑施工比傳統建造施工有很多優勢:施工速度快,可以縮短工期;施工現場建筑工人減少,施工作業更加方便有序,工人的勞動強度降低;施工現場廢物、廢水、噪聲減少,減少環境污染,節能減排;進行每道工序時都可以安裝設備一樣,要求精度,保證質量;還可以降低施工成本。
2.3 裝配式建筑的分類
2.3.1 砌塊建筑
砌塊建筑是在生產廠提前預制好塊狀材料,用塊狀材料來砌成墻體的建筑,這種建筑適用于3至5層的房屋建筑。
砌塊建筑有很多優勢,比如,生產工藝不復雜,生產起來比較簡單;施工也相對比較簡便;并且造價成本較低;還可以采用一些工程廢料。
按砌塊的大小可以分為小型砌塊、中型砌塊、大型砌塊。
由于小型砌塊較小,可以直接通過人工進行搬運和砌筑,比較靈活而且也比較方便,具有較廣的適用范圍;對于中型砌塊采用小型機械來進行吊裝,可以減少勞動力,降低勞動成本;大型砌塊已不被使用,由大型板材所代替。
2.3.2 板材建筑
板材建筑也被稱作大板建筑,是由各種板材裝配而成的建筑,比如墻板、樓板、屋面板等板材。
板材建筑在裝配式建筑中占主要地位。
板材建筑的內墻板主要是由實心板或者空心板組成,實心板或空心板是鋼筋混凝土的;外墻板一般都是復合板,帶有保溫層。
為了使裝配化程度有所提高,一般采用集中室內管道等來做建筑設備。
大板建筑也存在著較多的缺點,大板建筑的主要缺點是對建筑物的造型和布局要求比較嚴格,存在一定的制約性;小開間內部分隔缺少靈活性。
2.3.3 盒式建筑
盒式建筑是以板材建筑為基礎發展的。
盒式建筑工業化程度也比較高,在現場可以快速進行安裝。
在工廠不僅完成盒子的外部結構,還要安裝好內部的裝修及相應設備,甚至家具、地毯等都會安裝好。
完成吊裝,接好管線就可以進行使用。
2.3.4 骨架板材建筑
骨架和板材組成了這類建筑。
骨架具有承重的作用,所以骨架為鋼筋混凝土結構,還有一種是骨架和板材組合,這種組合是由鋼和木作成的,在輕型裝配式建筑中被使用。
這種建筑的優點是結構合理,建筑物自重會降低,內部可以隨意進行分割,對多層和高層的建筑比較適用。
2.3.5 升板和升層建筑
升板和升層建筑與板柱結構體系的施工方法不同,但是它也是板柱結構體系的一種。
在底層混凝土地面澆筑各層樓板和屋面板,并且重復進行澆筑,豎立鋼筋混凝土柱子,柱子上的油壓千頂把各種板提升到設計高度,用柱來做導桿,加以固定。
外墻可以是磚墻、預制外墻版、幕墻等;在提升樓板時,可以一邊提升一邊滑動模板、澆筑外墻。
升板建筑的優點是大多數操作都是在地面上進行的,減少了大量的高空作業,從而使模板和腳手架的使用量降低,并且在現場進行施工的施工面積也減少了。
2.4 裝配式建筑的優勢
裝配式建筑比傳統建筑擁有較多的優勢,主要表現在以下幾個方面。
①提高勞動生產率。
預制構件在生產廠大量生產,由于提前生產好了預配構件,在現場直接進行安裝,這樣可以減少對模板及腳手架的使用,不僅降低了施工成本,還有利于減少施工現場的施工流程,從而縮短了工程工期,還提高了時間效率。
②節約能源,減少環境污染。
裝配式建筑具有節約各種能源、水資源、土地以及材料等優勢。
比如對于鋼模板可以進行循環使用,從而節約了木資源。
此外,在生產廠生產好預配構件,然后運到施工現場進行安裝,不在施工現場進行現場操作,使施工現場減少了噪音和揚塵,減少了環境污染。
③確保工程質量與安全。
傳統建造中在施工現場進行操作,大部分是高空作業,工人們的技術水平以及素質并不是很高,經常會出現質量事故以及安全隱患。
而裝配式建筑在生產廠提前生產好預配構件,運輸到施工現場,由專業安裝人員進行現場裝配,一般都是機械化安裝,從而可以確保工程質量,降低安全隱患。
④縮短建設工期。
裝配式建筑先在生產廠生產好預配構件,然后再去施工現場進行安裝拼接,就像制造汽車一樣來建造房子,以工業化的方式來取代手工操作,大部分都是機械化操作,先在工廠生產好預配構件,再進行現場安裝,去除了一些現場抹灰、綁鋼筋、支模板等一些流程,從而縮短了建設工期。
3 我國現階段裝配式建筑存在的問題
3.1 缺乏統一的規范標準
每個城市關于裝配式建筑的規范標準都不一樣,缺乏全國統一的規范標準,并且各個地方對于構件的生產、運輸、吊裝和各節點連接等操作的標準均不同。
裝配式建筑從設計、審批、工程施工到驗收階段并沒有全國統一的規范標準,這使得裝配式建筑在我國很難快速發展,所以必須解決這一問題。
制定統一的規范標準,裝配式建筑都以此標準進行實施,從而使裝配式建筑能夠在我國快速發展。
3.2 施工管理水平有待提高
預制裝配式建筑需要有專業的生產廠生產預制構件,要有專業的技術人員來進行操作,還要有專業的運輸隊進行構件的配送,以及配套的安裝機械;從設計到運輸到現場安裝中的測量、吊裝、構件的連接等各個工序都需要有較高的技術水平和管理水平。
由于傳統建造都是現場施工,施工技術和管理水平都存在不足,所以,在由傳統建造轉向建筑工業化的進程中,管理水平有待提高。
對管理人員進行培訓,加強其管理能力,使管理人員了解更多管理方面的知識,從而使施工管理水平得到提高。
3.3 節點的關鍵技術需要解決
裝配式建筑在安裝過程中,連接節點會頻繁出現,只有連接點的質量有所保障,才能確保裝配式建筑的質量。
所以,要做好對連接點連接技術方面的工作。
目前,節點的承載力和剛度可以較好地滿足要求,但是其延性還不能達到要求,應采取有關措施確保節點的承載力、剛度以及延性都可滿足要求,否則,若節點出現問題,則裝配式建筑的發展也會得到很大的制約。
所以,要解決節點的關鍵技術方面的問題,保證裝配式建筑的順利實施。
3.4 一次性投資高、成本大
裝配式建筑雖然不需要在現場大規模的進行施工,但預配構件在生產廠要提前進行生產,生產預配構件要保證其質量,所以要求較高。
構件生產需要有相關模具,而且還需要對構件進行養護,然后再運輸到施工現場進行安裝,每個環節都要做好充足準備,這些環節也都需要進行大量的一次性投資,所以建筑企業在沒有大量資金,管理水平及技術水平都不高的前提下,還是會選擇采用傳統的建筑方式。
4 結論與展望
預制裝配式建筑具有確保工程質量、縮短建設工期、節能環保、提高勞動生產率等優勢,必將成為我國建筑行業發展的趨勢。
我國已有很多工程項目正在使用裝配式這一建筑,并且也取得了相應的成果和進展。
但是在建筑過程中還存在規范標準不統一、管理水平不高、節點關鍵技術不完善等問題。
所以,為了促進裝配式建筑快速發展,國家必須建立統一的規范標準,制定相應的規劃和政策,并且要給予鼓勵和支持;每個階段都應配有專業的管理人員來進行管理,從而使管理水平在一定程度上有所提高;關于節點的關鍵技術問題要不斷去解決,從而使節點的剛度、承載力以及延性都滿足要求。
不斷去解決裝配式建筑在發展過程中存在的各種問題,才能使裝配式建筑的各個方面獲得更快的提高,從而促進裝配式建筑在我國快速發展,在我國能夠得到廣泛使用。
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關于裝配式建筑的應用與發展【2】
【摘 要】現代工業技術的迅猛發展,建筑業作為國民經濟支柱的重要部分理應與時俱進,適應現代化發展需求,與發達國家相比我國建筑業采用現場制造較多,生產效率相對較低,實現建筑工業化,大力發展裝配式建筑已成為建筑業發展的必然趨勢。
【關鍵詞】裝配式建筑;應用;發展
一、引言
以工廠預制的構件和配件,在施工現場用機械裝配而成的建筑,被稱為裝配式建筑。
工廠化生產,機械裝配現場作業,充分體現了現代建筑的產業化特征。
這種建筑方式提高了建造速度,減少了施工現場環境污染,提高了建造效率。
裝配式建筑的應用和發展對現代建筑業的發展意義重大。
二、裝配式建筑的研究及應用
1、國外的研究及應用
由最初的美洲移民時期的木構架拼裝房屋,到二戰后為解決歐洲、日本等國的房荒問題,而發展起來的裝配式建筑,以其建造速度快,生產成本低在世界各地迅速推廣。
作為工業革命源頭的歐洲,建筑工業化比較發達,裝配式建筑有很廣泛的應用。
西歐發達國家如法國、英國等,對裝配式大板建筑進行了重點發展,總結了建筑構件生產施工過程中的經驗,研發了一套專用于裝配式住宅建筑的體系。
法國的大板建筑技術上比較成熟"在非地震區可以建造25層的建筑,在地震區也能建造10-12層的建筑。
美國在1991年PCI年會上提出將預制裝配式建筑的發展作為美國建筑業發展的契機,由此帶來預制裝配式建筑在美國二十年來長足的發展。
現今美國,混凝土結構建筑中裝配式建筑的比例占到了35%左右。
此外,采用高強硅砌塊的13層大樓――加州希爾飯店經受了大地震依然完整無損。
被譽為美國最高模塊化建筑的希爾頓帕拉西奧德爾里奧酒店,1968年設計建造現在仍然在使用,這足以證明了預制結構的耐久性。
二戰后經濟迅速崛起的日本,建筑工業化處于世界先進水平,日本裝配式建筑的發展在亞洲也處于領先地位。
日本現有建筑,其中很大一部分房屋是裝配式建筑。
這與日本在立法方面給與裝配式建筑稅收、財政以及技術方面的支持密不可分。
2、國內的研究及應用
上世紀五六十年代,裝配式建筑的研究和應用在我國才剛剛開始,應用最多的是多種預制屋面梁、預制空心樓板、大板建筑、吊車梁、預制屋面板,但我國裝配式建筑技術比較落后,預制構件整體性差、承載能力低、延性不好、構件的跨度也小,由于這些物理性能和功能的許多局限,到90年代中期,全現澆式混凝土建筑體系幾經逐漸取代了預制裝配式混凝土建筑。
此后經濟迅速發展的近十年間,預制裝配式施工的施工技術和管理水平的提高、勞動力成本的上升,以及預制構件的加工精度與質量方面的提高,預制裝配式建筑的應用重新升溫,發展態勢快速、良好。
目前國內的一些知名建筑企業如上海萬科集團、南通建工總承包有限公司、上海瑞安集團等開發的項目中均采用了預制裝配式建筑,取得了較好的實踐價值和示范效果。
我國香港、臺灣地區裝配式建筑應用比較普遍,香港屋宇署制定了完善的預制建筑設計和施工規范,高層住宅多采用疊合樓板、預制樓梯和預制外墻等方式建造,廠房類建筑一般采用裝配式框架結構或鋼結構建造.。
臺灣地區建筑體系和日本、韓國接近,裝配式結構的節點連接構造和抗震、隔震技術的研究和應用都很成熟,裝配框架梁柱、預制外墻掛板等構件應用較廣泛,預制建筑專業化施工管理水平較高,裝配式建筑質量好、工期短的優勢得到了充分體現。
三、裝配式建筑的分類及其發展
1、裝配式建筑的分類
預制裝配式建筑的應用逐漸發展出砌塊建筑、板材建筑、模塊建筑、輕型框架建筑、升板和升層建筑五種主要形式。
(1)砌塊建筑
墻體是由預制的塊狀材料砌成的建筑稱為砌塊建筑。
多用于建造3-5層的建筑。
建筑砌塊有小型、中型、大型之分,又分為空心和實心兩類,砌塊建筑有比較多優點,生產工藝簡單,施工簡便,造價也較低。
(2)板材建筑
板材建筑又稱為大板建筑,是由預制的大型內外墻板、樓板和屋面板等板材裝配而成的。
多用于全裝配式建筑。
這種建筑有效的減輕了結構的重量,擴大了建筑使用面積,增強了建筑抗震能力。
板材建筑的內墻板多為鋼筋混凝土的實心板或者空心板;外墻板多為帶有保溫層的鋼筋混凝土復合板,或者泡沫混凝土或大孔混凝土、也可用輕骨料混凝土等制成帶有外飾面的墻板。
大板建筑在一定程度上制約了建筑物的造型和布局,內部缺少靈活性的分隔。
設計中要尤其注意節點問題。
以保證構建連接的整體性。
解決好外墻板接縫的防水以及樓縫、角部的熱工處理等問題。
(3) 模塊建筑
模塊建筑是由板材建筑的基礎上發展而來的一種裝配式建筑。
這種建筑工廠化的程度很高,現場安裝快。
盒式建筑的裝配形式有: 1)整體模塊式,完全由承重盒子重疊組成建筑。
2)板材模塊式,將小開間的廚房、衛生間或樓梯間等做成承重盒子,再與墻板和樓板等組成建筑。
3)核心體模塊式,以承重的衛生間盒子作為核心體,四周再用樓板、墻板或骨架組成建筑。
4)骨架模塊式,用輕質材料制成的許多住宅單元或單間式盒子,支承在承重骨架上形成建筑。
也有用輕質材料制成包括設備和管道的衛生間盒子,安置在用其他結構形式的建筑內。
盒子建筑工業化程度較高,但投資大,運輸不便,且需用重型吊裝設備,因此,發展受到限制。
(4)框架輕板建筑
其組成部分是板材和預制的骨架,可用鋼、木做成板材和骨架的組合,但大多數是采用鋼筋混凝土結構作為承重骨架。
承重結構有兩種形式:一是框架結構,承重框架由柱、梁組成,再擱置非承重的內外墻板和樓板;二是板柱結構,由柱子和樓板承重,內外墻板是非承重的。
骨架板材建筑結構可以減輕建筑物的自重,內部空間分隔靈活,適用于多層和高層的建筑。
此結構裝配形式有兩種:全裝配式、預制和現澆相結合的裝配整體式。
保障骨架板材建筑結構的剛度需求和整體性的關鍵是構件的連接,柱、梁、板等節點連接十分重要,具體施工中應以結構需要和施工條件為前提,使用哪種方式經計算后再進行設計和選擇。
(5)升板和升層建筑
升板建筑是底層混凝土地面上重復澆筑各層樓板和屋面板,豎立預制鋼筋混凝土柱子,以柱為導桿,用放在柱子上的油壓千斤頂把樓板和屋面板提升到設計高度,加以固定。
外墻可用磚墻、砌塊墻、預制外墻板、輕質組合墻板或幕墻等;也可以在提升樓板時提升滑動模板、澆筑外墻。
升板建筑一般柱距較大,樓板承載力也較強,多用作商場、倉庫、工場和多層車庫等。
升層建筑是在地面安裝好升板建筑每層的樓板的內外預制墻體,然后一起提升的建筑。
這種建筑方式可以加快施工速度,對于場地受限制的地方非常適用。
2、裝配式建筑的發展
為了加快推進城市現代建筑產業化發展,我國應借鑒發達國家的做法,加強基礎性研究工作,理清與完善裝配式建筑相關的技術標準體系,進一步分析裝配式建筑的全面推廣會給現有的設計施工監理帶來的深刻變化,制定相關政策來適應建筑產業的新變化,完善標準體系,加強技術集成和推廣應用。
建立起一系列完整的生產標準、技術標準、管理標準、驗收標準。
實現裝配式建筑從設計、生產到銷售、售后服務的一整套產業過程中有標準可依;加強技術集成,加快推廣步伐,建議將一些成熟技術納入標準,強制實施加大科技投入和技術創新,加大推廣裝配式建筑的科技投入,加快形成多種裝配式現代建筑體系。
四、結語
我國已經有了一些代表性的預制裝配式建筑項目和示范工程,裝配式建筑符合建筑可持續發展的理念,將是我國房屋建設發展的必然趨勢,應用前景廣闊。
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預制裝配式建筑的發展趨勢【3】
[摘 要] 隨著新建筑技術和材料的不斷發展與進步,預制裝配式建筑得到了廣泛的應用。
在許多建筑工業化發達的國家,預制裝配式建筑經歷了長期的實驗和應用,現代化的預制裝配式建筑產品已經可以高度集成建筑的各種功能,而且建筑的形式和構件非常精致。
我國建設需求量大、建設速度快,很有必要發展預制裝配式建筑,并且建筑行業已經開始重視對其的應用和發展,但目前仍處于技術引進和學習的起步階段,應用主要集中在工業廠房和實驗性的住宅建筑范圍內,建成項目還比較粗糙。
[關鍵詞] 預制裝配式;建筑設計;發展趨勢
【分類號】:TU-80
預制裝配式建筑是建筑工業化的產物,給人們的印象是粗糙、簡陋、冰冷。
只是為了滿足特殊或是基本功能而建造,很少考慮到建筑的精致、美觀以及與環境的關系等因素。
隨著工業化的發展,預制裝配式建筑成為了工業化建筑的多元化發展的一個重要載體,對預制裝配式建筑的要求不止于最基本的使用功能,同時人們對環境的關注度不斷提高,使現代的預制裝配式建筑必須考慮形式、功能、環境等因素的平衡。
現代工業化建筑進入了多元化的時代。
人們價值觀,審美觀的多元化直接導致了預制裝配式建筑“百花齊放”的格局。
1.國外研究及應用現狀
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。
2.國內研究及應用現狀
從二十世紀50到60年代,我國開始對預制裝配式混凝土建筑的設計和施工技術進行研究,并形成了一系列相應建筑類型的體系。
到20世紀80年代,預制裝配式混凝土建筑在全國范圍內的應用進入到了全盛時期,許多地方都逐漸形成了設計、制作、安裝的工業化裝配式混凝土建筑一體化生產模式。
但是我國的裝配式混凝土建筑設計和施工技術研發水平還無法滿足社會需求也跟不上建筑技術發展的變化,究其原因是因為預制裝配式建筑的物理性能和功能還有許多局限和不足之處。
直至20世紀90年代中期,全現澆式混凝土建筑體系幾經逐漸取代了預制裝配式混凝土建筑,目前裝配式建筑體系除了在單層工業廠房中有較多的應用外,在其他類型的建筑中很少能見到。
3.預制裝配式建筑基本設計原則
1)成本控制
預制比傳統的現場施工方法在成本控制上更加有效,這是因為預制概念中的成本有三個方面:材料、勞動力和時間,從理論上講,其中任何一個方面減少,成本也降低了,但這并不意味著預制減少了整個項目的預算。
材料也是一個控制成本很重要的因素。
在傳統的施工現場很難精確的計算出需要多少材料,所以常常會訂購過量的材料以確保工程用量。
這樣往往就會產生浪費,無謂的增加成本。
而在預制建筑項目,可以通過前期設計對材料用量做出準確判斷,從而有針對性的進行采購。
2)進度安排
可以說預制裝配式建筑最大的優點是縮短了現場施工的工期。
預制裝配式建筑的項目能夠節省時間源自工廠制造和現場施工可以同時進行。
在建筑工程中很少使用預制基礎,因此現場在建造基礎的同時工廠加工生產結構、構造構件以及服務系統和室內集成模塊。
3)質量控制
質量的定義是雙重的:不僅僅是生產質量和設計質量,往往更依賴于建筑師的工作質量。
為了能夠使建筑的預制取得成功,以上兩點都必須要考慮周全。
這些原則看上去是對立的。
只要生產質量提高,建筑就會變得更加標準化、平淡無奇,而高質量的設計就會不可避免的地表明了生產效率的匱乏。
4)人性化工作
依靠著空調以及干燥的室內環境,工人的安全系數有所提高。
現場施工不僅要求工人需要面對暴露在惡劣天氣條件下、處在道路兩側比較危險的位置、面對有危險的突出物等,還可能需要工人們長途跋涉。
而預制能給提供一個短途通勤的機會,這就減少了成本也降低了工人們在長時間工作之后因為疲勞而導致他們在往返于工地和家中的路上發生危險的幾率。
4.預制裝配式建筑的優勢
1)設計多樣化
目前,住宅設計和住房要求嚴重脫節,承重墻多、開間小、分隔死、房間的空間無法靈活分割。
而裝配式房屋則采用大開間,用戶根據需要可靈活地利用組合式墻體分割成“隨心所欲”的空間環境。
2)功能現代化
傳統的建筑能源利用率很低。
裝配式建筑的地面、屋頂、墻體、門窗框架等都采用各種新型保溫、隔熱材料,房屋采用新型的供熱、制冷技術,如太陽能的儲存和利用;工廠化的建筑構件精確度高,可以提高墻體和門窗的密封功能。
3)制造工廠化
智能化的住宅應該無論是墻體結構材料,還是內部裝飾材料都選用綠色的優質材料,而工廠化的生產正是住宅現代化的最優生產方式。
如傳統的建筑物要使其美麗的外表面涂料久不退色是十分困難的。
但工廠化生產的建筑外墻板不但質輕、高強,而且在工廠經過模具、機構化噴涂、烘烤等工藝就可使建筑物美麗的色彩久不退色。
4)施工裝配化
由于裝配式建筑比傳統的建筑自重減輕約一半,因此,對地基承載力的要求也隨之降低,地基的施工也會簡化很多。
工廠預制好的建筑構件運到施工場地后,立刻可按設計要求安裝施工。
5)時間最優化
預制建筑最大的優點是縮短了現場施工的時間,對工期有更高的可預測性。
預制建筑的項目能夠節省時間源自工廠制造和現場施工可以同時進行。
在建筑工程中很少使用預制基礎,因此現場在建造基礎的同時工廠加工生產結構、構造構件以及服務系統和室內集成模塊。
6)技術可持續化
盡管在建造過程中,使用集成構件早已經被提上了設計師和技術專家的議程,但是裝配式建造理論體系中并沒有和環境保護理論體系發生交叉。
如今,人們已意識到建筑垃圾造成的嚴重環境破壞。
在諸如木材加工、砌磚、粉刷和裝飾的過程中的切割和原料混合工序中由于沒有集成裝配的過程,也會產生多余而造成浪費,這種在建造過程中產生的浪費份額巨大。
5.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。
由于我國經濟發展起步晚,建設量極大時間又非常集中,建筑工業化還處于比較落后的狀態,雖然目前在預制建筑在住宅的發展上有了一些新氣象,但是還沒有形成規模和氣候,產業鏈也不是很完善,還需要進一步的支持和推動。
隨著我國經濟的發展,各種公共建筑開始在各個城市中不斷出現,很多建筑由于功能和形式的需求采用了異形的結構形式,無法用傳統的建造方法實現,也在不同程度上采用了預制構件裝配的方法。
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