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建筑施工過程中,涉及非常多的施工技術,其中混凝土裝配式住宅施工技術就是其中非常重要的一種。混凝土裝配式住宅施工技術經過一定時期的發展后,已經形成成熟的施工方式,可以說是傳統施工方式進步后的產物,在實際的住宅施工中,混凝土裝配式住宅施工技術具有良好的應用價值和良好的發展前景。
一、混凝土裝配式施工中存在的問題
混凝土裝配式施工雖然具有自身的多方面優勢,但在實際的應用中由于一些原因,仍然存在一些施工方面的問題。具體可以將問題分為以下四點:
(一)施工人員的施工技術能力不足
混凝土裝配式住宅施工技術對于施工人員的技術能力要求是較高的,因為施工過程中要涉及材料的應用、施工細節的把握等多方面內容。但是當前我國混凝土裝配式施工中,施工人員普遍存在施工技術能力不足的問題。原因主要是因為:混凝土裝配式住宅施工技術在我國發展時間不長,被我國建筑行業接受的時間較短,因此在建筑行業中混凝土裝配式施工技術人員比較缺乏;對混凝土裝配式施工人員缺乏系統的技術技能培訓,導致混凝土裝配式施工人員專業技術水平普遍較低;施工單位沒有正確認識到施工人員的技術技能水平在混凝土裝配式施工中的重要性,對于施工人員的培養沒有投入足夠的資金。施工人員的施工技術能力不足的情況,應當引起建筑施工企業的重視,采取合理的措施對施工人員的技術進行提升。
(二)對施工材料的保護能力不足
施工材料的質量高低,決定了混凝土裝配式施工的綜合質量高低。但是在實際的施工過程中,工程管理人員往往缺乏對于混凝土裝配式施工所用到的材料的有效保護。對于施工材料的保護涉及多方面的內容,從材料的采購到材料的運輸,再到材料的保管,最后到材料的使用,都需要對材料進行嚴格的保護,保證最終應用到施工中的材料具有足夠的質量。但目前,施工企業往往對材料的保護問題認識不足,也缺乏相應的保護措施,導致材料在使用之前就遭到破壞,質量降低,或者在采購的過程中就買的是劣質材料,這些不能保證施工材料質量的做法,都大大降低了混凝土裝配式住宅施工的效果,無法保證最終完成后的建筑具有足夠的質量。
(三)施工驗收標準沒有得到確定
作為一個成熟的施工技術,一定會有相應的施工完成后的驗收標準與之相配套,但混凝土裝配式施工的驗收標準卻一直沒有得到完善和統一。在我國,裝配式住宅屬于新型建筑的范疇,因而混凝土裝配式住宅施工技術還沒有形成完整的技術體系,因而驗收標準也無法得到確定。而驗收標準不確定,會導致最終完成的建筑工程沒有一個明確的評價指標,無法對其進行評價,無法說明合格與否。在這方面,國外的裝配式住宅已經應用比較廣泛,并且形成了較為完善的施工驗收標準體系。我國應當積極向國外學習。
(四)施工管理粗放化
當前,我國的混凝土裝配式住宅施工管理能力有待提升,在管理中,材料浪費、人員素質地下、環境污染等問題凸顯,給管理帶來了相當的難度。并且,我國的混凝土裝配式住宅施工管理體系尚未成熟,管理方式仍然停留在粗放化的階段,沒有將現代化的管理工具和管理方式充分應用起來,是管理工作更加趨于形式化、趨于走過場,難以發揮管理真正的作用。相比于國外先進的施工管理體系,我國的混凝土裝配式住宅施工管理工作仍然需要長期的改進,從而最終達到管理的高效化和現代化,充分體現出管理應有的作用。
二、提升混凝土裝配式住宅施工技術的可行策略
對當前混凝土裝配式住宅施工技術中存在的問題進行合理分析,找出問題產生的根源,再根據問題原因積極制定科學的對策,可以有效提升混凝土裝配式住宅施工技術的應用能力,發揮混凝土裝配式住宅施工技術的優勢為我國建筑業服務。具體來說,可以從以下一些提升策略著手:
(一)積極學習國外先進的技術和管理
國外的混凝土裝配式住宅施工技術的發展時間相比于我國更長,因而技術體系和管理體系也更加成熟,在這個方面,我國應當認清現實,積極分析和吸收國外的先進混凝土裝配式住宅施工技術,為我所用,并結合我國的實際建筑施工情況做出合理的改進和優化,從而達到提升我國混凝土裝配式住宅施工技術能力的目的。對于國外的混凝土裝配式住宅施工管理,也有很多地方值得我國學習和借鑒,我國同樣應當科學分析,積極學習,在我國建筑行業發展情況的基礎上,形成適合我國的混凝土裝配式住宅施工管理體系,讓我國的混凝土裝配式住宅施工管理工作更加成熟,更加具有可行性和實效性。
(二)企業之間充分交流、整合技術資源
目前,混凝土裝配式住宅施工技術在各個建筑企業中的應用和發展參差不齊。一些企業已經達到了對混凝土裝配式住宅施工的較好應用,而一些企業對于這項技術的應用仍然處在起步階段。針對這樣的情況,企業之間應該加強交流和合作,對于各自掌握的混凝土裝配式住宅施工技術多交流、多探討,取長補短,努力形成完善的混凝土裝配式住宅施工技術體系和管理體系,做到技術資源共享。不同建筑企業的技術人員也應當加強合作,加強技術研發,根據現行的技術缺點,對混凝土裝配式住宅施工技術根據施工條件進行優化設計和改進,努力提升混凝土裝配式住宅施工技術的施工效果和可行性。
(三)增加混凝土裝配式住宅施工的資金投入
混凝土裝配式住宅施工技術在國外得到了良好的發展,說明其具有非常好的施工效果和可行性,對于這一點,國內的施工企業應當正確認識到位。通過增加混凝土裝配式住宅施工的投入,是混凝土裝配式住宅施工技術可以更好的應用起來,更好地發展起來。足夠的資金投入,可以保證混凝土裝配式住宅施工所應用的材料具有足夠的質量,保證施工過程中各種技術設備的配備完善,進而保證混凝土裝配式住宅施工的最終效果和質量。任何一項技術的發展都離不開資金的投入,混凝土裝配式住宅在我國建筑業中的發展同樣如此,相關建筑企業應當正確看待這個問題。
三、總結
建筑行業的飛速發展,使各種新型的施工技術不斷被開發出來,并被應用到建筑施工中。混凝土裝配式住宅施工技術在我國的發展時間不是很長,對于其優點,建筑企業應當認識到,對于其在實際應用過程中存在的問題,建筑企業也應當科學分析、合理決策。任何一項新的施工技術的發展,都離不開一代代建筑人對其的長期應用和開發研究。當前,對于混凝土裝配式住宅施工技術的研究是很有必要的,通過研究分析可以對其在我國的實際應用中存在的問題進行總結,了解了問題所在再針對性地制定提升策略,才能實現混凝土裝配式住宅施工技術在我國的應用能力的提升,幫助我國建筑行業的施工水平進一步發展。
【參考文獻】
[1]王召新.混凝土裝配式住宅施工技術研究[D].北京工業大學,2012.
[2]儲竹龍.淺議混凝土裝配式住宅施工技術的運用[J].民營科技,2014,05:125.
[3]王永奇.混凝土裝配式住宅施工技術分析與研究[J].電子制作,2014,09:226.
Abstract: The promoting and application of prefabricated residential buildings has brought new challenges to the safety management of construction sites. This paper divides the prefabricated housing construction safety influencing factors into five types and takes corresponding measures to each factor, which has achieved a good effect in the engineering application instance.
關鍵詞: PC構件;預制裝配式住宅;安全管理
Key words: PC artifacts;prefabricated residential building;safety management
中圖分類號:TU714 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2016)24-0316-03
0 引言
國家十三五規劃明確提出建筑工業現代化,預制裝配式施工方式將成為建筑工業化的主要模式,至2014年,上海完成裝配式住宅達187萬平方米,按照《上海市綠色建筑發展三年行動計劃(2014-2016)》,2016年外環線以內符合條件的新建民用建筑原則上將全部采用裝配式建筑,住房城鄉建設部的《工業化建筑評價標準》已于2016年5月1日起施行。各地紛紛出臺相關規劃推廣工業化建筑,深圳市則宣布政府投資項目將全面推行建筑工業化,裝配式施工將是建筑業的一次偉大革新。
安全是各行各業重點關注之所在,建筑業一直是安全事故頻發行業之一,建筑業中的安全管理更是尤為重要。住房城鄉建設部通報房屋市政工程生產安全事故情況,2015年全國共發生房屋市政工程生產安全事故442起、死亡554人,比2014年減少80起,死亡人數減少94人,事故類型主要為高處墜落、物體打擊、坍塌、起重傷害等,由此可見,建設工程中的安全管理仍要放在重要位置。預制裝配式施工帶來的新技術、新工藝、新環境,給建設項目安全管理帶來了新的挑戰。
1 建設工程安全管理綜述
趙挺生、王欣[1]等針對建設工程安全管理提出了全面關懷、全員參與、動態管理、角度改變等觀點,并提出了從工人教育培訓到技術管理人才培養全覆蓋的高等教育新理念。何伯森、張水波[2]等依據我國相關法律法規并參考國際FIDIC慣例,詳細闡述了建設工程各參與方在安全管理方面的職責和法律責任。樂云、毛舒芳[3]首先對建設工程安全事故頻發進行了詳細的原因分析,包括安全效益特性(滯后性、間接性、潛在性)、施工方多方博弈、企業原因等,提出了逆向保險創新激勵機制模型,通過逆向保險體系、建筑安全教育機構、施工企業三方協作,并建議將建設工程安全教育產業化,以期提高建設工程安全管理的效率和效益。
路洪洲、楊高升[4]通過建立初步理論研究模型和修正模型,研究項目管理人員的概念技能對建設項目安全管理的影響,認為優秀的概念技能對建設項目安全管理工作有很好的正影響,安全管理工作又會促進安全領導力,最終提高建設項目的安全氛圍。
2 預制裝配式施工特點分析
預制裝配式施工方法順應了建筑工業現代化的要求,現將預制裝配式施工特點總結如下。
四大變革。首先是工地變工廠,原來繁重復雜的施工作業變為工廠流水線生產,預制柱、預制疊合梁、預制疊合板、預制陽臺板、預制飄窗等均在PC 工廠完成。第二,施工變總裝。原來的流水施工變為預制裝配式構件吊運、安裝過程,施工現場如同制造企業的總裝車間,將一個個預制構件拼裝為我們設計的建筑物。第三,農民工變身產業工人。預制裝配式施工現場不再需要高強度體力付出,操作工人只需要掌握預制裝配、吊裝技術即可。第四,技術工人向操作工人的轉變。不是說裝配式施工沒有技術,而是裝配式施工對每一個個人的技術依賴有所降低,由此確保工程質量的可控性、均好性。
構配件的流水線生產。裝配式施工下主要構配件實現PC工廠預制加工,容易實現產品的標準化生產,也易于保證質量、大小、產量,最終使整個建設項目的質量、進度和成本進入可控范圍。
節能環保。預制裝配式施工技術可實現無外腳手架搭設、無現場砌筑、無現場抹灰,最大化實現綠色施工,裝配式施工可以節約土地20%,節約材料20%,節約能源70%,節水量更達80%。
現場施工以吊裝為主。以剪力墻結構裝配式住宅項目為例,其標準層施工工序為:預制裝配式構件卸車擺放外支撐架安裝劃線定準吊裝外墻板鋼筋校準安裝斜支撐安裝電梯處鋼筋安裝PCF板鋼筋校準吊裝內墻板灌漿封塞現澆部分鋼筋綁扎、支模、澆筑混凝土安裝疊合板支撐安裝疊合板安裝樓梯穿管、鋼筋綁扎現澆疊合板,傳統的“綁鋼筋-支模板-澆筑混凝土”轉變為吊裝PC構件。
3 預制裝配式住宅施工影響安全因素分析
考慮以往工程經驗并結合預制裝配式住宅施工的新特點,裝配式住宅施工安全影響因素分為五大類:人為因素、PC構件安裝因素、吊裝作業因素、技術風險因素、環境因素。具體細分如表1所示。
4 預制裝配式住宅施工安全管理方法與建議
海門市新區龍馨家園小區老年公寓項目,地下2層,地上25層,建筑高度85.2m,總建筑面積21265.1平方米,該工程采用預制裝配整體式框架――剪力墻結構,除剪力墻部分采用現澆混凝土外,預制裝配構件包含:預制框架柱、預制疊合梁(主次梁)、預制疊合板、預制樓梯、預制保溫防火外墻板、預制NLC/陶粒混凝土內墻板。該工程結構預制率達到了47.5%,整體裝配率達到68.2%,預制裝配技術和綠色建造技術的有機結合使龍信老年公寓工程獲評三星住宅綠色標準。
以龍信集團老年公寓項目為案例工程,結合預制裝配式住宅影響安全因素,在本工程施工過程中采取相應措施和方法。
4.1 人為因素安全管理與措施
管理人員概念技能:對項目部管理人員進行施工前安全專題培訓并考核,考核合格方能進場,其中一線管理人員比如施工員、技術員、塔吊指揮員考核等級提高一級;施工班組進場前對班組長進行安全培訓教育,考核合格后準許進場;項目部周例會增加安全專題環節,大家暢所欲言,積極提出自己的看法和見解,對施工現場存在的安全隱患早發現、早解決,力爭將安全問題解決在萌芽狀態。
工人安全意識、技術水平:該工程勞務人員均為優秀施工班組,施工人員80%以上具有五年以上現場施工經驗,50%具有10年以上從業經驗,且特殊工種必須持證上崗,保證技術水平的先進性;進場前,要求施工班組長對所有進場施工人員進行安全教育培訓,考核合格準予進場作業。考慮到施工人員實際文化水平,考核方式采用卷面考試加面對面問答的方式,收到很好的效果,施工人員也表示可接受度更高。
4.2 PC構件安裝安全管理與措施
支撐系統穩固性:預制保溫防火外墻吊裝到位后立即進行支撐系統安裝,錨固端和支撐端均按設計要求進行操作和緊固,安全員即時檢查支撐體系,質量員跟蹤檢查錨固端、支撐端質量和緊固程度,預制保溫防火外墻支撐系統檢查率100%;預制內墻板支撐系統檢查率100%,支撐系統的穩定性關系到吊裝質量,也即反應工程質量,預制墻板單個質量達5噸左右,支撐系統的穩定性對安全的影響不可小覷。
構件連接可靠性:預制裝配式住宅施工的難點之一就是各PC構件的連接問題,文章著重考慮施工現場的安全管理,PC構件在PC工廠加工過程不考慮,認為其制作精度滿足設計要求。現場各PC構件的連接均按設計要求操作,鋼筋套筒連接、焊接均合格,預制柱與下層連接灌漿采用BIM技術模擬灌漿過程,預留溢漿孔和出漿孔,保證連接處灌漿密實。
預制構件精度:文章著重考慮施工現場的安全管理,PC構件在PC工廠加工過程不考慮,認為其制作精度滿足設計要求。
4.3 吊裝作業安全管理與措施
安全管理制度完善性:龍信集團為房屋建筑工程施工總承包特級資質,連續五年創“魯班獎”,安全管理制度相對完善,因該工程為國內首例最高預制裝配整體式框架剪力墻結構建筑,專門成立了安全工作小組,制定專門針對預制裝配式住宅施工適用的安全管理規章制度和安全管理工作流程,確保工程安全實施。
現場安全管理到位度:針對該工程配備兩名專職安全員,自上至下完全按照安全管理制度進行現場安全管理,施工重點、難點區域進行重點監控,有問題第一時間上報。
塔吊交叉干擾程度:該工程施工期間無其他塔吊影響,該工程做好塔吊常規安全管理工作。
PC構件吊點設置:設計階段,施工方參與方案討論,設計圖完成后,利用BIM技術進行施工模擬仿真,并對PC構件吊點進行方案優化,將結果反饋PC工廠,保證吊點預埋件一次到位,也能保證施工期間吊運過程的安全。
現場檢查:此項工作內容與現場安全管理同步進行,重點是安全措施落實情況,“四口”、“五臨邊”圍護情況,現場施工人員、管理人員“三寶”配備情況,安全警示標志、防火設備等。
超載吊運:利用BIM技術進行施工平面圖布置,按照PC構件重量確定塔吊型號,施工期間嚴禁超載吊運PC構件及其他施工材料,塔吊設置滿足設計和施工要求。
4.4 技術風險安全管理與措施
基礎施工方案:該工程地下兩層,屬深基坑,按設計要求進行土方邊坡支護和降水,保證地基承載力和基礎強度。
關鍵施工技術復雜程度及作業強度:該工程關鍵施工技術為PC構件吊運與安裝,施工前利用BIM技術進行施工模擬動畫,保證安全的前提下確定作業強度,并針對施工做出了詳細的時間節點安排,比如上午幾點開始預制外墻板吊裝,指導實際施工。
時變結構的安全監測:該工程主要針對地基與基礎的沉降進行觀測,項目部專門制定了安全隱患預警體系,及時排除安全隱患。
4.5 環境因素安全管理與措施
臨邊、洞口防護工作由現場安全管理和安全檢查督查到位;文明施工,預制裝配式施工屬于綠色施工范疇,大幅提升文明施工狀況;PC構件堆放,利用BIM技術進行施工平面圖布置,合理確定PC構件堆放場地,并按PC工廠規格與標準進行現場構件堆放,保證PC構件在卸車、堆放、起吊過程中不發生損傷,防止PC構件發生強度降低的事故。
5 結論
結合預制裝配式住宅施工的新特點,確定預制裝配式住宅施工安全影響因素,針對這些因素在現場安全管理中采取相應的舉措,龍信老年公寓項目無安全事故發生,取得了很好的經濟效益和社會效益。
參考文獻:
[1]趙挺生,王欣,唐菁菁,劉顯智.建設工程安全生產管理理念創新研究[J].土木工程學報,2010,43:379-383.
[2]何伯森,張水波,查京民.工程建設安全管理施工合同有關各方的職責[J].土木工程學報,2004,37(5):101-105.
關鍵詞:裝配式結構;變電站;節約
1.裝配式建筑簡介
裝配式建筑體系是多年來國外開發成功的建筑科技成果。目前這種建筑體系在國外得到了迅速發展,例如德國、英國、美國、日本等廣泛采用裝配式建筑體系中預制混凝土構件。作為一套完整的建筑技術正是因為適應建筑產業化的要求,以其獨特的優勢受到建筑業的關注和重視。萬科在中國住宅建造方式上,采用“預制裝配式混凝土結構”的建造形式,進行了嘗試性的革命。如萬科已在全國推廣使用新里程預制裝配式產業化住宅樓,作為新興的綠色環保節能型建筑。隨著建筑工業化的要求,世界發達國家都把建筑部件工廠化預制和裝配化施工作為住宅產業現代化的重要標致。
那么,什么是裝配式建筑呢?工地現場的建筑材料完全是由工廠半成品(預制構件),施工隊在現場對地基做一定處理后,對半成品進行房屋的組裝。建筑工地不再把瓦工、木工、鋼筋工等工種分得那么細,建筑工人由過去那種復雜的多工種角色,轉變為單一的背著射釘槍,電鉆等專用工具的裝配工角色。這種裝配化制造房屋完全避免了傳統建房的缺點,施工速度非常快,可在短期內竣工。房屋制造對企業來說,工作勞動強度大幅度減少,交叉作業方便有序;房屋裝配中的每道工序都可以像設備安裝那樣檢查其精度,以確保房屋制造的質量;施工時的噪音降低,物料堆放場地減少,有利于環境的保護;由于工廠化的生產和現場的標準化裝配,使房屋制造成本降低,并容易滿足室內設備安裝和裝飾裝修的要求。因此,裝配式制造房屋的許多優點是傳統房屋建造方法無法比擬的。
2007年12月國家電網公司下達文件,要求變電站在通用設計的基礎上,全面推行“資源節約型、環境友好型、工業化”(簡稱“兩型一化”)變電站建設工作。裝配式變電站的建設符合了“兩型一化”變電站建設的要求。裝配式變電站的建設采用可回收利用材料,減少了混凝土、水泥砂漿等材料用量,節水、節材,減少變電站施工對環境的影響。裝配式變電站大部分構件采用工廠加工、現場組裝,減少了現場濕作業,簡化施工、規范施工工藝、保障施工質量。基礎施工與建筑構件加工可同時進行,有效縮短了變電站的建設周期。2007年裝配式變電站在江蘇省電網公司建設試點,2008年各省市電力公司陸續開展裝配式變電站試點建設。
2.裝配式結構變電站特點
裝配式變電站改變了變電站傳統的電氣系統布局、土建設計和施工模式,通過工廠生產預制、現場安裝兩大階段來建設變電站。其標準化設計、模塊化組合、工業化生產、集約化施工,使變電站建設走向科技含量高、資源消耗低、環境污染少、精細化建設的道路。
1)在土建方面:改變傳統的電氣系統布局,貫徹建筑節能、節材、節水、節地方針,力求使建筑結構輕型化,利用現場快速拼裝工藝,變施工串聯流程為并聯流程來縮短施工周期。
2)電氣方面:劃分為進線模塊、主變壓器模塊、出線模塊、綜合自動化模塊、無功補償和消弧線圈模塊。其中各模塊之間的現場連接、不同設備廠家控制軟件互相兼容是技術難點。此外,需制定變電站通用設計、部件加工詳圖、工廠生產工藝、現場拼裝工藝、建筑取費定額、裝配式建造管控六大標準體系。
3)裝配式變電站建造模式需要現代預制件、鋼構件工廠作支撐,需要對傳統土建工程招標及標段劃分作調整,需要對采購方式與施工組織重新定義。
3.500kV禎州變電站裝配式變電站實施情況
3.1工程概況
500kV禎州變電站站址位于廣東省惠州市惠東縣稔山鎮園崗村東北面的臺地上,距離惠東縣城約16.6km,距離稔山鎮約3.4km。圍墻內占地面積42530m3,站內總建筑面積1367.48m2。本期變電站新建1*1000MVA主變壓器,500kV出線6回、220kV出線6回、電容器組3*60Mvar、電抗器組2*60Mvar。最終建設規模4*1000MVA主變壓器,500kV出線10回、220KV出線14回、電容器組4*(3*60Mvar)、電抗器組4*(2*60Mvar)。
主要的土建工程項目:主控通信樓;中央配電室;警傳室;消防泵房及水池;圍墻及大門;主變及500kV高抗基礎及防火墻;500kV、220kV及35kV構支架基礎;500kVHGIS、200kVGIS基礎;防雷接地;電纜溝道;站區供排水管道;站區道路;消防;照明、通風、空調、綠化等。本工程主要特點:根據省公司要求,突出新工藝特點,500kV禎州變電站工程主控通信樓、380V中央配電室、泵房、防火墻和圍墻均改為裝配式結構,也是首次廣東省內500kV變電站的一個創新。
3.2裝配式工程施工
3.2.1施工工藝
本工程NALC板材均采用150mm厚度板,由墻板生產廠家根據設計院提供的圖紙進行專門排版設計和生產,并由廠家提供專用加固配件(管板和鉤頭螺栓等)和接縫材料。水平運輸:到貨材料按使用部位就近堆放;如需搬運,現場運輸采用一個手推定制滑輪車,將板平放在滑輪車上,每頭一人扶穩推運到吊裝點。安裝形式:NALC板安裝分為豎向安裝法(主控通信樓)和橫向安裝法(防火墻及圍墻)。吊裝方式:可采用移動式腳手架加卷揚機、或采用汽車吊吊裝安裝。
NALC板是采用水泥、石灰、砂為原料制作的高性能蒸壓輕質加氣混凝土板,板內配置防腐處理的鋼筋網,板面可根據設計要求做刮膩子、涂墻漆、貼瓷磚等裝飾;NALC板可鋸、切、刨、鉆,板上可以開槽,動力照明管線可以暗敷于板內,配電箱可以部分嵌入板內(配電箱厚度超過50時)。縱向開槽深度不大于1/3板厚(即50);橫向開槽時,內墻板深度不大于1/3板厚,外墻板橫向開槽深度不大于20mm,槽長不大于1/2板寬,槽寬不大于30mm。
3.2.2采用裝配式建筑物
建筑物采用現場裝配。除基礎采用現澆混凝土條基外,上部結構都由工廠制作,運到現場裝配。建筑物的結構形式是門式鋼架結構,工字型鋼梁柱;屋面采用預制大型發泡水泥復合板,屋面防水采用平屋面上做卷材防水層,外檐溝排水;外墻板采用工廠預制木纖維混凝土復合墻體。所用的材料都是建筑市場上的成熟產品,并有公開出版的標準圖集供設計選用。
建筑物材料選擇環保節能產品,有較好的防水隔熱性能。墻上開設的固定窗采用斷橋隔熱鋁合金窗框,玻璃采用中空玻璃。
變電站的建筑物所用材料為不燃體,鋼結構涂刷防火涂料。室內布置有火災報警系統和監視器。主變壓器和建筑物之間墻體按防火墻設計,中間加設蒸壓輕質加氣混凝土墻板(NALC板),整體耐火超過4 h。
變電站采用裝配式的建筑是縮短工期的關鍵。該工程的主控樓承重采用鋼框架結構,主要受力構件梁柱為鋼結構,現場直接吊裝,樓屋面板采用鋼桁架支撐體系,減去模板支撐及拆模占用的周期。墻體采用NALC板圍護,大大縮短施工工期,同時保證施工質量。因為如常規采用砌體結構,砂漿需要沉實時間才能批擋。
3.2.3采用裝配式構架、圍墻
配電裝置的構架采用工廠預制鋼結構,構支架梁和柱采用法蘭螺栓連接,安裝現場無焊接作業。圍墻柱采用混凝土工廠預制,圍墻板采用ALC板。現場施工時將預制柱吊裝插入柱基礎固定,圍墻板插入柱間。整個變電站施工零米以上均直接裝配完成。
3.3裝配式施工效益
變電站的設備、材料按施工進度要求實現定時、定點配送,有效地解決了以往設備、材料占用非建設場地的問題。該施工方式節約了水資源以及污水、廢水的排放。整個變電站承重結構采用螺栓連接的鋼結構,減少了施工現場的噪聲、廢氣的排放,減少了對施工作業人員健康的不良影響。
同等規模的常規變電站建筑主體施工工期約為180 d(不包括地基處理)。禎州變電站建筑主體施工工期僅為90 d,工期僅為同等規模常規變電站工期的50%。減少管理費用,可提前投產多送出電量,:該變電站社會經濟效益與同等規模的常規變電站相比均大幅提高。
4工程經驗總結
裝配式建筑物的耐久性能。傳統變電站的建筑設計使用年限為50 a,而裝配式變電站的
建筑設計使用年限能否達到傳統建筑水平,使用周期中維護費用是否經濟等問題缺少實踐驗證。為此,裝配式變電站在設計時,采用了建筑行業已廣泛應用的材料,材料本身的耐用性能超過50 a,計算的標準也是按50 a標準規范設計;其使用周期中維護費用僅為屋面卷材的更新和鋼結構表面的防銹漆更新處理。
裝配式變電站在設計時,采用可回收利用材料,且復合材料的防水、保溫等各項性能都優于普通的混凝土建筑。
從500kV禎州變電站運行至今的情況看,建筑物保溫、防水、防潮效果較好,屋內恒溫干燥,屋面沒有滲漏水。
由于本站在廣東省內第一個采用NALC板,省內還沒有廠家生產,相應增加運輸成本和造價。此站作了一個造價對比(未考慮環境、社會成本以及后期維護費用等),裝配式造價高于標準常規設計20%。綜合考慮構造措施、材料、半成品加工能力等因素,建議拓寬設計思路,推廣新材料、新工藝的使用,做到廣東本地配套材料供應和技術工藝水平提高運用,以降低工程造價。
總之,通過500kV禎州變電站裝配式結構的實踐探索,有效驗證了其特點和優越性,明顯縮短了施工工期,節約了資源,填補了廣東電網在裝配式變電站建設方面的空白,在同類工程的推廣運用中具有重要指導意義,同時為廣東電網公司深入貫徹南方電網建設“3C綠色”電網指引方向。
裝配式建筑的應用與推廣,使建筑科技進步對建筑產業發展的貢獻率取得新成效,技術創新體系和工業化生產方式達到新水平,新型工業化建筑體系和通用部品體系實現新突破,建筑產業結構實現全面升級,爭取到2020年基本實現系統完備和技術領先的現代建筑產業體系,全面實現現代建筑產業化。
參考文獻:
【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。
參考文獻:
關鍵詞:裝配式建筑物 優點 設計原則 意見
農田水利配套工程規摸模雖小,但因其點多、面廣、線長、量大,而且造價和質量直接關系著群眾利益和節水效益的發揮,因此,在水利建設中必須引起足夠的重視。
農田水利配套工程采用現澆混凝土與漿砌石混合結構時,由于施工時間短與施工任務重的矛盾,以及受其他因素的限制,工程質量往往難以保證。為順利農田水利配套工程設計施工規范化、工廠化、裝配化的大趨勢,我局自1994年開始,進行了裝配式建筑物的研究應用,并取得了較好的成績。到2003年,我市裝配式建筑物普及率占當年配套建筑物的88%。裝配式建筑物的推廣應用,已經成為我市水利工程建設的一大特色。實踐證明,裝配式建筑物施工、管理、使用維護等方面都具有一系列的優點,值得大力推廣。下面是本人對我局近幾年來在裝配式建筑物研究應用方面的一點體會,請同志們批評指正。
一、裝配式建筑物的優越性
1、節約勞動力,降低工程造價
由于預制構件集中預制,工人熟練程度高,從而可以提高工效,節約勞力。在安裝時所需勞動力也較少,一般需4-6人。集中預制還可減少由于工地分散而造成的原材料損耗,且便于利用零星物品加工構件。因此可以降低工程造價。下表以2003年春季施工價格對裝配式建筑物與同類漿砌片石建筑物進行比較。僅此項每年為我市節約投資15-20萬元。
工程造價(元)
工程名稱
漿 砌 石
裝 配 式
相對降低率
(%)
2×5拱橋
9068.42
6721.43
11.5
0.6×4農溝尾水
2817.19
2119.00
24.78
0.4×2農渠口
1298.29
855.10
34.14
0.4×2農渠尾水
706.70
595.19
15.78
2、便于施工、縮短工期
裝配式建筑物的尺寸、重量和形式均可根據當地條件進行選擇設計。構件外形簡單、重量較輕,便于人工安裝,且安裝簡便,工期較砌石工程短。與同類砌石建筑物相比,一般可提前0.5—2天。由于我市大量推廣裝配式建筑物,去年工期比前幾年提前10-12天。
3、保證工程質量
由于集中預制,對混凝土配合比、砂石料的級配和沖洗、鋼筋的數量等都好控制。在預制中,單個構件的模板、鋼筋及混凝土澆筑等工藝過程都較現場澆筑施工方便,故可使單個構件的質量提高,因而,可以提高整個工程的質量。
4、使用性能好
裝配式建筑物主要構件均為鋼筋混凝土,聯接時采用剛柔結合的原則。因此整個構件對物體的熱脹冷縮適應能力強,冬季抗凍脹能力較砌石工程大有提高,可以增加使用壽命。
5、便于維修
裝配式建筑物是由許多預制件裝配而成的。哪一部分構件損壞就換哪個構件,克服了砌石工程一旦出現問題就得全部拆除回收率低的不足。
6、節約材料
裝配式建筑物所需材料除鋼筋外,砂、石料及水泥的用量都較砌石工程的少。從長遠的觀點出發可以為國家節約大量的材料。如下表比較。
形 式
名 稱
裝 配 式
漿 砌 石
砂子
石子
水泥
片石
砂子
石子
水泥
片石
0.6×4農溝尾水
1.1
1.68
0.58
0.77
2.78
0.9
1.16
8.34
2×5拱橋
1.42
2.11
0.815
8.4
12.2
2.15
3.92
30.54
0.4×2農渠口
0.83
1.22
0.44
3.45
1.08
1.27
9.53
二、裝配式建筑物的設計原則
在裝配式建筑物設計中,要結合寧夏引黃灌區特點,充分考慮建筑物澆凍脹破壞問題,并從建筑物美觀、結實、耐用、強度穩定、水利條件及利用方式等方面綜合考慮其設計。
1、造型要合理
根據施工條件,地基土壤情況及運行要求。選擇合理的上、下部結構形式,在選擇結構時,還必須注意力求組合構件數量少,接頭緊密牢靠,適當地注意外形美觀。
2、構件要力求標準化、定型化、外形力求簡單,以便于工廠化預制。
3、盡量減輕重量
為了便于運輸和安裝,在施工的可能條件下,盡量減小構件斷面尺寸。
4、荷載標準及強度設計
在設計上,考慮建筑物的設計標準應符合灌區經濟發展,保證道路橋梁長期正常運行,橋梁設計荷載按汽—8級、汽—10級兩種荷載進行設計,分別按汽—10級、汽—15級進行校核。預制構件砼的標號,根據部位不同一般選用C20--C25,安全系數采用1.6。
5、校核施工運輸,搬移和安裝的強度
設計要依據施工中可能出現的搬移、運輸及吊裝情況,對構件進行強度校核,按校核結果布置必要數量的鋼筋。
6、正確估計施工預制和安裝的誤差
設計中應根據施工預制及安裝的工藝水平,在構件的接頭設計中留有恰當的接縫尺寸,既保證接頭緊密,也避免給施工造成困難。
7、鋼模設計
模具的設計制作是裝配式建筑物研制的主要環節,為防止模板變形,采用鋼制模板,模具制作嚴格控制尺寸,用3mm厚鋼板焊接,4x2.5mm角鋼或螺紋鋼加固,有效地防止了模具變形。
8、設計范圍主要以斗、農級溝渠配套工程為主。
三、我局推廣的幾種裝配式建筑物
1、裝配式農口
是由引水墻、斗門框、斗門板、圓管支墩、擋土墻及砌護板拼裝而成,長短根據過路情況增加管子和支墩即可。接頭處采用水泥砂漿填塞。如圖,引水墻及頭門框根據工程情況有1.0、0.75、0.6米高三種。
2、裝配式拱橋
有1.5和2.0米跨兩種,由L板擋土板、拱片、拱座等拼裝而成,基礎受土壤及高程影響縣城多處于水下,仍采用漿砌石,高程可通過基礎高度來調節,溝道斷面大時,可通過增加基礎和增加L板來擋土。接縫連接采用水泥砂漿填塞兩種跨度只在擋土板和拱片上有區別,其余構件均一致。
3、裝配式溝尾
有暗管溝尾水和明溝尾水兩種圖示為明溝尾水,是由擋土板、圓管、支墩、底板及護坡八字,帶頭混凝土圓管等構件拼裝而成,兩塊擋土板之間及頂上連系梁均為二期砼,其余接縫均為砂漿填縫。進口一側為50公分寬漿砌片石。暗溝尾與明溝尾類似,不再附圖,取掉明溝尾水后八字,與進口側相同片石處理,可作為農溝腰路裝配式管橋。
4、裝配式閘
主要以U型渠配套為主,由啟閉梁、啟閉臺柱、工作臺、閘門槽等構件組成。
四、推廣應用裝配工建筑物注意事項
裝配式建筑物制作、安裝、施工的每一個環節,技術要求都比較高,因此在推廣過程中必須注意發下事項:
1、裝配式建筑物布局必須合理。應根據規劃區建筑物的要求,要因地制宜地選用與其相適應的建筑物,當實際情況與設計不符時,可根據具體情況適當變更設計,并相應修正工程量,避免不必要的浪費和建筑物破壞。
2、嚴格控制鋼模各部件尺寸,按設計要求進行制作,避免因鋼模制作誤差而引起的各部件不配套。同時,鋼模拆裝方便,保證不損壞構件。
3、鋼筋按設計要求配置。澆筑時要邊搗邊加料,保證各部位密實,無蜂窩麻面,使預制出和構件強度達到設計標準,表面光潔平滑。
4、抓好建筑物的關鍵環節。施工質量的高低直接影響著建筑物的美觀、使用壽命和正常運行。因此必須嚴把施工安裝的各個環節。從基礎處理到建筑物上的復土,防沖刷,嚴格按設計程序進行。
五、幾點意見
對于裝配式建筑物如何進一步發展,我認為:
1、要堅持質量第一的原則,由于預制構件比較薄、比較小,所以混凝土的骨料必須洗凈,加強級配,配合比及水灰比的控制,加強養護,確保工程質量。
2、要堅持造價低廉的原則,對預制廠要強化內部管理,提高生產效率,降低生產成本。
3、要堅持構件定型化,模板標準化,預制構件時,必須嚴格控制構件的尺寸,保證預埋件、預留孔的位置準確,并不得發生模板走樣變形現象。
4、加強對預應力混凝土構件的研究和使用進一步降低工程造價,減輕重量。
5、要加強對其它類型的水利工程裝配化的試驗和研究。
【關鍵詞】:全裝配式 發展前景 未來預估
隨著近年來建筑行業的快速發展,建筑行業逐漸消去原來的勢頭。剛剛結束的中央經濟工作會議明確,在經濟發展新常態下,生產能力智能化、專業化將成為產業組織的新特征。
一.市場前景展望
發達國家和地區發展裝配式住宅經歷了三個階段:第一階段為起始期,重點建立工業化生產體系;第二階段為發展期,重點提升裝配式住宅的質量;第三階段為成熟期,側重降低物耗和對環境的負荷,并解決住宅多樣性、個性化和低碳環保等問題。上世紀六七十年代,依靠行政手段,中國掀起了一場全國范圍的建筑工業化運動,提出了“三化一改”的方針,即“設計標準化、構配件工廠化、施工機械化”和“墻體改革”,用大板房技術取代磚混結構建造住宅。這種技術因其抗震性能差、易出現滲漏問題,到了人力成本比較低的時候,這種模式就很快沒了。盡管中國1998年起陸續出臺了住宅產業化的相關政策,行業發展的主要動力卻來自于市場的倒逼,“勞動力成本上升是裝配式住宅普及的主要動力”。
數據顯示,建筑業城鎮單位就業人員平均工資從2003年的1萬多元上升到2012年的近4萬元。“開發商選擇傳統施工方式的空間會越來越小,而工業化生產的能力遠遠不夠。傳統的勞務漲價、質量不可控還在加劇,傳統施工的報價越來越高,開發商未來承受不了,自然要接受標準化的建造。”未來建筑公司只有兩條路,要么被淘汰,要么進入園林工程等細分市場。
二、發展制度的障礙
政府高層將裝配式住宅和綠色建筑一起提出。業內人士認為,政府旨在解決社會問題,一個是用工荒的問題,另一個是建筑工地造成的空氣污染問題。“這些因素促使政府加快推動建筑產業現代化,企業也有積極性。” 目前地方政府正在熱捧住宅產業化,沈陽、北京、上海、天津、合肥、杭州等地均表現出了積極興趣。遠大住工正在10個省份布局制造中心。“到今年年底,產能能到2000萬平方米,2018年年底能到5000萬平方米,那時準備不再擴廠,采取加盟方式。” 仇保興認為:“現在到了有堅強動力的時候了,我們需要找到主要問題。”推進住宅產業化市場化運作。
據了解,我國裝配式住宅的發展存在幾大瓶頸:一是技術標準滯后,缺乏裝配式住宅的設計、生產、施工、驗收標準體系,試點成果無法大規模推廣,同時跟綠色建筑的標準尚不能完全融合。二是項目建設管理體系不利于裝配式住宅的發展,具有總承包資質的企業不具備專業化生產的能力,少數具備能力的企業又沒有總承包資質。目前有些地方已經解決上述問題。以深圳市的保障房住宅建設為例,當地采取圖紙標準化、施工工廠化、管理可視化、現場整潔化,建筑質量得到提升,施工周期都縮短了,達到綠色建筑二星以上的評價標準。
三.成本的預控和限制
還有一個瓶頸是裝配式住宅的建造成本相對較高,比傳統方式高出500元/平方米左右,同時構件生產企業交納17%的增值稅等稅收體系的不合理,增加生產成本。
不過,建造成本相對較高是暫時的,“這個問題應該向前看,現在的勞動成本過幾年又要翻一番”。“建筑工業化有兩大門檻,一是資金門檻,前期投入很大,遠大也是因為原來做空調賺了錢,現在才有實力投資做住宅產業化。二是技術門檻,目前確實技術比較繁多。”建筑工業化必須由工業企業來做,“建筑企業、設計院是完不成工業化的,原來我們也是這樣做,但成本降不下來”。工業化的一個條件就是規模化,沒有規模化的工業化,成本會極高。“現在的問題在于,有了工業化,才可以降低成本,沒有成本的降低根本推不開。”軍說,“遠大的建筑工業化產品原來沒有成本優勢,開發企業都不用,我們只能在自己開發的樓盤上用,這侵蝕了我們房地產開發方面的利潤”。
隨著規模化的實現,目前遠大住工的綜合成本基本等同于傳統建造方式。“爭取兩年之內,將產業化的建筑成本報價降低到傳統報價的90%,我們已經找到路徑,保證即使這樣的報價也還能有10%的利潤,這是行業平均利潤的五到六倍。”
首先,加大科研投入,突破關鍵性技術,做到速度、質量、安全、環境友好和效益五個方面的統一,尤其是環境應遵循綠色建筑的標準,如加強高強度、自保溫、阻燃、長壽命、可循環、健康的輕型建材開發,加快有關設計軟件和綠色評估軟件的開發應用,加強裝配式住宅新型結構的研發。
其次,改革項目建設的體制。這需要解決裝配式住宅的研發、生產、推廣、應用的管理體系,同時加快施工企業的營業稅改增值稅的過程,優化建筑企業結構,淘汰技術力量比較薄弱的掛靠分包小隊伍。未來的工程規模小無法盈利,自然就淘汰了小隊伍。
第三,有關部門正在扶持式;以一些企業為龍頭,形成構件生產、原材料供應、結構設計、施工建造、部品生產和住宅物業管理等企業參與的企業集群;利用互聯網覆蓋到全產業鏈,構成零庫存的裝配式住宅生產體系。
【結語】:在新時期下全裝配式樓房的出現將給建筑行業增添一股新鮮的血液,在很大程度上促進建筑行業的不斷發展,全裝配式樓房克服掉潛在的危險之后帶來的必將是一場很好的效果。不斷促進建筑行業的蒸蒸日上。
【參考文獻】:
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關鍵詞:裝配式結構 預制 疊合 性能研究
中圖分類號:TU375 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2016)03(c)-0134-02
裝配式鋼筋混凝土結構是一種基于建筑的節能減排,住宅產業化推進的要求,以現場裝配為基礎而研發的新型建筑結構體系[1],目前在發達國家中應用廣泛,我國也逐步開展了相關研究。裝配式混凝土結構研究正越來越受到眾多學者的重視與參與,中國建筑科學研究院及各高校都對裝配式混凝土建筑結構展開了研究,一些研究成果也成功應用到房地產項目之中。這種裝配式鋼筋混凝土樓板結構中的組合結構可在工廠加工預制,到施工現場裝配組裝,節省工期,提高生產效率。
1 裝配式樓板結構體系
我國目前主要的裝配式樓板形式主要有:預應力疊合板,預制雙T樓板和PK預應力混凝土疊合板。
預應力疊合板結構是將混凝土的預制方式與現澆方式結合形成的一種形式。它的制作過程是這樣的:首先在預制構件的預應力混凝土結構上澆筑一層混凝土,使之形成一個半裝配式的結構。在制作預應力混凝土疊合板時,可以將預制的預應力混凝土薄板作為模板,在模板上澆筑一層混凝土形成疊合層,經支模、固定、成型、養護后,兩者結合成為預制疊合樓板。這種結構形式在梁板、剪力墻結構中較為常見。
預應力疊合板的優點是穩固性好,抗拉強度和承載能力高,抗震性能好,加快了施工速度,經濟實用。但是這種結構也有明顯的缺點,就是結構需要進行二次澆注。而兩次澆筑的混凝土能不能在同一構件中協調工作并發揮作用決定了這種結構中能否體現它的優越性。
預制雙T樓板作為預制樓板的一種,在引入國內時就被看重。但由于是新式樓板,整個雙T預制樓板體系的設計方法沒有相關的設計手冊,其節點連接方式及細部構造措施相關規程又較少,使得其推廣受到了阻礙。
PK預應力混凝土疊合樓板則是對傳統的混凝土疊合樓板的改良。PK預應力混凝土疊合樓板的底板是倒“T”型的,肋薄板是由預應力混凝土制作而成的底板,預制鋼筋采用的螺旋肋消除應力高強鋼絲。PK預應力混凝土疊合樓板受力階段分為兩個。在施工過程中,只需要在樓板上設置一些支撐,不需另外設置施工模板,減少了模板使用量,降低施工成本,提高施工效率。
2 預制空心疊合板
預制疊合空心板主要用于預制砼結構的樓、屋面板,在板內按一定規律填入許多小尺寸箱體內模,從而形成蜂窩式孔洞。這種板由下部敞口預制空心板和上部現澆層構成,板內配有鋼筋桁架,縱筋及分布筋。這種樓板跨度大、自重輕,適合大柱網、大開間建筑的樓蓋結構體系。但目前國內外對此結構體系研究較少,受力性能、設計方法還不明確。
3 預制空心疊合板性能研究
為研究空心疊合板的受力性能,國內學者做了大量的研究工作,張仟朋,程文等人[2]對4 m×4 m柱網、板厚90 mm的樓板模型的澆混凝土蜂窩式空心板進行了試驗研究,用配重塊模擬均布荷載進行加載,實驗結果表明:空心雙向板在均布荷載作用下的受力階段可分為未裂階段、裂縫階段和破壞階段。板的受力和變形性能與普通實心板極為相似,最后的破壞機構也符合普通板的塑性鉸線理論。
程遠兵,程文等人[3-4]為了研究周邊支承的現澆混凝土蜂窩式空心雙向板的受力與變形性能,進行了豎向均布荷載作用下4 m×4 m柱網、板厚為90 mm的模型試驗。空心板內模為聚苯乙烯泡沫塊。實驗得出現澆混凝土蜂窩式空心板塑性變形性能較好,承載力較高,厚度薄,變形小,自重輕,適于在中大跨度的多層和高層鋼筋混凝土結構中應用。現澆混凝土蜂窩式空心板的肋很密,現澆混凝土蜂窩式空心板與普通實心板計算理論相似。在未裂階段,可用彈性理論近似計算撓度。
徐有鄰,姜紅等人[5]對雙鋼筋疊合樓板結構進行了性能檢驗,觀測不同因素(疊合結合面,接縫位置和結合筋)對樓板撓度的影響。試驗表明:在撓度指標上,結合面進過處理后撓度增長小,開裂晚;結合筋對撓度影響較小,而接縫位置對撓度影響較大,試驗顯示1/4跨度拼接板撓度指標明顯優于跨中拼接板。實驗也表明這種疊合板結鉤性能良好,其剛度、強度、裂縫寬度均能滿足有關規范標準的要求,可以在實際工程中放心使用。
4 結語
建筑工業化是我國今后發展必然的趨勢,而裝配式結構通過整合材料、結構等各方面技術,在提高構件性能的同時,對建筑工業化、住宅產業化也具有重要意義。預制空心疊合板作為裝配式結構中的一種新型板材,確實具有自重輕等若干方面的優勢,對裝配式結構而言具有重大意義。
參考文獻
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關鍵詞:預制裝配式結構;豎向連接;抗震
在我國,建材工業和建筑業已被列為國民經濟的基礎產業和支柱產業。住宅產業化是指用工業化生產的方式來建造住宅,以提高住宅生產的勞動生產率,提高住宅的整體質量,降低成本,降低物耗能耗裝配整體式混凝土結構。所謂裝配整體式混凝土結構(PC)是預制混凝土構件通過連接部位的后澆混凝土以漿錨或疊合的方式,組裝成具有可靠傳遞力或可行的承載要求的結構。1985年后,該結構形式的應用逐漸減少,進入低潮階段。進入21世紀后,裝配式結構的優點重新得到重視,并且在一些試點項目中得到應用。
在我國,對結構體系和構件均有一定程度的研究。結構體系的研究:豎向結構為預制墻板,水平結構采用疊合板,研究其在低周往復荷載作用下高層剪力墻下部受力狀態,以改進全裝配大板結構的抗震性能試驗結果表明,試件整體具有良好的整體工作性能,具有穩定的恢復力曲線和可靠的延性。結構構件的研究:大尺寸扇形配筋方式的鋼筋混凝土預制剪力墻構件試驗。結果表明,與傳統配筋方式剪力墻試驗結果相差不大,從施工便捷考慮,建議選用傳統配筋方式的預制剪力墻加固原有建筑物。
總結:
裝配式混凝土結構中鋼筋連接主要采用套筒連接、漿錨連接和機械連接3種方式。其他連接方式包括螺栓連接、后張預應力連接、鍵槽連接等。
參考文獻
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作者簡介:
(華南理工大學建筑設計研究院,廣州510000)
摘要院進入二十一世紀,“安全高效、綠色環保”越來越成為衡量建筑設計水平高低的重要指標,隨著全國建設工作會議上“建筑產業現代化”的明確提出,新型建筑工業化以其迫切的需要和可持續發展的潛力重新走入國內建筑界的視野。在建筑產業化的革命中,預制裝配這種建造方式重新進入到工程實踐中,因此,針對這種新型建筑技術所對應的建筑作適應性的探討,是文章關注的問題。
關鍵詞 院可持續發展;建筑產業現代化;新型建筑工業化;預制裝配式建筑;適應性
中圖分類號院TU111.3 文獻標識碼院A 文章編號院1006-4311(2015)27-0078-05
0 引言
這是建筑產業現代化的時代,“安全高效、綠色環保”的目標已經成為全社會發展的共識,傳統的混凝土全現澆結構無法適應時代的發展,不久的將來,必將被新型建筑工業化所取代。過去,由于材料技術水平的限制,人們對預制裝配式建筑的質量和適應性存在疑慮和誤解,但是,隨著新材料新技術的運用以及管理水平的顯著提高,我國現階段的預制裝配式建筑又重新邁出發展的步伐。因此,在這個歷史性的機遇面前,筆者希望通過對新時期預制裝配式建筑的特點總結及其適應性探究,為建筑產業化進程提供理論性的支持。
1 概念解析
建筑產業現代化,是以綠色發展為理念,技術進步為基礎,信息技術和工業化深度融合為手段,運用先進適用的建造技術和科學的管理方法,對建筑全產業鏈更新、改造和升級,實現傳統建造方式向現代工業化生產方式轉變,從而全面提升建筑工程的質量、效率和效益。
新型建筑工業化是建筑產業現代化的基礎和核心,它是指采用標準化設計、工廠化生產、裝配化施工、一體化裝修和信息化管理的生產方式。新型建筑工業化并不只是裝配化,而是現代科學技術和現代企業管理的融合疊加,即“新型建筑工業化(生產方式)=現代科學技術(生產力)+現代企業管理(生產關系)”。
預制裝配式建筑,是指建筑的全部或部分構件在工廠進行預制,運輸到施工現場,通過可靠的安裝方法建造而成,具備一定使用功能的建筑物。發展預制裝配式建筑是新型建筑工業化的重要環節。
2 國內外發展狀況
17 世紀,英法等國家開始了建筑工業化道路的最初探索,20 世紀50 年代,二戰客觀上促進了歐洲國家建筑工業化的大力發展,積累了大量實踐經驗,并針對預制裝配技術研制了成熟的行業規范和技術準則。美國在20 世紀初成立了預制混凝土協會(PCI),長期致力于裝配式建筑規范和標準的制定,一直推動著建筑工業化的發展,取得長足的進步。日本的建筑工業化水平世界領先,在預制裝配式住宅的建設上取得了空前的發展,它結合自己的實際建筑環境,將裝配式建筑的理念成功引用至高層和超高層建筑的防震設計中,取得了卓越的成績。
相比之下,國內建筑工業化水平比較落后,行業規范和技術標準還處于匱乏階段。我國開展工業化建筑的探索時間并不晚,從20 世紀50 年代開始到80 年代,各種預制屋面板、空心樓板、屋面梁已經在住宅的建設中得到廣泛應用(據不完全統計,到1985 年全國預制裝配式建筑比例已占所有建筑量的35%),但是進入90 年代,我國在預制裝配這個領域的研究和實踐幾乎為零,預制裝配逐漸被全現澆結構所取代。直到21 世紀,現澆施工方式所造成的環境污染、噪聲影響、資源浪費、施工危險等弊端逐步顯露,中國建筑業界和相關部門才重新開始重視預制裝配式建筑的發展。
3 新時期預制裝配式建筑的特點
3.1 技術創新
預制裝配式建筑的技術創新并不是單一技術的創新,而是集成建造技術的系統創新,它包含了主體結構的創新、裝飾裝修的創新和設施設備系統的創新,并綜合體現在建筑設計、工程質量、工期控制、經濟效益和環保節能等方面:
3.1.1 建筑設計方面
設計理念先進,兼容性強。建筑構件在工廠進行預制并運輸到施工現場進行裝配,可以最大程度實現鋼結構、混凝土、新型材料的復合化施工,是一種符合現代建筑設計理念的生產方式。
結構體系靈活,可變性強。實現支撐結構和填充體系的徹底分離,保證支撐體的耐久性和填充體的可變性,有利于使用者在實際使用時進行改動和調整,一改以往建筑承重墻多、分隔死、開間小、空間無法靈活分割的缺點。
模數控制生產,工業化強。將建筑分離成支撐體系和填充體系,兩種體系又各自拆分成不同部品構件進行標準化設計生產,這種方式有利于標準化的建筑空間和建筑立面的大規模重復性生產建造。
設施設備系統一體化設計。在設計過程中,水、空調、新風、暖氣、電氣等設備管道預設同步進行,從而減少設計缺陷和返工次數,極大提高設計效率,同時保證設備管道的質量控制水平更高,有利于房屋舒適度和潔凈度的營造。
實例分析:中糧萬科長陽半島五裕地塊項目,位于北京市長陽鎮,地上部分采用預制混凝土裝配整體式剪力墻結構,產業化樓建筑面積約9 萬平方米。項目工業化預制率達到61%,外墻、內墻、陽臺、疊合、挑板、防火隔墻、外掛板、樓梯、梯梁、女兒墻等十種構件都采用預制方式;建筑設計采用業內先進的設計理念,如24 小時新風負壓系統、橫向排煙系統等內裝部品化集成技術、SI 內裝分離與線管幾成技術等;深化設計階段更是采用三維手段協同設計,以確保準確快速落實設計方案,并最終保證此預制項目的實施質量。
3.1.2 工程質量方面
材料性能和構造水平提高,抗震性強。采用新型輕質材料,在隔聲耐火、保溫隔熱、防腐防潮等方面具有優越的物理性能,同時由于構造水平提高和自重減輕,建筑的抗震性能也顯著增強。
工業化生產建造,整體性強。預制手段機械生產的建筑構件,通過一體化的控制方式,在專業指導下使用可靠的連接方式進行安裝,能夠最大程度保證建筑整體性能。裝飾效果優良。預制外墻板使用各種飾面進行預先處理,配合建筑設計預嵌瓷磚、石材、清水模等;預制內墻質量控制更加方便且外觀優良,無需經過再粉刷的程序即可做裝飾工程,從而保證了質量和效果。
3.1.3 生產效率方面
預制構件采用機械化方式進行生產加工,現場只須對構件節點進行澆注,這樣的施工方式大大減少了現場工作量和施工難度,可同時進行交叉作業,遇到雨雪天氣也可不用停工,節約工期,保證施工進度,節省投資,降低施工成本。
實例分析:位于北京回龍觀019 地塊的住宅及商業金融項目2 號樓,是北京住宅產業化基地的實驗點。在全裝配環節,每層樓的用工人數從42 人降低到28 人,綜合測算節省了33%的用工量,其中混漿工這個工種已經完全不再需要,鋼筋工的人數降低了53%,最終完成精裝修的時間比運用傳統工法的樓棟快了一個月。
3.1.4 經濟效益方面
在西歐、北美和日本,預制裝配的生產方式與傳統建筑方法相比,可節約人工約25%-30%,降低造價約15%-20%。現在國內由于預制裝配建筑仍處于摸索階段,受生產技術、生產規模等因素的影響,預制率較低(僅為15%-20%),其建設成本仍略高于傳統現澆建筑。但是,從住宅全生命周期角度來分析,裝配式住宅由于其能耗、管理、維修成本的降低,能有效節省消費者后期費用支出。因此,綜合來看,預制裝配式建造方式在建筑經濟性上擁有更廣闊的發展潛力。
實例分析:萬科集團在上海所開發的新里程項目、金色里程項目、四季花城項目、金色城市項目以及北京假日風景項目都采用了工業化生產的方式,根據這五個項目的成本估測數據,可得到建安成本和使用成本的工業化增長率。根據此工業化增長率對南京某一處傳統住宅(103m2)進行工業化假設,將工業化住宅與傳統住宅建造成本進行對比(詳見附表1 和附表二)。傳統住宅建安總成本為528390 元,使用費用50 年為306231 元;工業化住宅建安總成本為580302 元,使用費用50 年為254833 元。現階段成本總和兩者相近,但是未來工業化住宅經濟效益還有非常大的提升空間。
3.1.5 環保節能方面
預制裝配所產生的噪音、煙塵和垃圾遠低于現場施工,對周圍環境的影響降到最小。工業化的設計和施工節省了大量現場的模板和腳手架,減少了木材使用量,在降低造價的同時也保護了我國寶貴的森林資源。此外預制外墻和屋面板已經將保溫隔水等防護層統一處理完畢,避免現場施工易破壞的情況發生,有效實現建筑使用階段的節能。
實例分析:“小天城項目”位于長沙遠大三路與遠大城交匯處東北角,建筑面積18 萬平方米,是全國第一幢以工廠化裝配式方式建造的超高層鋼結構可持續建筑。小天城的工廠化率超過90%,據項目工程測算,相比傳統建造方式,節能80%,節水85%,節省混凝土60%,建筑垃圾甚至只有傳統建造方式的1%。
3.2 管理創新
新型建筑工業化的目標是建立專業化、協作化的工程總承包隊伍,在研發設計-構件生產-施工裝配-運營管理等環節實行一體化的現代化的企業運營管理模式,從而可以整合優化整個產業鏈上的優質資源,使效率和效益最大化。(圖1)
4 現階段預制裝配式建筑的適應性分析
綜上所述,預制裝配式建筑具有平立面規律性強、構件重復率高、多工種一體化施工可行性強、標準化快速生產、整體安全性能佳、綜合效益高等突出特點,筆者根據預制裝配生產方式在國內的現實應用情況,對其適應性建筑類型進行研究比對,總結如下:
4.1 住宅類建筑
從需求上分析:住宅是中國社會上需求量最大的建筑物類型,2010 年以來全國新建住宅年平均成交量維持在2.25 億平方米水平,這需要一種快速、安全、可靠的生產方式來完成,以最大限度節約社會的勞動力成本和資源環境成本,運用預制裝配技術可以實現這樣的目標。
從實施條件上分析:建筑設計上,現代住宅趨向工業化的生產,住區樓棟標準化,戶型單元模數化,公共交通核心模塊化,內外墻部品構件工廠化,還要保證室內大開間和靈活分割的可能性;結構設計上,預制裝配式框架、剪力墻結構體系和鋼結構體系已經非常成熟,可以實現與現有結構的平穩銜接過渡;設備系統設計上,住宅內部設備管道單一重復,給水系統、排水系統、電氣系統、通風系統和供暖系統等都可以使用部品生產和集成技術應用;這些都是住宅類建筑使用預制裝配生產方式的有利條件。(圖2)
4.2 車間廠房類建筑
從需求上分析:現今國內工業正處在快速發展的轉型階段,車間廠房類建筑應用廣泛,需求量大,需要體現出工業建筑“快速施工,提高投資回報效率”的特點,很適合用預制裝配的方式進行生產建造。從實施條件上分析:建筑設計上,車間廠房類建筑根據使用對象的不同,其跨度、進深和層高都有嚴格的等級和模數要求,其外立面風格簡潔統一,無特殊性要求,非常適合進行模式化的預制部品生產;結構設計上,車間廠房主要采用排架結構體系和門式鋼架體系等,其屋架梁、行車梁、天溝、屋面板均適合使用預制手段生產,在現場吊裝就位后焊接將其連成整體結構便可快速安裝,體現環保節能高效的現代化需求。(圖3)
4.3 辦公酒店類建筑
從需求上分析:現代酒店和辦公樓是城市商務區中最常見的建筑類型,伴隨信息時代的到來,智能化的建筑環境、人性化的建筑空間、可持續發展的建筑環境越來越成為社會一致的追求。因此,在這種建筑類型上運用新型工業化的生產方式,勢必能極大促進現代城市商務區的規劃和建設。
從實施條件上分析:建筑設計上,它以現代辦公和居住功能為主,其房間開間、進深、層高需求以及外墻、門窗等部品尺寸都相對統一,而且這類建筑后期使用過程中房間大小或格局變動的可能性很大,使用工業化生產的預制裝配輕質構件通過靈活的分隔方式可以輕松地實現;結構設計上,無論是普通框架結構或框架———核心筒結構,都屬于預制裝配施工方式的適用范圍;設備系統設計上,預制裝配技術在設計階段就已預設完善設備管道,適合實現這類建筑中集成化的中央空調和新風循環系統。(圖4)
4.4 醫院類建筑
從需求上分析:現代醫院作為延續生命、保護健康的重要場所,其整體醫療環境正日益受到人們的重視。醫院需要潔凈無污染的就醫和治療環境,預制裝配建筑使用的各種新型材料有質量保證,可以確保建筑物安全無毒,對人體和環境無害,符合人類健康與環境再創造的綜合利益。因此,在醫院類建筑上應用預制裝配技術,不僅有利于建筑微環境的營造,更有助于全社會節能環保事業的推進。
從實施條件上分析:建筑設計上,醫院類建筑以診室、病房、辦公室等集中性的使用功能為主,尺寸固定,便于實現標準化控制;結構設計上,由于沒有大跨度空間的特殊要求,普通預制結構體系便可基本滿足使用需求;設備系統設計上,集成化的設備管道保證各系統的安全高效運行,有助于營造舒適的建筑內部環境。(圖5)
4.5 學校類建筑
從需求上分析:學校是師生進行教學的重要場所,需要一個穩定、安全、舒適的建筑環境。裝配整體式混凝土結構具有與現澆結構完全同等的整體性和安全性,同時由于建筑整體質量更輕,在抗震設防上處于更有利位置,現代化的管理方式也使它的質量監控也更加直觀有效,因而適合運用在校園建筑上。
從實施條件上分析:學校類建筑結構簡單,以普通課室、實驗室、辦公室、宿舍等使用功能為主,空間重復率高,立面構件統一,便于實現標準化的建筑設計。
近年來有一種特殊的學校類型吸引越來越多的社會關注,那就是在災區或偏遠地區建設的低成本學校。這類學校因客觀原因的限制,只能用盡可能少的資金成本完成功能齊備、質量優良的建筑,同時還必須應對后期隨時可能出現的功能置換甚至是異地重建狀況。使用工業化預制裝配技術進行建設,既能節約時間和成本完成設計施工,又能保證房屋質量,更能輕松解決使用功能變化或建造場地變化帶來的問題,一舉三得。以香港中文大學朱競翔教授為代表的建筑師已經在這個領域取得了喜人的成績,他的“輕質建筑”實踐便屬于新型建筑工業化的一種嘗試。(圖6)