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预制装配式建筑的发展与应用
摘要:近年来随着建筑行业的不断发展,科技与创新越来越多的融入到建筑行业当中,装配式建筑逐渐成为建筑行业新的发展方向,装配式建筑与传统建筑相比更加的高效、节能、环保,装配式建筑的发展给传统建筑行业注入了新鲜的血液,同时也为未来建筑行业的发展指明了道路与方向。
关键词:预制装配式建筑;建筑工厂化。
本文介绍了国内外预制装配式建筑发展及现状,阐述预制装配式建筑的特点及优势,总结了装配式建筑在国内的应用情况,提出了未来预制装配式建筑的发展方向。
1、装配式建筑国内外的发展状况
预制装配式建筑起源于英国,先后传到法国、德国和美国,在过去的几年中,欧、美、日等建筑工业化发达的国家和地区已经成为了一个实验区,把预制装配式建筑的概念延伸到极限,提供不同的解决方案来面对不同的挑战。建筑的设计和建造技术有了很大的演变,在强大的技术支撑下,预制装配系统几乎可以满足任何类型的建筑。也可以说预制技术的不断发展为建筑形式提供了更多的可能性。
而到了最近十年来,随着我国经济快速的发展,人工成本又大幅度上升,预制装配式施工技术和管理水平较以往有了长足的进展,预制装配式建筑的应用重新被提及,并有了快速发展的趋势。但是由于前期高昂的造价,建筑量占全世界的50%。我国装配式建筑的比率仍不足7%!不过,在国务院办公厅发布《关于大力发展装配式建筑的指导意见》后,在党和国家的政策支持下,我国装配式建筑会得到大的发展与普及,有望后来者居上!
2. 预制装备式建筑的分类
预制装配式建筑主要有以下三种形式:
(1)预制装配式混凝土结构形式(装配整体式钢筋混凝土结构)预制装配式混凝土结构是以预制的混凝土构件(也叫PC构件)为主要构件,经工厂预制生产,现场进行装配连接,并在结合部分现浇混凝土而形成的结构。
(2)预制装配式钢结构
预制装配式钢结构建筑以钢柱及钢梁作为主要的承重构件。钢结构建筑自重轻、跨度大、抗风及抗震性好、保温隔热、隔声效果好,符合可持续化发展的方针,特别适用于别墅、多高层住宅、办公楼等民用建筑及建筑加层等。
(3)预制集装箱式房屋
预制集装箱式建筑是以集装箱为基本单元,在工厂内流水生产完成各模块的建造并完成内部装修,再运输到施工现场,快速组装成多种风格的建筑。
3. 现行钢筋混凝土现浇的缺陷:
3.1工程施工工期长
从搭脚手、支模、扎筋、到混凝土浇筑及墙体砌筑,多数工作主要由手工劳动完成,生产效率十分低下,导致施工工期偏长。再加上现场露天作业受自然条件影响,有可能使工程工期进一步延长。
3.2工程成本难以有效控制
由于现浇结构体系的工序复杂,手工劳动量多,受外界因素干扰大,许多成本因素难以控制。而且,工期越长,影响成本的因素变化就越多,进一步加大了成本控制的难度。
3.3工程质量难以得到可靠保证
技术上:
1) 钢筋混凝土成型中常用的小板钢模多次使用后板缝较大,易漏浆,尤其结点处模板连接更为困难,难以保证结点尺寸,漏浆更突出,其结果是造成混凝土表面蜂窝、麻面、露筋,甚至大的空洞。
2) 模板的支撑体系处理不好,会造成下陷,使结构构件外形尺寸不能满足设计要求,改变其受力性能,无法正常使用,对于大开间的模板支撑体系,严重的还可能引发垮塌事故。
3) 混凝土振捣过程中,易发生漏振,振捣不密实的情况,结点处由于钢筋密集,振捣尤为困难,易使结点处的刚度和强度降低。养护时间不足就拆卸模板和支撑,造成结构构件开裂。
管理上:
由于所有工序均是现场作业,给质量控制带来许多困难。
1) 建筑工程施工中使用的材料种类多、数量大、来源广、变异性大,但现场很难建立稳定、有效的制度进行检验和控制,保证所有使用材料的品质。
2) 现浇体系在现场生产的工序环节多,生产条件不稳定,很难对每一个工序的生产过程实行规范化管理,再加上多数工序均为手工劳动,其工序质量很大程度上依靠工人的责任心、技术水平、身心状况来决定。此外工人素质本身就存在差异,使工序质量很不稳定,从而对最终工程质量产生影响,加大了工程质量控制的难度。
3) 这种开敞的“作坊”式的现场施工,使社会和政府很难实施有效的监督和管理,从客观上为个别施工单位偷工减料提供了可乘之机。
4. 预制装配式建筑的优点:
4.1.装配式建筑可以实现建筑部件化、建筑工业化和产业化。所生产的产品可以根据建筑需要,在工厂加工制作成整体墙板、梁、柱、叠合楼板等构件,并可在构件内预埋好水、电管线、窗户等,还可根据需要在工厂将墙体装饰材料制作完成。装配式建筑构件在工厂生产,有固定的模具,使产品精度高,产品更加标准化、规范化、集成化,而且技术标准易于统一,即以模数化构建标准化;由于装配式建筑构件标准化、工厂化生产,运送到工地就可以装配施工,每道工序可以像设备安装一样进行现场安装,即以标准化推动工业化;工业化不断发展摸索过程中,进而避免缺陷、减少浪费、提高效益,逐渐形成装配式结构体系,即以工业化促进产业化。
4.2.装配式建筑是绿色、环保、低碳、节能型建筑。装配式建筑施工技术使施工现场作业量减少、使施工现场更加整洁,采用高强度自密实混凝土大大减少了噪音、粉尘等污染,最大程度地减少了对周边环境的污染,让周边居民享有一个更加安宁整洁的无干扰环境。装配式建筑由干式作业取代了湿式作业,现场施工的作业量和污染排放量明显减少,与传统施工方法相比,建筑垃圾大大减少。
4.3减少资源浪费
建造装配式住宅需要预制构件,这些预制构件都是在工厂内流水线生产的,流水线生产有很大的好处,其一就是可以循环利用生产机器和模具,使得资源消耗极大地减少。与装配建造方式相比,传统的建造方式不仅要在外墙搭接脚手架,而且需要临时支撑,而且会造成钢材以及木材的耗费,对自然资源造成了大量消耗。但是装配式住宅不同,它在施工现场只有拼装与吊装这两个环节,这就使得模板和支撑的使用量极大地降低。不容忽视的一点的是,在装配式建筑的运营阶段,其在建造阶段所投入的节能、节水、节材效益便会表现出来,相比传统现浇建筑减少了很大一部分资源的消耗。
5. 装配式建筑发展所面临的挑战
装配式建筑较传统的建筑业来讲拥有节能环保、降低人力成本、提高建筑质量等优势,但在实际应用中也存在一些挑战。其一现场安装的安全问题能否得到保障,各个构件的连接是否稳定可靠,节点在承载力、刚度、延性方面能否满足建筑物的质量要求。其二,施工水平不高制约了装配式建筑的发展,施工人员的参差不齐,技术不专业,不管是生产、安装、验收,装配式建筑都应该有一系列完整的规范标准,其间的各个工序都需要施工人员具有较高的专业水平。其三,由于国内装配式建筑发展还未形成一定的规模,所以在某些方面相对于传统建筑经济成本要高得多。目前生产装配式建筑的厂商比较少,而装配式建筑就是将在工厂预制好的构件运输到施工现场进行安装连接而成,这就直接增加了运输成本。施工现场又需要高水平的技术人员,所以施工人员的成本要比普通现浇施工单位的高。而且很多施工单位的管理水平都无法达到装配式建筑的需求,进行必要的管理培训自然会增加管理成本。
结束语:
随着中国建筑业的飞速发展,目前国内在装配式建筑结构体系的研究上有了一定的成果,不过还是有一些不可避免的问题急需解决。发展装配式建筑,符合可持续发展的观念,更是中国建筑行业的重大变革。
参考文献
[1]李培超,张涛.预制装配式建筑的发展前景及结构设计要点[J].建筑工程技术与设计,2015(9):2329-2329.
[2]陈凌.试述预制装配式建筑的发展前景及结构设计要点[J].四川水泥,2016(008):082-082.
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