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高層裝配式建筑的不斷發(fā)展,推進高層裝配式建筑立面設計的不斷發(fā)展。現(xiàn)有的立面設計出現(xiàn)一些缺憾,造成裝配式住宅功能和外觀逐漸下降。設計人員不能掌控設計細節(jié),對于材料的選擇失誤,導致建筑性能質(zhì)量下降。設計人員對于當?shù)匚幕曀椎牟涣私猓绊懡ㄖ庥^設計。本文通過對現(xiàn)代高層建筑的立面設計進行分析,提出如何完善立面設計技術(shù)的改進措施。
1 高層裝配式住宅立面設計概述
1.1 裝配式住宅概述
裝配式住宅是指提前制作好建筑構(gòu)件,在工地上裝配完成的建筑。具有施工建造時間短,不受環(huán)境和溫度的影響等優(yōu)勢。裝配式建筑由于是事前做好構(gòu)件,能夠節(jié)省一部分勞動力支出。
裝配式住宅隨著建筑技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)代的建筑技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)房屋批量式的建造。在進行建造時,改變傳統(tǒng)建造技術(shù),直接將構(gòu)件組裝就能夠?qū)崿F(xiàn)房屋的建造。裝配式建筑最早是在美洲出現(xiàn)并使用的,那時的裝配式建筑比較簡單,就是用木頭搭建好的簡單房屋。隨著技術(shù)和設備的不斷發(fā)展,現(xiàn)在裝配式建筑逐漸增加了多種類型。
裝配式建筑使用的建筑構(gòu)件,提前在工廠生產(chǎn)加工好,然后再運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場進行裝配安裝。工廠生產(chǎn)的裝配構(gòu)件主要包括墻板,疊合板,陽臺和樓梯等,生產(chǎn)好的構(gòu)件能夠減少傳統(tǒng)施工過程混凝土澆筑或是磚砌的時間。隨著電子信息自動化控制的發(fā)展,構(gòu)件的生產(chǎn)成本會逐漸降低,建筑整體的施工成本會隨著降低。隨著安裝技術(shù)的發(fā)展和安裝設備的更新,建筑的安裝成本也會逐漸降低,整體建筑的造價就會降低。未來裝配式建筑的發(fā)展將會趨向綠色化以及裝配裝修一體化。
裝配式建筑根據(jù)材料等因素的不同,有多種不同的形式,例如砌塊型裝配式建筑,板材型裝配式建筑以及盒式裝配式建筑等。砌塊型建筑是指事前加工完成的塊狀的建筑材料建造的建筑,分為空心或是實心,材質(zhì)大多是輕質(zhì)材質(zhì)。板材型建筑是指建筑材料使用的是大型墻板等材料,是工業(yè)化建筑中最常見的一種建筑類型。盒式建筑結(jié)合了板材建筑的特點,進而發(fā)展成為能夠同時進行裝修的裝配式建筑。
1.2 立面設計概述以及現(xiàn)狀
立面O計是指建筑的功能和結(jié)構(gòu)趨向一體化,結(jié)合了建筑結(jié)構(gòu)外觀或是功能等因素,使用美術(shù)學方法進行美觀化處理。立面設計的發(fā)展,使建筑能夠達到實用美觀于一體化。
現(xiàn)有的立面設計大多存在相互模仿的趨勢,在設計創(chuàng)意方面不能及時創(chuàng)新。往往會有某個建筑建成之后,出現(xiàn)多個同類型的建筑相繼出現(xiàn)。這種盲目跟風的設計現(xiàn)狀,阻礙了我國立面設計水平的提高。
一些設計人員在抄襲某種建筑的風格時,對于裝配構(gòu)件的尺寸不能進行很好的控制,導致構(gòu)件在生產(chǎn)安裝時遇到問題。在設計時,將幾種不同風格的構(gòu)件運用在一起,形成的建筑物往往會有混搭風的特點,但這種混搭風完全不在美學的審美范圍之內(nèi)。一些住區(qū)在進行設計時,稍微用一些西方的搭配方式,就會號稱國外風情建筑小鎮(zhèn)。這種混亂的設計,使立面設計魚龍混雜,阻礙立面設計水平的提高。
在進行裝配建筑立面設計時,設計者不能遵循建筑的設計原則。設計出的建筑落后于時代的藝術(shù)發(fā)展,設計理念的落后導致建筑設計整體質(zhì)量下降。在設計時,不尊重當?shù)匚幕瘋鹘y(tǒng)及生活習慣。設計者由于不理解當?shù)匚幕曀祝O計出的建筑只是新穎,與當?shù)孛袼赘窀癫蝗耄@樣建筑的整體效果也會大打折扣。
1.3 對設計方案進行分析
裝配式建筑的立面設計,不僅要考慮功能和美觀性,設計方案的細節(jié)同樣對建筑質(zhì)量有直接影響。設計細節(jié)包括建筑立面線條的選用,或是立面材料的選用等多個方面。現(xiàn)有的裝配式建筑立面設計不能考慮建筑線條或是色彩過渡的設計,對于門窗等細節(jié)的設計不重視。導致建筑外觀看似是一種風格,內(nèi)里裝修和搭配卻是多種不同的風格。混亂的風格使建筑整體藝術(shù)性下降,居民們的居住滿意度下降。
立面設計時,對于建筑裝配材料的使用不恰當,使得建筑整體性能降低。如圖是裝配式建筑常使用的建筑材料。
在進行建筑材料的選用時,設計者沒有考慮到地區(qū)溫度的差異對材料造成的影響,只考慮材料對建筑外觀的作用。但建筑主要需要考慮的是性能和穩(wěn)定性,在滿足性能和穩(wěn)定性的基礎上才會考慮外觀審美。例如北方建筑使用的材料抗寒性較差,就會出現(xiàn)建筑物質(zhì)量下降的情況。對于材料細節(jié)的搭配,設計者應考慮地理位置因素的存在。例如冷色調(diào)的建筑會使人感覺寒冷,在北方的裝配建筑中如果使用冷色調(diào),會加重居住者不舒服的視覺感。設計時還要考慮建筑的功能和用途,例如用于工業(yè)生產(chǎn)的建筑,不適合用淺色調(diào)進行裝飾,防止建筑外觀給人臟亂的感覺。
對于裝修和建造組裝能夠一體化進行的建筑,設計者沒有考慮裝修的風格以及裝修需要的材料質(zhì)量,對建筑整體質(zhì)量造成影響。
2 高層裝配式住宅立面設計技術(shù)改進措施
2.1 從立面設計細節(jié)進行改進
從立面設計細節(jié)方面進行改進,能夠完善高層裝配式住宅立面設計技術(shù)改進措施。立面細節(jié)的設計,需要考慮色彩以及材料等多方面因素。在進行色彩設計時,需要考慮建筑整體的風格。建筑外觀和風格能夠決定建筑主體使用的顏色,但建筑的細節(jié)顏色卻還是需要設計者進行考慮。例如大面積色彩過渡顏色的使用,顏色和線條搭配的使用等。
建筑材料的選用,同樣需要進行考慮。因為建筑是裝配式建筑,在選擇材料時要考慮使用輕質(zhì)材料,方便施工和裝配。建筑結(jié)構(gòu)的材料選擇,對建筑整體的清潔度相關(guān),重工業(yè)重污染的工廠避免使用抗污染能力較差的材料。南方地區(qū)在選擇材料方面,要考慮南方多雨潮濕的氣候情況。北方地區(qū)氣候比較干燥,冬天的時候溫度較低,因此在材料的選用上面更多的考慮建筑材料抗寒性能。
隨著節(jié)能環(huán)保理念的發(fā)展,對于建筑工程方面也有了更高的要求。要求建筑物在施工建造階段,符合節(jié)能理念,使用節(jié)能材料。一些建筑物在設計時,使用玻璃作為美觀裝飾。玻璃反光對城市會造成嚴重的光污染,不利于城市整體建筑效果,和城市節(jié)能發(fā)展。從建造成本上考慮立面的重復性元素運用,提高工業(yè)化程度,同時也能節(jié)約造價,減少污染。
2.2 從設計原則方面進行改進
從設計原則方面考慮,能夠完善高層裝配式住宅立面設計技術(shù)改進措施。裝配式建筑在設計時,需要遵循規(guī)范的設計原則,但現(xiàn)有的設計原則存在不完善的特點。對現(xiàn)有的設計原則進行補充,能夠完善建筑整體效果。
原有的設計原則包括設計理念符合時展等,但在設計中還要考慮當?shù)貍鹘y(tǒng)文化。例如一些公園和雕塑的建筑,結(jié)合了當?shù)匚幕攸c進行設計。建筑物的設計同樣需要結(jié)合當?shù)匚幕话憔哂挟數(shù)匚幕r明特點的建筑,能夠成為當?shù)氐貥诵越ㄖ铩@缍帆F場等建筑物,就符合古羅馬英勇好斗的精神特點,而斗獸場也稱為古羅馬標志性的建筑物之一。
對于建筑形體的設計,需要考慮建筑的功能以及地理特點。現(xiàn)代的建筑具有封閉性的特點,不利于人們之間的整體交流。對房子整體進行改進,使人們之間的交流增加。避免社會的發(fā)展,逐漸趨向無交流的模式中,因此建筑立面設計還遵循方便交流化的原則。
裝配式建筑的建造流程也是設計師需要關(guān)注的設計要點,只有熟悉構(gòu)件的生產(chǎn)安裝過程,才能在設計中及早改進,避免出現(xiàn)不適用或無法實現(xiàn)的問題。
2.3 從設計人員方面進行改進
從設計人員方面進行改進,能夠完善高層裝配式住宅立面設計技術(shù)改進措施。設計人員的設計理念以及價值觀,對建筑外觀設計有直接重要的影響作用。提高設計人員對不同地區(qū)傳統(tǒng)文化的理解,學習當?shù)仫L俗習慣。這樣在當?shù)剡M行建筑設計時,才不會設計出與地區(qū)格格不入的建筑。
對于建筑整體空間的設計,要考慮最大限度的發(fā)揮空間利用率。例如一些陽臺的建造可以設置成開放性的空間,增加空間的使用面積。對于裝修的設計同樣可以增加空間利用率,實行掏空裝修或是重復利用空間和物體的裝修,能夠增加建筑物可以使用的面積。發(fā)揮單位建筑面積最大的使用效果,提高建筑物的使用效率。
3 結(jié)束語
對高層裝配置建筑立面設計進行改進,可以從設計細節(jié)和原則方面進行,完善設計人員的設計理念。高幼芭涫階≌立面設計的改進,能夠促進裝配式建筑的發(fā)展,促進建筑行業(yè)的發(fā)展。同時建筑行業(yè)的發(fā)展,需要各個行業(yè)共同的技術(shù)支持,能夠促進社會的可持續(xù)發(fā)展。
參考文獻
做好高層裝配式住宅立面設計事關(guān)人們的生命財產(chǎn)安全,因此,必須對這一問題給予高度重視。本文主要分析了高層裝配式住宅的立面設計特點,遵循的原則及要點等。下面做具體探討。
1高層裝配式住宅的立面設計特點
1.1拆分式設計
拆分式設計指的是將建筑整體進行單元式的拆分,分為設計單元預制構(gòu)件和構(gòu)件安裝節(jié)點。在生產(chǎn)高層裝配式住宅過程中,拆分設計是保障預制構(gòu)件能夠同整體建筑設計方案聯(lián)系到一起的重要環(huán)節(jié)。應當將建筑的平面設計和立面設計相結(jié)合,不僅對建筑內(nèi)部進行拆分,同時也要將陽臺和外墻板等構(gòu)件進行單元式的拆分設計。就目前形勢而言,阻礙裝配式住宅全面推廣的主要因素就在于造價成本過高。所以,在進行高層住宅的立面設計過程需要將生產(chǎn)條件和經(jīng)濟條件考慮進去,尤其是不能拆分難度較高的預制構(gòu)件,根據(jù)整理立面的造型進行全預制和疊合式構(gòu)件的選擇。
1.2構(gòu)件的標準化
若建筑水平達不到一定的標準,那么標準化構(gòu)件將會占構(gòu)件中大部分的比例,同時使立面形態(tài)受到限制。在裝配式高層住宅中,結(jié)構(gòu)體系部分如預制梁柱、預制剪力墻、預制樓板等構(gòu)件適合大批量標準化生產(chǎn)。處理好構(gòu)件細節(jié)的設計,能夠保證高層住宅的美觀性得到充分滿足。設計師在設計過程中必須根據(jù)建筑物的尺寸來進行立面設計。
1.3應用非標準件
若建筑水平較高,那么非標準化構(gòu)件就將得到大量使用,其定制化就是主要特征。現(xiàn)代制造業(yè)促進了批量小品種產(chǎn)品的生產(chǎn),目前制造業(yè)以信息化為特征,其精細化和靈活性的模式特點也都追求差異化的產(chǎn)品,這推動了非標準件的運用。
1.4質(zhì)量得以保障
建筑構(gòu)件的標準化以及工廠化的預制模式在裝配式高層建筑的應用,能夠使人為因素的影響降到最低,使普通建筑物施工過程中普遍出現(xiàn)的轉(zhuǎn)包形勢得到有效遏制,從而保障建筑物的質(zhì)量。進行裝配式住宅構(gòu)件生產(chǎn)的車間大多是流水線形式,生產(chǎn)作業(yè)中采用信息化和自動化的方式,機械設備控制著整個生產(chǎn)環(huán)節(jié),這對改善傳統(tǒng)建筑模式中隔熱效果以及生產(chǎn)精度較差等情況均有著極大作用。
2立面設計遵循的原則
2.1保證設計理念符合時展潮流
隨著時展和社會進步,建筑物的設計理念也必須與時俱進,符合時代要求,當前社會要求設計必須兼顧居住功能和美觀性。在高層住宅裝配設計過程中,應當保留傳統(tǒng)建筑以及具有區(qū)域文化特色的部分,同時還應當提供先進的技術(shù)支持。應當采用技術(shù)手段來反映建筑的使用功能,最終將設計師的精神融入其中,滿足人們和時展的需求。
2.2m應高層建筑的特點
目前我國高層住宅建筑結(jié)構(gòu)采用的主要方式為剪力墻結(jié)構(gòu),其適用性極其廣泛。當前社會主要的建筑框架結(jié)構(gòu)形式仍然是整齊規(guī)整的形式,約束造型新穎和奇特的建筑物,從而呈現(xiàn)出現(xiàn)代住宅建筑獨特的風格特點。
2.3遵循因地制宜、協(xié)調(diào)發(fā)展的原則
在進行立面設計的過程中,必須充分了解當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展水平,不能天馬行空,設計出特別超前或者相較于當?shù)亟?jīng)濟水平落后的建筑。在設計過程中也要對當?shù)厣a(chǎn)工藝、生產(chǎn)技術(shù)相結(jié)合,保證施工正常進行,解決質(zhì)量問題。人們對建筑住宅使用過程最關(guān)注的問題就在于空間的私密性,同時要求住宅安靜、舒適、適宜居住。因此要求立面設計要簡約、時尚、內(nèi)斂以及具有較高私密性。同時要根據(jù)地形、地勢以及氣候條件等因素因地制宜,堅持人與自然統(tǒng)一的原則。
2.4符合城市規(guī)劃
符合建筑規(guī)劃是對高層住宅建筑最基本的要求,只有建筑的輪廓、色彩以及布局規(guī)劃都能適應當?shù)爻鞘幸?guī)劃時,才能夠形成統(tǒng)一的建筑風格,保證其適應城市發(fā)展需要。現(xiàn)代住宅作為當前城市建設的重要組成部分,對城市形象的塑造起著重要作用。少量標志性的建筑物能夠讓城市具有獨特的建筑風格,形成城市獨有的特色。
3高層裝配式住宅的立面設計要點
3.1裝配式住宅的戶型進行充分優(yōu)化
為客戶創(chuàng)造一個良好的居住環(huán)境是進行戶型設計最根本的目的所在,同時讓人們居住舒適性有所提升。裝配式高層住宅設計過程中,對建筑軸線的功能進行一定的微調(diào)或大的調(diào)整,使建筑空間更加適宜居住。特別是要采用裝配式的建筑,標準化的立面設計理念是必須的,對整體空間布局進行協(xié)調(diào)統(tǒng)一。結(jié)合傳統(tǒng)的布局模式,優(yōu)化空間布局,同時提升建筑性能。
3.2平面組合形式多樣化
引言:
在房屋建筑工程中,是用預制裝配式住宅設計方案,能夠有效的降低是工程本,便于質(zhì)量管理。而在預制裝配式住宅中,給水排水設計系統(tǒng)的設計也是最重要的環(huán)節(jié)。文章主要針對在預制裝配式住宅中,設計給水排水系統(tǒng)設計中的各個環(huán)節(jié)進行詳細的分析和闡述。首先針對是預留洞和預埋套管的分析,并且結(jié)合具體案例進行分析。其次,則是對預埋管道的附件進行詳細的分析,提高管道的質(zhì)量控制,第三,則是需要保證管道支吊架設計進行分析。最后是定位設計分析。
一、預制裝配式住宅實例
某小區(qū),樓層高度為20層,其中1至8層都是采用的預制裝配式住宅建設方式,地下有一層。房屋平局面積為75平方米。該建筑在設計的時候,采用的是框架剪力墻的結(jié)構(gòu),并且采用預制裝配式住宅,其中的柱、梁以及剪力墻,采用的現(xiàn)澆的施工方式澆筑的。而且陽臺、外墻以及樓梯等采用的是預制混凝土構(gòu)件。
二、預制裝配式住宅給水排水系統(tǒng)的設計與應用
(一)預留洞和預埋套管
在設計給水排水的過程中,需要預留出預留洞以及預埋套管。首先需要對給水、熱水以及消防管道進行預留洞,而且在預留洞的時候,如果需要穿越承重墻,那么需要保證在預留洞的洞口的上方,預留的高度應該高于墻體的沉降量,一般大應該大于0.1m。這樣可以保證既是墻體出現(xiàn)沉降的情況,也有足夠的空間,避免給水管道以及熱水管道等被沉降的墻體壓迫,不能正常輸送水。而且如果需要穿越地下室的墻體的話,還需要使用防水套管。其次,則是對排水管的設計,選擇的方式同層排水設計的方式。這是因為如果大量的穿越樓層的設計排水管道,則會增加預制構(gòu)件的預制。同時如果排水管道穿越承重墻,則需要預留的高度照至少為0.15m,這樣可以避免墻體沉降,壓迫管道。
(二)預埋管道附件
在預制裝配式住宅設計的給排水系統(tǒng)過程中,需要進行預埋管道的附件設計。這是因為在安裝給水管道以及配水管道的時候,出現(xiàn)安裝不順暢的情況,就需要使用到預埋管道附件。而預埋管道附件在設計的時候,其位置主要處于建筑的屋面,以及空調(diào)板,或者是排水栓以及雨水斗的地方,這些地方都是穿過洞口,但是安裝不順暢的主要位置,而且在該位置處,可以保證給水管道和排水管道的安裝質(zhì)量。但是在工廠設定和加工預埋管道附件的時候,需要保證加工的整潔性,避免贓物把預埋管道附近堵塞了,導致預埋管道附件不能正常使用。
(三)管道支吊架
管道支吊架,是確保正常安裝給水和排水管道的重要施工環(huán)節(jié)和設計環(huán)節(jié)。第一,在整個給排水系統(tǒng)中,需要在管道的起端和終端兩側(cè)設置固定的吊架,這樣可以保證穩(wěn)定整個系統(tǒng)。第二,則是在給排水任意兩個橫管道之間進行支吊架,但是不能支撐在兩個橫貫的接頭之上。這樣會導致接頭不穩(wěn)定,出現(xiàn)漏水的情況。第三,則是在設計系統(tǒng)的時候,需要保證給水管道在配水點之間使用金屬管卡,這樣可以保證連接的穩(wěn)定性,還可以選擇支吊架的方式。一般該金屬管卡和吊架,應該離配件的距離大約為70mm,這樣可以保證穩(wěn)定性。第四,如果在設計的過程中,其中的熱水管和冷水管需要使用共同的支吊架,則需要按照相關(guān)的規(guī)定進行設計,以熱水管的支吊架為評價標準。第五,在給排水系統(tǒng)中,設置的立管底部需要安裝一個承重的支吊架,并且在管道穿梁的時候,可以把穿梁看做一個支架。第六,則是衛(wèi)生器具在安裝給排水的時候,是需要穿越樓板的,因此在穿越的過程中,可以視為一個支架。第七,則是需要保證熱水管道的固定支架之間的距離要符合管道的伸縮補償之間的距離要求。
(四)定位設計與應用
在預制裝配式住宅中的給水和排水管道系統(tǒng)的安裝和設計,首先是在工廠預制混凝土構(gòu)件的,并且在生產(chǎn)合格以后,運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場進行現(xiàn)場安裝。而且構(gòu)件之間的連接使用的就是金屬件,而且利用現(xiàn)澆的施工方式進行施工。并且在預埋件的時候,需要確保預制件和墻面之間預留的距離是就夠的,這樣才能保證在給水排水系統(tǒng)安裝的過程中,保證連接的完整性。而且金屬件和現(xiàn)澆混凝土之間的距離也要留夠,澆混凝土留有安裝空間,一般取距構(gòu)件邊內(nèi)側(cè)大于40mm。
三、結(jié)束語
文章通過對預制裝配式住宅的給水排水系統(tǒng)的設計和應用進行簡單的分析。尤其是針對預制件以及預留洞和預埋套管等內(nèi)容進行詳細的分析和總結(jié),可以知道,想要完成給水排水的工程,首先要想有關(guān)廠家定制與預制裝配式住宅有關(guān)的構(gòu)件和配件,并且需要符合預制裝配式住宅的標準要求,這樣才能保證安全是匹配的。可以提高建筑的質(zhì)量。同時在設計和應用的應用的時候,需要盡量簡化給水排水的預埋套件,這樣可以加快給排水的系統(tǒng)的建設,和保證建筑的質(zhì)量安全。
參考文獻:
[1]路文麗,龐志泉,孫 兵.預制裝配式住宅給水排水系統(tǒng)的設計與應用[J].建筑,2010(07):133-136.
1.引言
每年我國新增的建筑面積超過15億平方米,排世界第一[1],但高產(chǎn)量卻存在諸多問題。我國正在大力提倡發(fā)展裝配式住宅建筑。裝配式建筑相較于傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑,有諸多優(yōu)點。從全壽命周期成本的角度來研究裝配式住宅,是為了糾正人們對裝配式住宅成本投入的錯誤認識,推動裝配式住宅的進一步的開發(fā)與建設。
2.裝配式住宅全壽命周期成本分析
2.1裝配式住宅全壽命周期成本概念
裝配式住宅全壽命周期成本是指裝配式住宅在整個壽命周期內(nèi)所消耗的總成本,包括一次性投入的建造成本、使用期內(nèi)的運行維護成本、以及最終處置成本[2]。
2.2裝配式住宅建造階段成本
裝配式住宅的建造成本包括工廠的前期勘察設計費用、工廠預制費用(含固定資產(chǎn)攤銷、原材料購置費及人工費)、構(gòu)配件運輸費用以及現(xiàn)場安裝施工費用(含人材機)等。
2.2.1項目南區(qū)(裝配式住宅)基本情況介紹
項目南區(qū)總建筑面積達40982.32平方米,施工范圍為3層地面板以上部分,均為預制裝配式疊合剪力墻(PCF)結(jié)構(gòu)高層住宅,預制裝配率達30%。
2.2.2裝配式住宅建造階段普通砼構(gòu)件與PC構(gòu)件的價格對比分析
2.2.3北區(qū)A2#樓為模型(計算現(xiàn)澆與PC預估差異值)
A2#樓主體結(jié)構(gòu)建造階段,將現(xiàn)澆的墻、柱、梁、樓梯等構(gòu)件工程量替換成PC構(gòu)件進行成本估算,普通現(xiàn)澆式構(gòu)件總計5790043元,PC構(gòu)件總計9719300元,總價差約為3129257元,再除以A2#樓的總建筑面積,可得以PC形式的住宅建造成本單方比傳統(tǒng)現(xiàn)澆式高出約400元/m2。
2.3 裝配式住宅使用階段成本分析
2.3.1裝配式住宅使用期內(nèi)能耗成本
能源消耗成本是指在能源使用方面所花費的費用,包括供暖成本、制冷成本、照明成本、通風成本等。在住宅建筑能耗中,供暖和制冷能耗占有最大比例,降低供暖、制冷成本可以通過提高建筑圍護結(jié)構(gòu)的熱工性能,提高采暖、空調(diào)設備和系統(tǒng)的用能效率來實現(xiàn),建筑圍結(jié)構(gòu)的保溫、隔熱主要依靠建筑保溫材料來實現(xiàn)[3]。
2.3.2裝配式住宅使用期內(nèi)維修費用
裝配式住宅的維護成本主要用于計劃性和零星的維修措施費用,即基本的小修費用。因為裝配式住宅在設計和施工階段采用了較好的建筑構(gòu)件、節(jié)能措施和設備,所以維修費用較小。而傳統(tǒng)現(xiàn)澆式住宅維護費用主要用于住宅使用中逐漸出現(xiàn)的質(zhì)量問題,常表現(xiàn)為臨時的故障性維修[4]。后者單次維護成本不一定高,但其維護成本逐年遞增速率要比裝配式住宅更快,使用期限越長出現(xiàn)的問題越多,維修頻率將越高,維修成本也越大。因此在維修費用方面裝配式住宅體現(xiàn)了很大的優(yōu)越性。
3.降低裝配式住宅全壽命周期成本的建議
(1)PC項目未能從全局角度完成項目的策劃工作
工業(yè)化建筑模式不同于傳統(tǒng)建筑模式的一個重要因素在于將技術(shù)和管理路線前期化。因此,在項目的策劃階段即需用全局思維來統(tǒng)籌設計、生產(chǎn)、安裝之間的關(guān)系。設計單位必須與構(gòu)件廠家、施工單位密切配合,在設計階段就清楚了解不同技術(shù)方案對模具投入、生產(chǎn)效率、運輸方式、安裝速度、成品質(zhì)量的影響。
(2)設計、生產(chǎn)、施工各環(huán)節(jié)相互獨立對PC住宅造價的影響
在我國,PC建筑的設計、構(gòu)件生產(chǎn)、施工安裝的企業(yè)基本是獨立的,低效率、低配合度、重復繳稅和各企業(yè)不同的稅率的問題導致PC建筑造價一路水漲船高。建筑工業(yè)化發(fā)展必須將PC整個模塊系統(tǒng)整合,增強聯(lián)系、提高效率、降低成本,形成一體化經(jīng)營模式。這樣的模式可大幅度減少多環(huán)節(jié)管理費用,連同稅金差異可降低約5%~20%的建安成本。
4.結(jié)論與展望
通過具體案例得出國內(nèi)預制裝配式住宅的建造成本實際高于傳統(tǒng)現(xiàn)澆式成本的結(jié)論,并對原因進行了研究分析;然后又分別對使用期間成本和處置成本進行了分析,得出裝配式住宅建設成本雖高,但在住宅運營維護階段后幾年得到節(jié)能回報,預制裝配式住宅成本在全壽命周期的成本與傳統(tǒng)現(xiàn)澆式住宅成本基本持平,甚至略低的結(jié)論。
參考文獻:
[1]陳柳欽.建筑節(jié)能要搶抓新型城鎮(zhèn)化的歷史機遇[J].居業(yè),2013(4).
中圖分類號:C35文獻標識碼: A
1裝配式住宅的定義
裝配式住宅是指工廠預制現(xiàn)場裝配而成的住宅,它采用最新的冷壓輕鋼結(jié)構(gòu)以及各類輕型材料組合房屋的各個部分,使其具備卓越的保溫、隔音、防火防蟲、節(jié)能、抗震、防潮功能。國內(nèi)建筑普遍的做法是現(xiàn)場制作,該方法雖然有一定的優(yōu)勢,但是能源消耗大、濕作業(yè)多、建筑質(zhì)量不能保證等缺點。國外的住宅較多的是工廠預制現(xiàn)場拼裝。這有利于實現(xiàn)住宅工業(yè)化。所以,普及裝配式住宅是極具現(xiàn)實意義的。
2 國內(nèi)外裝配式住宅發(fā)展概況
國外早在上世紀70年代就開始預制裝配住宅的加工和建設,其中包括有砌塊建筑,大板建筑,盒子結(jié)構(gòu)等等。
2.1國外裝配式住宅發(fā)展概況
2.1.1日本裝配式住宅
日本工業(yè)化住宅廠家很多,各廠家不斷研究開發(fā)新型住宅,滿足市場要求。但是,鋼結(jié)構(gòu)體系基本相同,只是在屋面、墻面選材、室內(nèi)外裝修及設備上有所不同。積水房屋株式會社在日本工業(yè)化住宅中占領(lǐng)先地位,專利產(chǎn)品預制裝配化住宅B型在繼承傳統(tǒng)工法的優(yōu)點基礎上,把日本傳統(tǒng)的木結(jié)構(gòu)住宅改進成鋼結(jié)構(gòu)和合成板結(jié)構(gòu),并采用米制整數(shù)值的模數(shù),B型體系提供了多樣化自由設計以滿足客戶不同要求。
B型體系的主要特點:
1骨架采用鋼結(jié)構(gòu),為提高防銹性能進行電著涂層。
2.鋼筋混凝土條形基礎:使用規(guī)格化的鋼模板,工廠加工的鋼筋,商品混凝土現(xiàn)場澆注。
3.墻面:在標準尺寸的鋼框中豎向鋪設板材,干法施工。
4.采用固有的模數(shù):墻板標準尺寸高2.5m,寬2m,鋼柱間距1m。也有工廠預制基礎運到現(xiàn)場埋設。
2.1.2美國裝配式住宅
美國的住宅建筑市場發(fā)育比較完善,住宅構(gòu)件和部件的商品化、集成化較高,各種機械和儀器業(yè)也很發(fā)達,各種技術(shù)服務的專業(yè)化、社會化程度很高。一般情況下,房屋構(gòu)建在工廠制作成型以后,運到工地與其他各種建筑構(gòu)建組成一個完整的住宅建筑。現(xiàn)場很少有濕作業(yè),同樣的工程建筑效率是國內(nèi)目前建筑效率的數(shù)倍。并且由于美國的工業(yè)化住宅在管理機制上較為先進,能夠把房屋作為一個最終產(chǎn)品來進行通盤的考慮和設計。所以,美國的裝配式產(chǎn)業(yè)化住宅已經(jīng)達到了一個相當高的程度和水平。
2.2國內(nèi)裝配式住宅發(fā)展概況
最近10年的發(fā)展,我國初步建成具有中國特色的裝配式住宅體系,即形成了以輕鋼結(jié)構(gòu)為主,以木結(jié)構(gòu)、輕鋼-木結(jié)構(gòu),輕鋼-鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和輕鋼-鋼結(jié)構(gòu)為補充的裝配式住宅結(jié)構(gòu)體系。并且,在住宅集成方面也有了進一步的探索。比如現(xiàn)在的遠大住工,萬科現(xiàn)在推行的裝配式住宅的建設等等。當前我國的裝配式住宅已經(jīng)有了長足的進步,但是裝配式住宅所涉及的前期策劃、施工建設以及后期物業(yè)等均不為所各相關(guān)配套行業(yè)所熟悉,因此在實施的過程中還有很多技術(shù)銜接問題。配套技術(shù)的整合正式裝配式住宅推廣的關(guān)鍵,從我國目前的情況來看,這一過程仍需經(jīng)歷很長的一段時間。
3裝配式住宅分類
3.1砌塊建筑
用預制的塊狀材料砌成墻體的裝配式建筑, 適于建造3-5層建筑,砌塊建筑適應性強,生產(chǎn)工藝簡單,施工簡便,造價較低,還可利用地方材料和工業(yè)廢料。 建筑砌塊有小型、中型、大型之分。
小型砌塊適于人工搬運和砌筑,工業(yè)化程度較低,靈活方便,使用較廣。中型砌塊可用小型機械吊裝,可節(jié)省砌筑勞動力。大型砌塊現(xiàn)已被預制大型板材所代替。
3.2板材建筑
又稱大板建筑,是由預制的大型內(nèi)外墻板、樓板和屋面板等板材裝配而成。它是工業(yè)化體系建筑中全裝配式建筑的主要類型。建筑內(nèi)的設備常采用集中的室內(nèi)管道配件或盒式衛(wèi)生間等,以提高裝配化的程度。大板建筑的主要缺點是對建筑物造型和以及建筑物布局有較大的制約性,并且小開間橫向承重的大板建筑內(nèi)部分隔缺少靈活性,在住宅的使用上有一定的局限性。
3.3盒式建筑
從板材建筑的基礎上發(fā)展起來的一種裝配式建筑,這種建筑工廠化的程度很高,現(xiàn)場安裝快。一般不但在工廠完成盒子的結(jié)構(gòu)部分,而且內(nèi)部裝修和設備也都安裝好,甚至可連家具、地毯等一概安裝齊全,盒子吊裝完成,接好管線后即可使用。
3.4骨架板材建筑
由預制的骨架和板材組成,承重骨架一般多為重型的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),也有采用鋼和木作成骨架和板材組合,常用于輕型裝配式建筑中。 骨架板材建筑結(jié)構(gòu)合理,可以減輕建筑物的自重,內(nèi)部分隔靈活,適用于多層和高層的建筑。
3.5升板和升層建筑
板柱結(jié)構(gòu)體系的一種,但施工方法則有所不同。 這種建筑是在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(zhì)組合墻板等;也可以在提升樓板時提升滑動模板、澆筑外墻。升板建筑施工時大量操作在地面進行,減少高空作業(yè)和垂直運輸,節(jié)約模板和腳手架,并可減少施工現(xiàn)場面積。
4裝配式建筑的特點
4.1設計形式多樣
目前住宅設計和住房需求脫節(jié),承重墻多,開間小,分隔死,房內(nèi)空間無法靈活分割。而裝配式房屋"采用大開間靈活分割的方式, 住宅采用靈活大開間,其核心問題之一就是要具備配套的輕質(zhì)隔墻,而輕鋼龍骨配以石膏板或其它輕板恰恰是隔墻和吊頂?shù)淖詈貌牧稀?/p>
4.2功能現(xiàn)代化
(1)節(jié)能:外墻設有保溫層,可以極大限度地降低冬季采暖和夏季空調(diào)的能耗;
(2)隔聲:提高墻體和門窗的密封功能,保溫材料具有吸聲功能使室內(nèi)有一個安靜的環(huán)境,避免外來噪音的干擾;
(3) 防火:使用不燃或難燃材料"防止火災的蔓延或波及;
(4) 抗震:大量使用輕質(zhì)材料,降低建筑物重量,增加裝配式的柔性連接;
4.3制造標準統(tǒng)一
傳統(tǒng)建筑物外表面若是依靠現(xiàn)場施工制成多種美觀的圖案,粉刷彩色涂料不出現(xiàn)色差且久不褪色,是十分困難的。但裝配式建筑外墻板可以輕易做到這點。況且,工廠在生產(chǎn)過程中,材料的性能都可隨時進行精密控制。
5我國發(fā)展裝配式建筑的前景
裝配式建筑在國外是大眾化的產(chǎn)品。而在我國,到2010年前后,在設計、功能、生產(chǎn)、安裝等方面也能夠生產(chǎn)上述條件的裝配式建筑。例如,一位需要購買房屋的顧客,走進一家房地產(chǎn)公司,公司他的要求就很快能裝配一幢符合要求的住宅。目前我國鋼產(chǎn)量較大,價格也不高,完全可以在建筑市場上大量使用。 如果采用鋼結(jié)構(gòu),配以石膏板、輕鋼龍骨、巖棉、彩色外墻板、塑鋼門窗、彩鋼復合板等材料制造裝配式房屋,無論從價格上,還是從功能和舒適性上,都將優(yōu)于現(xiàn)在的磚混和混凝土結(jié)構(gòu)房屋。并且現(xiàn)在萬科、遠大住工等一批國內(nèi)企業(yè)已經(jīng)開始積極的推廣裝配式住宅,并且有了一定的成果。看來,裝配式建筑將是我國房屋建設發(fā)展的必然趨勢。
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中圖分類號:TV331文獻標識碼: A
1預制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的特點
現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)體系施工,從搭腳手架、支模、扎筋、到混凝土的澆筑,多數(shù)工作由手工完成。現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)場施工存在著:噪音擾民,粉塵污染;模板周轉(zhuǎn)材消耗大;施工人員多,手工勞動多,勞動強度大,且熟練程度要求較高;施工速度慢,建設周期長,受自然條件影響大;混凝土外觀及內(nèi)在質(zhì)量控制難;現(xiàn)場的建筑材料浪費嚴重等缺陷。預制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)與傳統(tǒng)建造方式相比,具有以下優(yōu)點:1、可以用各種輕質(zhì)隔墻分割室內(nèi)平面,房間布置可以靈活多變。2、施工方便,模板和現(xiàn)澆混凝土作業(yè)很少,預制樓板無需支撐,疊合樓板模板很少。3、建筑速度快,對周邊工作生活影響小。4、建筑的尺寸符合模數(shù),建筑構(gòu)件較標準,具有較大的適應性。5、預制結(jié)構(gòu)工期短,投資回收快。由于減少了現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的支模、拆模和混凝土養(yǎng)護時間,施工速度大大加快。從而縮短了貸款建設的還貸時間,縮短了投資回收周期,減少了整體成本投入,具有明顯的經(jīng)濟效益。6、裝配式建筑,是將構(gòu)件廠加工生產(chǎn)的構(gòu)件,通過特定的構(gòu)件運輸車輛搬運到施工現(xiàn)場用機械進行安裝的。7、裝配式建筑在設計和生產(chǎn)時還可以充分利用建筑廢料,變廢為寶,以節(jié)約良田和其他材料。8、在預制裝配式建筑建造的過程中,可以實現(xiàn)全自動化生產(chǎn)和現(xiàn)代化控制,這在一定程度上可以促進建筑工業(yè)的工業(yè)化大生產(chǎn)
[1]。
2預制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展
在二十世紀末期,預制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)已經(jīng)廣泛應用于工業(yè)與民用建筑、橋梁道路、水工建筑、大型容器等工程結(jié)構(gòu)領(lǐng)域,發(fā)揮著不可替代的作用,預制混凝土結(jié)構(gòu)已經(jīng)在全世界普及。預制混凝土結(jié)構(gòu)的工業(yè)化發(fā)展,大致上可以分為兩個階段:自1950年至1970年是第一階段,1907年至今是第二階段。第一階段的施工方法被稱為閉鎖體系,其生產(chǎn)重點為標準化構(gòu)件,并配合標準設計、快速施工,缺點是結(jié)構(gòu)形式有限、設計缺乏靈活性。基本施工方法可分為法國式和瑞典式。前者的標準較低,所需勞動力較大,接頭部分大多采用現(xiàn)澆混凝土,通常稱為濕體系;后者的標準較高,接頭部分大多不采用現(xiàn)澆混凝土,通常稱為干體系。第二階段的施工方法被稱為開放體系,致力于發(fā)展標準化得功能塊、設計上統(tǒng)一模數(shù),這樣易于統(tǒng)一又富有變化,方便了生產(chǎn)和施工,也給設計更大自由。根據(jù)預制程度的不同,預制單元可分為:小型構(gòu)件(如門、窗、梁、柱等),大型構(gòu)件(如樓板、屋面板、墻等),整間或整個單元(盒子結(jié)構(gòu)建筑體系)。
20世界50年代末,我國開始制造整體式和快拼式屋面梁、吊車梁和大型屋面板等。70年代,預制混凝土空心樓板得到了普遍應用,70年代末,我國引進了南斯拉夫預制預應力混凝土板主結(jié)構(gòu)體系,既IMS體系。但總體來說,我國的預制混凝土技術(shù)比較落后,一方面由于唐山大地震中大量預制混凝土結(jié)構(gòu)遭到破壞,使人們對預制結(jié)構(gòu)的應用更加保守,另一方面,國內(nèi)的預制混凝土結(jié)構(gòu)存在著跨度小、承載力低、延性差、品種單一等諸多問題。這些也嚴重阻礙了預制混凝土結(jié)構(gòu)在我國的發(fā)展。
3預制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)在住宅建筑中的應用
住宅結(jié)構(gòu)體系是住宅建筑中的支撐體部分。住宅結(jié)構(gòu)形式?jīng)Q定了住宅的建筑材料、施工技術(shù)和建造方式;結(jié)構(gòu)類型的選擇直接關(guān)系到住宅的經(jīng)濟性和適用性;結(jié)構(gòu)質(zhì)量直接影響到住宅的安全性和耐久性。因此,住宅結(jié)構(gòu)體系是住宅建筑中非常重要的部分。預制裝配式混凝土結(jié)構(gòu),是今后住宅產(chǎn)業(yè)發(fā)展的方向,是改變傳統(tǒng)住宅建造方式的關(guān)鍵技術(shù)和有效途徑。預制混凝土結(jié)構(gòu)是把組成建筑結(jié)構(gòu)的構(gòu)件,通過相應的專業(yè)工廠生產(chǎn)預制,運輸?shù)浆F(xiàn)場,有專業(yè)的安裝工人現(xiàn)場裝配成整體結(jié)構(gòu)。主要優(yōu)勢在于:把大量的構(gòu)件生產(chǎn)工序轉(zhuǎn)移到工廠制作,從而節(jié)省大量的人力、物力并可以大幅度提高構(gòu)件、房屋的精度和質(zhì)量,減少現(xiàn)場濕作業(yè),簡化聊施工工序,與傳統(tǒng)工藝相比,大大縮短了施工工期。其主要結(jié)構(gòu)形式有:預制裝配式剪力墻(大板)結(jié)構(gòu)、預制裝配式框架―剪力墻結(jié)構(gòu)。
1、預制裝配式剪力墻(大板)結(jié)構(gòu)
預制裝配式剪力墻(大板)結(jié)構(gòu)是是由于制的大型內(nèi)外墻板、疊合樓板等預制混凝土板材、構(gòu)件裝配而成,又稱為預制裝配式大板結(jié)構(gòu),在在滿足抗震設計和可靠的節(jié)點聯(lián)接前提下,其力學模型相當于現(xiàn)澆混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)。預制樓板多采用疊合樓板。預制外墻板主要采用實心和空心兩種類型墻板。預制空心墻板必須保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接的整體性、連續(xù)性和抗震設防要求,在節(jié)點設計上必須要滿足防滲漏和熱工等構(gòu)造要求,預制實心墻板結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵問題,是是如何解決預制墻板之間的水平縫和豎向縫的接縫,以及水平受力鋼級和豎向受力鋼筋的連接問題。預制空心墻板結(jié)構(gòu)是預制和現(xiàn)澆相結(jié)合的結(jié)構(gòu)技術(shù)。在預制空心墻板和疊合樓板裝配后,布置受力鋼筋,在空心墻板內(nèi)和疊合樓板面同時澆筑混凝土形成整體。其主要特點是:結(jié)構(gòu)整體性能好,節(jié)點構(gòu)造易處理,預制墻板之間的水平縫和豎向縫的接縫處理簡單,避免出現(xiàn)接縫開裂等問題。主要缺點是需要一定量的現(xiàn)場澆注混凝土,墻板預制的工藝設備要求高,在7度以上抗震設防地區(qū)和高層建筑需解決好受力鋼筋的連接問題。
2、預制裝配式框架―剪力墻結(jié)構(gòu)
預制裝配式框架結(jié)構(gòu)是由預制的梁、板、柱和剪力墻等構(gòu)件裝配而成,也稱梁、板、柱體系。預制樓板多采用疊合樓板,預制梁多采用疊合梁。優(yōu)點:結(jié)構(gòu)受力明確,建造迅速,節(jié)省勞動力,節(jié)點施工工藝較簡單。當節(jié)點采用較可靠的施工工工藝時,可采用與現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)相同的設計方法。豎向受力構(gòu)件可根據(jù)需要替換為現(xiàn)澆構(gòu)件。建筑空間布置靈活,較易實現(xiàn)大空間。缺點:對主筋灌漿錨固要求較高,室內(nèi)出現(xiàn)凸梁凸柱,外墻維護部分構(gòu)造相對復雜。
4 結(jié)語
中圖分類號:TU241.92
文獻標識碼:A
文章編號:1008-0422(2012)06-0140-05
1 前言
保障房建設是當前重要的民生工程,牽涉到億萬居民的切身利益。社會意義和政治意義都非常深遠,所涉及的方面很多、政策性很強,需投入的資金量巨大、運轉(zhuǎn)周期長。因此從政府的角度出發(fā),把保障房的建設辦好是頭等大事。
住宅建筑工業(yè)化生產(chǎn)是住宅生產(chǎn)方式的變革,推動預制裝配式結(jié)構(gòu)住宅產(chǎn)業(yè)化,是住宅建設的發(fā)展趨勢,是實現(xiàn)節(jié)能減排、發(fā)展低碳經(jīng)濟的必然需求。當今世界,能源緊張,節(jié)能減排已是全球共同的話題,建筑的工業(yè)化勢在必行。
裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)運用在住宅建筑中,通常有裝配式框架體系、裝配式混凝土框架—剪力墻體系、裝配式剪力墻體系。根據(jù)閔行浦江基地的實際工作經(jīng)驗,本文僅對裝配式混凝土框架—剪力墻結(jié)構(gòu)體系在保障性住房中房型設計上的運用進行討論。
2 裝配式建筑簡述
裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)是由預制混凝土構(gòu)件或部件通過鋼筋,連接件或施加預應力加以連接并現(xiàn)場澆筑混凝土而形成整體的結(jié)構(gòu),又簡稱為預制裝配式結(jié)構(gòu)(precast concrete,PC結(jié)構(gòu))。按照此工藝建造的建筑,稱為裝配式建筑,也可稱為PC建筑。裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)是工業(yè)化住宅的理想結(jié)構(gòu)體系。
2.1裝配式建筑的特點
1)預制構(gòu)件表面平整、外觀美觀、尺寸準確,建筑物的質(zhì)量明顯提高;
2)施工方便,模板和現(xiàn)澆混凝土作業(yè)減少,預制樓板無需支撐,疊合樓板模板較少;
3)建造速度快,對周圍的環(huán)境影響小;
4)預制結(jié)構(gòu)在設計和生產(chǎn)時還可以充分利用工業(yè)廢料,變廢為寶,以節(jié)約資源和其他材料。
2.2裝配式建筑的要求
我國建筑行業(yè)一直走的是粗放型的發(fā)展道路,標準化缺失,模數(shù)化沒有真正落實。住宅開發(fā)及部品生產(chǎn)標準化概念淡薄,對模數(shù)協(xié)調(diào)理論不重視。
我們號召向制造業(yè)學習,像造汽車那樣造房子,向機械行業(yè)、計算機行業(yè)學習。學習他們的標準化、模數(shù)化及模塊化,結(jié)合建筑行業(yè)的實際,解決難以標準化的問題。
裝配式建筑一定要用標準化、模數(shù)化、模塊化的理念進行設計。
3 裝配式建筑在保障性住房中運用的可行性
3.1保障性住房的社區(qū)規(guī)模大、易形成規(guī)模效應,適合住宅工業(yè)化的推行
上海市政府為了加快推進全市配套商品房的建設、解決城市低收入住房困難家庭的住房問題、完善現(xiàn)有的保障性住房建設體系,積極部署規(guī)劃了多個大型居住社區(qū)保障房建設是當前重要的民生工程。市政府規(guī)劃了顧村、泗涇、浦江、三林、周康航等多個保障房的大型居住社區(qū)。每個大型居住社區(qū)的規(guī)模都在100~200萬平方米左右。只要將其中部分建筑量以裝配式建筑的工藝進行設計和建造,就能形成一定的規(guī)模效應,對降低建造成本提供了一定量上的保證。現(xiàn)閔行浦江基地,建設單位已將其中的30萬m2的住宅,以PC工法的工藝進行建造。
3.2保障性住房的房型面積小、房型式樣不多,適合標準化、模塊化生產(chǎn)
受政策等各方面的影響,保障性住房的套型建筑面積均不大。經(jīng)濟適用房在90m2以內(nèi),公共租賃房在60m2以內(nèi)。小面積的戶型增加了設計難度。但從另一方面講,由于是小面積的戶型,各功能房間僅滿足基本功能的需求,戶型的變化少,這對推廣標準化和模塊化是有利的。在實際工程中,保障性住房對個性化的設計要求并不是很高;一個項目中房型的種類基本在3~4種;在建筑設計上退臺、錯層等的設計手法,很少使用。所以適合工業(yè)化設計的要求。
3.3政府政策層面上支持
保障性住房是政府的重大民生工程,政府在政策上肯定是大力支持的。裝配式建筑、工業(yè)化生產(chǎn),這與國家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)改革、節(jié)能減排、原材料的循環(huán)利用、提升建筑質(zhì)量等是密切相連的,政府在政策層面上必定是支持。上海市已經(jīng)出臺了《關(guān)于加快推進本事住宅產(chǎn)業(yè)化的若干意見》和《關(guān)于本市鼓勵裝配整體式住宅項目建設的暫行辦法》。此辦法,對于裝配式建筑在容積率上給予3%的獎勵。
4 保障性住房向工業(yè)化、標準化轉(zhuǎn)型
4.1當前保障性住房的設計狀況
目前建筑的建造模式以現(xiàn)場澆筑為主。在此建造工藝的前提下,保障性住房的設計存在以下幾方面的狀況:
1)由于建筑面積小,建筑尺寸的模數(shù)化概念不強。例如:主臥室的開間尺寸通常會設計成3.3~3.6m之間,但次臥室的尺寸往往就多種多樣了;
2)房型平面凹凸多,體形系數(shù)大,對節(jié)能不利。為了解決平面凹凸所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)問題,在結(jié)構(gòu)設計時增加了大量的結(jié)構(gòu)連板,這些結(jié)構(gòu)連板在建筑上沒有功能要求;
3)有些開發(fā)單位過分地追求建筑形象,在立面設計上添加了大量的裝飾構(gòu)件。這些裝飾構(gòu)件通常是沒有功能作用的。這與綠色建筑的理念是相違背的。
上述幾點情況,是目前保障性住房設計對工業(yè)化、標準化建造不利的地方。在國家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、節(jié)能減排、發(fā)展裝配式建筑的前提下,保障性住房的設計必須要有所改變和調(diào)整。
4.2初步嘗試,采用裝配式框架—剪力墻體系做戶型設計
最初做設計時,在常用的剪力墻戶型的基礎上,做一些規(guī)則化處理。將其改成框架剪力墻的結(jié)構(gòu)形式,預制外墻板掛在梁柱外側(cè)。主要在以下幾個方面進行調(diào)整:
1)將原先的剪力墻體系調(diào)整成框架—剪力墻成體系;
2)主要柱網(wǎng)和剪力墻縱橫兩個方向基本對齊;
3)東西山墻和北向外墻拉平;
4)內(nèi)部隔墻盡量對齊;
5)將戶型設計成對稱的式樣,以減少預制構(gòu)件的種類。見圖1。
關(guān)于本戶型預制及現(xiàn)澆構(gòu)件的說明:
1)主體框架柱和剪力墻現(xiàn)場澆注;
2)樓板、陽臺板和框架梁為疊合構(gòu)件;
3)護墻板、內(nèi)隔墻、空調(diào)板、樓梯等為預制構(gòu)件。
按此方案實施預制率為50%,如將框架柱改為預制構(gòu)件預制率為70%。
經(jīng)過各方的協(xié)同努力后,本方案在閔行浦江基地進行試點實施。從目前實踐的情況來看,本方案存在的問題主要是:室內(nèi)存在凸出的梁柱,與常規(guī)的剪力墻戶型相比,帶來使用上的不方便,北向的次臥室尤為明顯;中間套型的起居室偏暗;整體造價較高等。針對上述的問題,我們進行了反思。
1)以成本考量為導向,標準化工作必須先行,且初期不宜追求過高預制率;
2)標準化涉及到可拼裝組合的戶型、構(gòu)件拆分等多個方面,只有實現(xiàn)了徹底的標準化才能真正有效的降低成本;
3)實施PC之前需從項目策劃、概念設計的源頭開始,拿任何已有的現(xiàn)澆體系的住宅改成PC,成本控制的難度會非常大;
4)不能為了預制而預制,應著眼于PC技術(shù)體系的成熟和進一步發(fā)展;
5)而建立一套自己特色的技術(shù)體系則需要長時間的實踐和堅持,只有不斷改進和優(yōu)化才能進一步降低成本,將技術(shù)的推廣應用找最為成熟;
6)PC技術(shù)體系不能僅僅為了做住宅;
7)住宅采用PC技術(shù)的優(yōu)勢就是每年住宅的建設規(guī)模大,傳統(tǒng)住宅的戶型的諸多變化導致標準化的缺失。
綜上所述,在傳統(tǒng)戶型基礎上調(diào)整出來的裝配式建筑、為了裝配式建筑而去裝配等的做法是不合適的。要使裝配式建筑能在保障性住房中推廣,為市場接受,必須在建筑房型平面設計上有一定的改變和突破。
4.3設計提升,在裝配式框架—剪力墻體系下戶型平面設計轉(zhuǎn)型
由于初步嘗試的戶型存在一些不足,我們進行了反思。突出標準化、模數(shù)化的設計理念。標準為“在一定范圍內(nèi)獲得最佳秩序,對活動或其結(jié)果規(guī)定共同的和重復使用的規(guī)則,導則或特征的文件。該文件經(jīng)協(xié)商一致并經(jīng)一個公認的機構(gòu)批準。”標準應該以科學技術(shù)和經(jīng)驗的綜合成果為技術(shù),以促進最佳社會效益為目的。標準化的形式和方法主要是:簡化、統(tǒng)一化、通用化、組合化、系列化、模塊化。
如某些家具設計最能體現(xiàn)此概念(見圖2)。
裝配式建筑的設計應該充分體現(xiàn)此理念。結(jié)合保障性住房的實際情況,對戶型的設計提出了若干原則。
1)裝配式框架—剪力墻體系的預制率的高低可調(diào)節(jié)性大,且此體系還可以用于辦公、商業(yè)、學校等一系列的公共建筑中,市場前景廣闊。因此,新的戶型設計依舊選用裝配式框架—剪力墻體系。
2)如果是大空間的建筑,房間內(nèi)存在凸梁凸柱對建筑的使用功能影響不會太大。但保障性住房的房間面積小,凸梁凸柱的影響不能不考慮。提出將梁柱外凸到室外,以減弱凸梁凸柱對室內(nèi)的影響。
3)建筑尺寸盡量統(tǒng)一,從而可以較少預制構(gòu)件的種類和規(guī)格。通過構(gòu)件之間不同的組合來達到各種戶型的使用要求。
4)廚房、衛(wèi)生間、陽臺等小構(gòu)件尺寸盡可能一致。
在上述原則的指導下,提出了以下的戶型設計(見圖3)。
此戶型構(gòu)件的種類少,大部分的構(gòu)建是以6.6m和3.3m為基本尺寸。平面規(guī)則,基本沒有凹凸,體形系數(shù)小,對節(jié)能有利。柱網(wǎng)規(guī)則,縱橫兩個方向均能對齊,對結(jié)構(gòu)受力有利。沒有凹口,對房間采光有利。梁柱外凸,減少了結(jié)構(gòu)構(gòu)件對平面的影響。此戶型設計成一房、二房、三房,三種不同戶型的組合形式,滿足了保障性住房的基本功能需求。戶型單元之間可分可合(見圖4、圖5)。
此戶型的建筑構(gòu)(部)件可拆分為:交通核剪力墻部分、樓梯、框架柱、框架梁、護墻體、陽臺、樓板、空調(diào)板等。剪力墻為現(xiàn)澆構(gòu)件、樓板和陽臺為疊合構(gòu)件、其它的均可做成預制構(gòu)件。可根據(jù)工程實際情況,自主選擇預制構(gòu)件。調(diào)整預制率的高低比較方便(見圖6)。
4.4戶型的可延展性設計
僅一種戶型是不可能滿足市場的需求。在上述對裝配式建筑的認識、實踐和設計原則的指導下,提出了一系列的戶型設計方案。同樣的建筑構(gòu)件,通過不同的組合,再配以不同的現(xiàn)澆的交通核,來滿足不同住宅需求。讓裝配式建筑在保障房中實現(xiàn):簡化、統(tǒng)一化、通用化、組合化、系列化、模塊化。
在此,衍生出來了三種系列的戶型平面圖,如下:
A系列:由三戶組成一個單元,開間模數(shù)3300,進深模數(shù)4500。通過現(xiàn)澆交通核的不同,來滿足11~24層的戶型要求(見圖7、圖8、圖9)。
B系列:由四戶組成一個單元,開間模數(shù)3300,進深模數(shù)3300和3600。通過現(xiàn)澆交通核的不同,來滿足11~24層的戶型要求(見圖10、圖11、圖12)。
C系列:由四戶組成一個單元,開間模數(shù)3300,進深模數(shù)由三種。通過內(nèi)天井來實現(xiàn)中間戶型廚衛(wèi)等房間的通風和采光。此設計建筑進深大,有利于節(jié)約用地(加圖13、圖14、圖15)。
通廊式戶型(見圖16)。
上述系列的房型都體現(xiàn)了標準化、模數(shù)化、系列化的概念。戶型平面規(guī)整,有利于建筑節(jié)能。但建筑的進深不大,對節(jié)約土地不利。如果能提倡暗衛(wèi)生間,那對裝配式建筑的戶型設計是非常有利的。既可以減少凹凸和內(nèi)天井,又能加大建筑進深。小面寬、大進深的建筑可以節(jié)約土地。
4.5裝配式建筑立面設計
裝配式建筑的立面設計同樣應體現(xiàn)標準化、模數(shù)化的理念。在二進制的計算機領(lǐng)域里“0”和“1”創(chuàng)造了數(shù)字世界,簡單卻擁有無限可能。在做立面設計時可以借鑒這個概念。“0”可以看做裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu),“1” 可以看做標準化、模數(shù)化的通用部件。兩者相結(jié)合,并以不同的排列和組合來達到立面設計的變化與同一性。
上述建筑戶型的立面上已經(jīng)存在有四種元素——柱、梁、板、陽臺(欄桿)。此四種元素是建筑的基本構(gòu)件。現(xiàn)代住宅建筑中通常會在空調(diào)板外加百葉,來隱蔽空調(diào)室外機。因此,立面上總共有柱、梁、板、陽臺(欄桿)、百葉共五種元素。通過五種元素的不同組合方式、柱和墻面的顏色和材質(zhì)的變化,來到達立面設計的標準化、模數(shù)化、多樣化(見圖17)。
4.6裝配式建筑相關(guān)構(gòu)造示意圖
住宅窗戶損失的熱量占到總量的接近一半,增強外窗的節(jié)能措施將起到很好的作用。PC墻板預埋窗框,解決了窗框與墻體之間的氣密性問題;凸梁凸柱的結(jié)構(gòu)形式,增加了南向外窗的遮陽效果,形成一個天然的外遮陽效果。夏季高太陽方位角的直射強光被凸梁凸柱遮擋,冬季低太陽方位角的光線可以直射入室內(nèi),增強戶內(nèi)得熱效果(見圖18)。
墻板豎向上下端與結(jié)構(gòu)體連接處構(gòu)造見圖19。
標準墻板標準墻板與立柱連接處構(gòu)造見圖20。
標準墻板水平連接處構(gòu)造見圖21。
5 結(jié)語
在我國20世紀50~60年代,混凝土裝配式建筑曾經(jīng)推廣過。但由于技術(shù)等各種原因,被市場所淘汰。經(jīng)過幾十年的發(fā)展,如今混凝土裝配式建筑的技術(shù)在國外已經(jīng)達到了很高的水平,但國內(nèi)發(fā)展較慢。在經(jīng)濟和產(chǎn)業(yè)面臨轉(zhuǎn)型之際,混凝土裝配式建筑必定會迎來大發(fā)展的時期。保障性住房是國家重大的民生工程,混凝土裝配式建筑對國家的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型,節(jié)能減排等有著積極的意義。兩者如能完美結(jié)合,必定是利國利民的好事。
參考資料:
Abstract: in this paper, the structure and construction of precast concrete from two aspects of. First, from its own characteristics, understand the basic situation, and then from the precast concrete structure used in the residential building in the study of some specific.
Keywords: prefabricated concrete structure; construction;
中圖分類號: TU377文獻標識碼:A文章編號:
因為住宅建設存在地區(qū)性差異,對于各地環(huán)境不同導致的要求不同、各地消費者對房型要求的差別、甚至是規(guī)范要求的不同等。所以無法把一些外國成熟的施工方法照搬到國內(nèi)。在國內(nèi),住宅工業(yè)化屬于一個新興的概念,尚未大規(guī)模展開施工。只能在借鑒國外住宅工業(yè)化經(jīng)驗的基礎上,通過實踐,探究出適合中國各地市場的不同住宅工業(yè)化施工方法。
預制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的特點
對于現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)體系的施工,需要從腳手架到支模,以及扎筋到實際的澆筑等方面做好準備和控制,其中很多工作都需要手工完成。現(xiàn)澆混凝土的現(xiàn)場施工中也存在這實際噪音很大,有一些兒粉塵污染,實際的模板周轉(zhuǎn)的消耗很大,需要的施工人員很多,手工勞動和強度很大,對于施工的熟練度要求也很高。實際石佛你中往往存在施工速度慢,建設的周期長,受到自然條件的影響很大。對于混凝土的內(nèi)外質(zhì)量的控制方面很困難,現(xiàn)場建筑材料方面往往容易出現(xiàn)嚴重浪費的情況。
當然除了提及的這些缺點意外,預制裝配式混凝土還存在很多的優(yōu)點。施工方便,模板和現(xiàn)澆混凝土作業(yè)很少,預制樓板無需支撐,疊合樓板模板很少;建筑的尺寸符合模數(shù),建筑構(gòu)件較標準,具有較大的適應性。預制構(gòu)件表面平整、外觀好、尺寸準確、并且能將保溫、隔熱、水電管線布置等多方面功能要求結(jié)合起來,還有良好的技術(shù)經(jīng)濟效益。裝配式建筑在設計和生產(chǎn)時還可以充分利用建筑廢料,變廢為寶,以節(jié)約良田和其他材料。工業(yè)化勞動生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)環(huán)境穩(wěn)定,構(gòu)件的定型和標準化有利于機械化生產(chǎn),而且按標準嚴格檢驗出廠產(chǎn)品,因而質(zhì)量保證率高。
預制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)在住宅建筑中的應用
住宅建筑體系是住宅建筑之中的支撐部分。住宅建筑的這樣的結(jié)構(gòu)形式直接決定了住宅建筑材料以及施工技術(shù)和建造的方式。對建筑類型的選擇直接關(guān)系這住宅的經(jīng)濟型和實用性,整個結(jié)構(gòu)的質(zhì)量直接關(guān)系這住宅建筑的安全性和耐久性。因此,整個住宅建筑結(jié)構(gòu)的體系在住宅建筑中占據(jù)著重要的地位。預制裝配式混凝土這樣的結(jié)構(gòu),是現(xiàn)金建筑產(chǎn)業(yè)發(fā)展的方向,也是改變傳統(tǒng)建筑建造方式的關(guān)鍵技術(shù)和有效的途徑。一些專業(yè)的安裝工人現(xiàn)場裝配成為整體的結(jié)構(gòu),并通過相應的裝也工廠生產(chǎn)預制,運輸?shù)綄嶋H施工的現(xiàn)場,由一些專業(yè)的安裝工人在現(xiàn)場進行裝配。這樣的主要優(yōu)勢在于,可以把大量的構(gòu)建生產(chǎn)的工序進行轉(zhuǎn)移,到工廠進行制作,這樣就能節(jié)約大量的人力和物理,還可以大幅度的提高構(gòu)建和房屋的精度和質(zhì)量,減少現(xiàn)場施工作業(yè)的工序。這樣的方式和傳統(tǒng)的工藝相比較,就大大縮短了施工的工期。其主要的結(jié)構(gòu)形式有,預制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu),還有預制裝配式框架結(jié)構(gòu)等。
2.1預制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)
預制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)師因為由大型內(nèi)外墻板以及疊合的樓板,還有一些預制的混凝土板材和構(gòu)建裝配而成。又叫做預制裝配式大板結(jié)構(gòu),它具有滿足抗震設計和可靠節(jié)點連接的前提下,其力學模型相當于現(xiàn)澆混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)。一些預制的樓板大多是采用疊合的樓板。預制外墻板主要采用的是實心和空心這樣兩種類型的墻板。
在對預制的空心墻板進行施工時,需要保證結(jié)構(gòu)構(gòu)建連接的整體性呢連接性,還要達到相應的抗震的設計要求,在相關(guān)的節(jié)點的設計方面要滿足防止?jié)B漏和熱工等構(gòu)件方面的要求。預制的實心墻板結(jié)構(gòu)操作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是,怎樣解決預制墻板之間的水平縫和豎向的接縫情況,以及水平受力鋼級和豎向?qū)嶋H受力鋼筋的連接問題。
上面提及的預制空心墻板的結(jié)構(gòu),實際上是預制和現(xiàn)澆進行結(jié)合的結(jié)構(gòu)技術(shù)。我們在對預制的空心墻板和結(jié)合板進行裝配之后,還需要布置受力的鋼筋,在空心墻板里面和疊合樓板面需要同時澆筑混土,從而形成整體的結(jié)構(gòu)。這樣進行操結(jié)構(gòu)的主要特點是,整體的結(jié)構(gòu)性能良好,在節(jié)點的構(gòu)造處很容易進行處理,預制的墻板之間存在的水平縫和豎向的縫在實際處理起來很簡單,這就可以避免出現(xiàn)接縫開裂方面的問題。但是主要的缺點是需要在現(xiàn)場進行混凝土的澆筑,對于墻板預制方面的工藝設備要求較高,在需要達到七級以上抗震設防的地區(qū)和一些高層建筑中,需要解決好受力鋼筋實際連接的主要問題。
2.2預制裝配式框架
預制裝配式結(jié)構(gòu),主要由預制的梁、板、柱和剪力墻等構(gòu)建裝配而成,這也是梁、板和柱的體系。預制的樓板大多是采用疊合樓板,預制梁大多是采用疊合梁。
這樣的結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)受力方面很明確,實際建造的速度很快,建筑建設中可以實現(xiàn)對勞動力的節(jié)省,對于節(jié)點的施工工藝很簡單。一旦節(jié)點采取比較可靠的施工工藝的時候,就可以采取和現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)相同設計的方法。豎向的受力構(gòu)建可以依據(jù)需要進行替換成為現(xiàn)澆構(gòu)建。對于建筑空間的布置方面具有靈活的特點,很容易實現(xiàn)大空間。當然,這樣的結(jié)構(gòu)也存在一定的缺點,這樣的結(jié)構(gòu)對于主筋灌漿錨固實際要求很高,室內(nèi)很容易出現(xiàn)凸梁和凸柱的情況,對于3外墻的維護部分的構(gòu)造也相對比較復雜,主要適合多層住宅和抗震的等級在6級以下的設防地區(qū)。
住宅建筑是經(jīng)過不斷的發(fā)展和循環(huán)的經(jīng)濟,住宅建筑也是建筑資源節(jié)約型社會的重要方面,需要通過不斷的技術(shù)創(chuàng)新,從而大力的發(fā)展預制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù),走向新型工業(yè)化的道路。這也是裝變先進的粗放型的住宅建造的重要方式,采用現(xiàn)代化工業(yè)化的生產(chǎn)手段來建造住宅,這樣才能達到住宅建筑的高效率和環(huán)境負荷低的建設目標,最終實現(xiàn)建筑住宅的高效率和高品質(zhì),實現(xiàn)住宅建設的質(zhì)量保證和使用壽命的保證。
結(jié)束語
PC工程是在住宅工業(yè)化之中的一種模式,以為其本身具有高效、節(jié)能、環(huán)保等方面的優(yōu)勢,在日本及中國香港地區(qū)被廣泛使用,并成為兩地住宅市場的主流。在這些地區(qū),PC工程擁有較成熟的施工經(jīng)驗。我們在此進行探究,希望這樣的技術(shù)在我國合適的地區(qū)得到有效和合理的利用。
參考文獻:
近年來,我國住宅建筑飛速發(fā)展,其建造和使用對資源占用和消耗都非常巨大。與國外發(fā)達國家相比存在住宅建造周期長、施工質(zhì)量差、能源及原材料消耗大、產(chǎn)業(yè)化程度尤其工業(yè)化程度低等問題,迫切需要采取工業(yè)化手段來提高住宅建設的質(zhì)量和效率。開發(fā)符合產(chǎn)業(yè)化發(fā)展要求,工廠化、標準化程度高,施工速度快,節(jié)能省地、經(jīng)濟性好的新型工業(yè)化住宅體系,已經(jīng)成為我國目前推進建筑工業(yè)化發(fā)展的一項重要工作。
一 工業(yè)化住宅建造關(guān)鍵技術(shù)研究課題背景
1、立項必要性
我國“十五”以來,對住宅產(chǎn)業(yè)化問題進行過研究和推廣,取得了一定成效。但對預制裝配整體式混凝土住宅建筑的關(guān)鍵技術(shù)沒有進行過系統(tǒng)、深入的研究,至今沒有形成配套的工業(yè)化技術(shù)政策和標準規(guī)范體系,已建成的示范小區(qū)工程多是現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu),不具有高效環(huán)保的工業(yè)化節(jié)能減排特征。研究實施裝配整體式工業(yè)化住宅建筑體系,符合目前我國正在推行實施的住宅產(chǎn)業(yè)化政策要求,不但可以提高住宅工程質(zhì)量和裝修品質(zhì);而且可以最大限度滿足我國倡導地 “四節(jié)一環(huán)保”的綠色建筑設計與施工要求。
2、目前存在問題分析
我國二十世紀七八十年代開發(fā)建設的預制裝配式住宅建筑存在許多問題,照搬過去的經(jīng)驗已經(jīng)不適應現(xiàn)時期我國住宅建設的實際需求。目前開始進行的新型工業(yè)化住宅建筑的基礎性研究工作和工程試點,主要從性能和功能兩方面完善提高工業(yè)化住宅的技術(shù)經(jīng)濟性。由于多年來我國缺乏工業(yè)化住宅的研究積累和工程實踐,結(jié)構(gòu)構(gòu)件和部品的工業(yè)化率仍然很低。
3、主要研究內(nèi)容:1) 預制裝配式混凝土住宅建筑的結(jié)構(gòu)性能、抗震性能等關(guān)鍵技術(shù)研究。2)建筑配套部品的系統(tǒng)研究、產(chǎn)品開發(fā)、設計配套技術(shù)研究。3)構(gòu)配件生產(chǎn)、施工安裝關(guān)鍵技術(shù)研究與開發(fā)。4)技術(shù)標準的研究與編制。5)較大規(guī)模的示范工程。
二 住宅工業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)研究
1、基礎理論與試驗研究:1)裝配式混凝土建筑結(jié)構(gòu)體系研究:包括框架結(jié)構(gòu)、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)等;主要研究裝配式疊合樓蓋結(jié)構(gòu)性能;裝配式框架節(jié)點受力性能、抗震性能;裝配式剪力墻節(jié)點受力性能、抗震性能;構(gòu)件承載與變形性能,裝配節(jié)點大直徑鋼筋漿錨連接構(gòu)造的承載及連接整體性能等。2)裝配式混凝土工業(yè)化住宅的建筑性能研究:包括墻體保溫隔熱性能、接縫防水性能、建筑防火性能、外墻裝飾性能、墻體耐久性能及隔聲性能等。3)裝配式混凝土工業(yè)化住宅經(jīng)濟性能研究:包括設計與施工總體策劃管理,標準化設計與施工技術(shù),項目實施的時效性與規(guī)模效應對比等。
2、工業(yè)化建筑設計技術(shù)
重點研究開發(fā)三點技術(shù):1)結(jié)構(gòu)體系選擇與模數(shù)化、標準化設計:我國的住宅建筑工業(yè)化結(jié)構(gòu)體系還沒有完全確立,通用結(jié)構(gòu)體系和專用結(jié)構(gòu)體系的協(xié)調(diào)配合還沒有解決,標準化概念和設計技術(shù)還沒有得到足夠重視。導致目前工業(yè)化住宅設計方案實施成本高、周期長,最大的原因是缺乏有經(jīng)驗的設計咨詢?nèi)藛T。2)構(gòu)件及裝配節(jié)點的深化設計:工業(yè)化住宅的關(guān)鍵是要解決構(gòu)配件的標準化定型和裝配節(jié)點的構(gòu)造詳圖設計。3)工業(yè)化專用三維設計軟件開發(fā):由于裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設計構(gòu)造的自身特點,要求設計方案必須在施工前檢查復核,確保各專業(yè)的交叉重復在設計階段解決,提高工業(yè)化設計的準確性。
3、構(gòu)配件優(yōu)質(zhì)高效加工制作技術(shù)應制定采用機械化水平較高、具有一定規(guī)模的專業(yè)預制工廠取代目前無質(zhì)量保證的分散的小廠認證管理辦法,鼓勵預制工廠采用先進的生產(chǎn)工藝和流水線、提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量、完善運輸安裝過程服務。實現(xiàn)節(jié)能減排和清潔生產(chǎn)。主要研究開發(fā)三點關(guān)鍵技術(shù):1)構(gòu)配件高效生產(chǎn)技術(shù):采用機械化生產(chǎn)線可以減少工人勞動強度,提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。2)構(gòu)配件清潔生產(chǎn)技術(shù):采用工廠化定點批量生產(chǎn),最大限度減少建筑垃圾及廢棄物排放,滿足國家環(huán)境保護政策對建筑業(yè)推廣綠色施工要求。3)構(gòu)配件節(jié)能生產(chǎn)技術(shù):采用自動控溫的節(jié)能養(yǎng)護窯可有效降低能耗,加速模板周轉(zhuǎn),縮短工期,降低成本。
4、專業(yè)化施工安裝技術(shù):1)工業(yè)化施工安裝軟件管理系統(tǒng)開發(fā):應針對工業(yè)化住宅結(jié)構(gòu)體系開發(fā)施工安裝管理軟件,規(guī)范指導預制構(gòu)件的施工裝配。2)安裝設備及配套機具開發(fā):結(jié)合具體工程示范開發(fā)標準化定型化住宅配套設備安裝機具。3)工業(yè)化定型模板配件及支撐系統(tǒng)開發(fā):配套模板及支撐固定用腳手架的開發(fā)與完善。4)裝配節(jié)點專業(yè)化施工及配套材料開發(fā):連接套筒及高強無收縮灌漿材料的開發(fā)與應用。
三 住宅工業(yè)化實施方案
1、政策引導與行業(yè)管理
充分發(fā)揮政府的指導作用,研究、建立或完善有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟政策;針對裝配式工業(yè)化建筑的特點,建立推廣裝配式建筑體系的構(gòu)配件工業(yè)化生產(chǎn)、專業(yè)化施工安裝的管理體系;建立設計研究、構(gòu)配件生產(chǎn)、安裝施工隊伍的培訓體系;走專業(yè)化、集成化、標準化、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展道路。
2、預制工程標準規(guī)范體系建立與完善
工業(yè)化住宅主要是通過現(xiàn)代化的制造、運輸、安裝和科學管理的大工業(yè)生產(chǎn)方式,來代替?zhèn)鹘y(tǒng)建筑業(yè)中分散的、低水平的、低效率的手工業(yè)生產(chǎn)方式,又被稱作現(xiàn)代建筑產(chǎn)業(yè)化、裝配式建筑或PC結(jié)構(gòu)。工業(yè)化住宅顯著的優(yōu)點是:施工進度快,可在短期內(nèi)交付使用,勞動力減少,交叉作業(yè)方便有序,每道工序都可以像設備安裝那樣檢查精度,保證質(zhì)量,施工現(xiàn)場噪音小,散裝物料減少,廢物及廢水排放很少,有利于環(huán)境保護,施工成本降低,這些優(yōu)勢正是解決區(qū)域環(huán)境污染、改善人居環(huán)境所需要的。
工業(yè)化住宅的發(fā)展是伴隨著世界性的現(xiàn)代化建筑運動而同步發(fā)展的,不同國家地區(qū)有各具特色的發(fā)展模式和發(fā)展經(jīng)驗。近年來,隨著科學技術(shù)的不斷提高,社會對住宅的需求經(jīng)歷了一個“注重數(shù)量數(shù)量與質(zhì)量并重質(zhì)量第一個性化、多樣化、高環(huán)境質(zhì)量”的發(fā)展階段[1],許多發(fā)達國家的住宅工業(yè)化生產(chǎn)達到了。
1 美國
美國的工業(yè)化住宅起步于二十世紀三十年代,開始是作為車房的一個分支業(yè)務而存在的,為選擇遷移/移動生活方式的人們提供一個住所。二十世紀五十年代,隨著二戰(zhàn)的結(jié)束,由于住宅緊張,部分人便將其轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N永久性的住宅形式,并努力提高這種住宅的質(zhì)量,但從全國范圍來講,這種住宅的質(zhì)量水平參差不平。到了二十世紀七十年代中期,美國開始立法規(guī)定工業(yè)化住宅的建筑安全相關(guān)法規(guī),頒布了《美國住房與城市發(fā)展部標準》(HUD CODE),該標準是唯一的國家建設標準,對設計、施工、強度和持久性、耐火、通風、抗風、節(jié)能和質(zhì)量進行了規(guī)范,同時還對所有工業(yè)化住宅的采暖、制冷、空調(diào)、熱能、電能、管道系統(tǒng)也進行了規(guī)范,從此,工業(yè)化住宅有了法律可以遵循,同時向標準化方向邁進。二十世紀九十年代,裝配式建筑產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)進行了調(diào)整,兼并和垂直整合加劇,大型工業(yè)化住宅公司收購了很多零售公司和金融服務公司,同時,各地的金融巨頭也進入裝配式建筑市場。隨著美國政府對HUD標準的修訂,對工業(yè)化住宅的性能提出了更高的要求,明確了工業(yè)化住宅的安裝標準和安裝企業(yè)的責任,使得裝配式建筑業(yè)在美國穩(wěn)步健康地發(fā)展。
美國工業(yè)化住宅的優(yōu)勢體現(xiàn)在如下方面:(1)成本有效性:工業(yè)化住宅每平方英尺的建造價格具有區(qū)域差異性,平均來講要比傳統(tǒng)式現(xiàn)場建房的成本低10%~35%[2]。(2)建筑質(zhì)量:工業(yè)化住宅的建設是全過程全方位監(jiān)控的;天氣不會影響建設進度;所有技術(shù)員、工人以及裝配工以團隊的形式合作并受專業(yè)指導和監(jiān)督;庫存管理好,物料不會被偷竊,也不會因天氣引起損失;所有建筑材料、內(nèi)部裝修以及電器等都是批量購買的,可節(jié)省成本;臨時建設的情況也會大大削減或者消除;此外,一般都會有專業(yè)的第三方監(jiān)理來持續(xù)監(jiān)察房屋建造的各個方面。(3)便民設施:工業(yè)化住宅內(nèi)部裝修設計方案和外墻材質(zhì)多樣化,許多傳統(tǒng)的設計風格也可以體現(xiàn),并且通過技術(shù)改造,陽蓬、露臺、車庫等都可以根據(jù)客戶的要求量身定制。(4)安全性:根據(jù)出售的地理位置,專門設計住宅的抗風安全性和能源效率;所有的工業(yè)化住宅在煙霧探測、逃生、墻體可燃性、熱水器、廚房構(gòu)造等方面必須嚴格符合HUD標準;此外,在颶風多發(fā)區(qū),所安裝的工業(yè)化住宅的抗風性也有具體要求。
2 英國
目前,在英國和愛爾蘭的新建住宅中30%以上為預制住宅,在蘇格蘭接近70%為預制住宅,而早在二十世紀九十年代初預制住宅的市場份額還不到1%。英國的建筑業(yè)正以各種各樣的形式應用預制式建筑。它的范圍從簡單的預制工地活動房到運輸至現(xiàn)場置入建筑結(jié)構(gòu)中的容積單元。模塊化或模塊設計是預制業(yè)的鑰匙。框架建設是將預制元素納入建設過程的一個途徑,尤其木制框架還繼續(xù)用于英國的建筑業(yè)。預制像是一個趨勢概念,它使建筑業(yè)重塑為制造業(yè)變得可能,它還代表著一種積極的方式,證明完善建筑業(yè)所必需確定的重大變動。在英國,預制業(yè)經(jīng)常被大型建筑企業(yè)壟斷,這些大型建筑企業(yè)對于采用預制和標準化技術(shù)提高生產(chǎn)力及走向精準建筑有著極大的興趣。一般來講,預制建筑主要集中在較大的城市環(huán)境中,因為在那里現(xiàn)場時間的經(jīng)濟性是要考慮的主要因素。
英國建筑業(yè)創(chuàng)新運動工作組,旨在尋求能測定建筑項目可持續(xù)發(fā)展需要的績效指標,后來確定的指標包括:可用的能源用途、所含的能源、運輸能源、廢物、水和每公頃物種指標。這些績效指標可用來評估項目后期進行的預制案例研究。估測預制業(yè)帶來的環(huán)境效益類型取決于所選擇的具體體系。預制業(yè)存在的潛力具有較好的環(huán)境績效,例如,在歐盟資金資助的一個具體項目有著如下的預期潛在效益:建造典型住宅所消耗的水減少50%、建筑期間使用的機制磚料減少50%、能耗至少減少到50%等等[2]。技術(shù)相關(guān)的其他重點因素還有建筑過程中的廢物減量化,因為裝配式建筑的組件是在工廠內(nèi)完成的,這類建筑應該更可控,能夠降低當?shù)丨h(huán)境污染的風險。一些預制組件的建造商,通過編制物料采購、循環(huán)利用、污染控制、廢物最小化等方面的標準,積極主動地考慮其產(chǎn)品對環(huán)境的影響。
3 澳大利亞
與歐美相比,澳大利亞采用裝配式建筑比較慢,主要分為兩種類型,即預制部件和預制模塊化建筑。澳大利亞對于裝配式建筑的需求主要源于其經(jīng)濟性,與傳統(tǒng)住宅建設相比,可以節(jié)省至少百分之五的成本,同時建設速度也更快;簡約化,尤其是采用預制混凝土,使得住宅的建設更迅速更廉價,同時能夠提供更好的質(zhì)量。在時間、成本和質(zhì)量方面,裝配式建筑證明是具有一定優(yōu)勢的。在澳大利亞,非常重視前期規(guī)劃,因為如果前期規(guī)劃做的好,那么在真正進入建筑場地后,嚴格按前期規(guī)劃執(zhí)行,那么一切都會變得相當不錯,在實際建設場址所用的時間會更少,成本更節(jié)約,即使成本沒有節(jié)省,但至少保證了質(zhì)量會好很多。
目前,澳大利亞的裝配式建筑主要應用在住宅領(lǐng)域,在昆士蘭州以及公寓的設計中,裝配式住宅的采用越來越廣泛。而隨著預制技術(shù)的成熟以及預制的普及,在工業(yè)領(lǐng)域,裝配式建筑同樣有著潛在的發(fā)展空間。在省會城市,雖然人們不大接受用預制方式建造獨立住宅,但是,在公寓和公共住宅、醫(yī)院、以及其他工業(yè)建筑方面,隨著技術(shù)的不斷完善和創(chuàng)新,裝配式建筑在澳大利亞的應用仍舊具有巨大的潛力。
4 日本
日本住宅產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展過程也經(jīng)歷了準備階段、發(fā)展階段和成熟三個階段。二戰(zhàn)后到二十世紀五十年代,是日本住宅產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的準備階段。二十世紀七十年代到八十年代,是日本住宅產(chǎn)業(yè)化的高速增長階段。日本政府出臺了系列法律和產(chǎn)業(yè)政策,例如《住宅建設規(guī)劃法》、《公營住宅法》等等,對促進工業(yè)化住宅建設起到了至關(guān)重要的作用。日本政府從財政上提供政府補貼鼓勵企業(yè)進行技術(shù)研發(fā)和革新,同時向采用先進技術(shù)、標準化生產(chǎn)作業(yè)的企業(yè)提供優(yōu)惠貸款政策并減免相關(guān)稅金,這些政策與經(jīng)濟手段有力地推動了住宅產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。二十世紀八十年代中期之后,日本預制住宅組件的生產(chǎn)都采用了新材料和新技術(shù),工業(yè)標準化組件在住宅產(chǎn)業(yè)中得到了最廣泛的應用。據(jù)統(tǒng)計,九十年代,日本預制住宅的建設比例已經(jīng)超過了住宅建設總數(shù)的四分之一以上。日本的住宅產(chǎn)業(yè)在滿足日本民眾居住需求的同時,也完成了自身規(guī)模化和結(jié)構(gòu)調(diào)整,進入了成熟階段。
日本預制房屋的一個顯著特點是“規(guī)模定制住宅”,在規(guī)模生產(chǎn)組裝單元時,客戶可以通過自我選擇實現(xiàn)其喜歡的特殊房屋功能組合。供應商會給客戶提供清單,在清單上具體列出了多種不同類型的房屋、技術(shù)和組件選擇。這些組件選擇分成三類:結(jié)構(gòu)型、內(nèi)部和外部。因為所有組件都是標準化的,因此對于每個購房者來講他們對組件的組合都是特別的。制造商還提供了計算機輔助設計系統(tǒng)實現(xiàn)定制設計。一旦滿足了客戶的需求,設計就最終定稿,然后制造商和客戶簽約。
日本預制住宅產(chǎn)業(yè)的驅(qū)動不是完全取決于建造業(yè)、絕對效率及質(zhì)量追加成本的降低。在過去的幾年,日本建筑師利用預制原理創(chuàng)造出優(yōu)美的功能性建筑和優(yōu)秀作品。另外,由于日本在汽車制造業(yè)的歷史,日本能夠?qū)?shù)控技術(shù)和材料技術(shù)應用于建筑業(yè)。復合材料和技術(shù)也從其它行業(yè)轉(zhuǎn)移到建筑業(yè)中。建筑業(yè)開始將工廠機械化、結(jié)構(gòu)化、建筑系統(tǒng)一體化,而這種一體化趨勢一直在繼續(xù)。[3]
從日本在預制住宅產(chǎn)業(yè)的發(fā)展可以看出,完善的工藝過程實現(xiàn)了日本在建筑業(yè)的進步。值得注意的是法律的靈活性、對工藝的持續(xù)重視和對作品的自豪感,使得日本將其獨特的文化延續(xù)到預制業(yè)中,不僅提高了建筑工藝,還建造出了有質(zhì)量的建筑。
5 結(jié)語
從各國裝配式住宅的發(fā)展歷程中可以看出,它們的發(fā)展是基于住宅供應不足的背景,初始為解決人居問題,后來隨著社會的發(fā)展,轉(zhuǎn)向集約化、標準化、一體化,根本目的是發(fā)揮預制產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢,減少浪費,降低成本,提高效益,以人為本,保護環(huán)境,實現(xiàn)建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
現(xiàn)代建筑師正在嘗試將裝配式作為提供設計合理的、批量生產(chǎn)現(xiàn)代房屋的一種手段。因為設計的簡約化,在建筑行業(yè),現(xiàn)代建筑能夠給人這樣的感覺,就是現(xiàn)代建筑的簡約化與成本節(jié)約環(huán)境保護相結(jié)合的設計理念更適合裝配式建筑。看起來,住宅建筑市場正在接近這樣一個時刻,即文化、經(jīng)濟和技術(shù)條件使得住宅產(chǎn)業(yè)發(fā)生了變革。住宅消費者想住更綠色住宅的需求在日益增加,這與日益增強的全球變暖、能源成本上升、以及消費者擔心各種規(guī)范性的建設實踐所帶來的負面健康影響的意識相耦合,同時這也是消費者需求本質(zhì)變化的一個驅(qū)動力。可見,綠色住宅是未來裝配式建筑發(fā)展的一種趨勢。
目前我國裝配式建筑應用還不太廣泛,我們應該抓住這個契機,大力發(fā)展現(xiàn)代建筑產(chǎn)業(yè),完善相關(guān)法律法規(guī)和政策標準體系,鼓勵和支持一定預制裝配率和相關(guān)技術(shù)標準要求的現(xiàn)代建筑產(chǎn)業(yè)項目開發(fā)建設,并在確定項目規(guī)劃條件時給予積極支持,在項目土地出讓公告中予以明確。對政府投資的建設項目優(yōu)先采用裝配式建筑模式進行建設;對保障性住房建設,要采用標準化裝配式建筑模式進行建設。以地鐵、市政工程等標準化建設為目標,大力推進標準化預制裝配式技術(shù)和產(chǎn)品在城市基礎設施建設中推廣應用,建設一批標準化裝配式地下管廊、過街天橋,在道路建設中推廣應用標準化裝配式檢查井等裝配式建筑技術(shù),真正意義上實現(xiàn)綠色建筑和綠色生活。
參考文獻:
[1] 梁厚雙. 裝配式建筑的發(fā)展及優(yōu)勢[J].磚瓦世界,2011,(9):21-23.
[2] Manufactured Housing Institute,Quickfacts:Trends and information about the manufactured housing industry,2011,P1-5.
[3] Paul Waskett,Current practice and potential uses of prefabrication,11/2001,P8-19.