時間:2023-08-07 17:05:47
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綠色建筑具有能耗低、污染少、保護環境等特點,可為建筑用戶提供自然、高效、安全、舒適的建筑空間。裝配式住宅是綠色住宅建筑產業化發展的核心技術,可降低綠色建筑建設成本,與綠色建筑的“四節一保”(節能、節材、節水、節地和環境保護)發展要求相符,建筑企業應在綠色建筑中推廣應用裝配式住宅。
1裝配式住宅在綠色建筑中的應用優勢
在綠色建筑工程建設中,裝配式住宅的優勢體現在以下五個方面:①節能。裝配式住宅在施工過程中,可減少人力、物力,在使用過程中,構件性能優于傳統建筑結構,可減少建筑運行能耗,節能效果顯著;②節材。裝配式住宅建筑使用的施工材料可循環使用,材料浪費現象得到有效遏制,材料使用率顯著提升;③節水。裝配式住宅統一生產構件,運輸至施工現場進行裝配,施工現場配置的施工人員、施工材料都較少,生活用水與生產用水大大減少,節約水資源;④節地。裝配式住宅在工廠生產建筑結構構件,無須單獨設置場地進行混凝土生產,可節約土地資源;⑤環保。在裝配式住宅建筑中,施工現場以裝配施工為主,無須運輸水泥、砂石等材料,施工現場粉塵污染大大減少,且無需進行夜間施工,不會產生光污染、噪聲污染,不會影響施工現場周邊居民正常生活。
2裝配式住宅在綠色建筑中的應用策略
基于裝配式住宅在綠色建筑中的應用優勢,建筑企業應根據住宅建筑特點,選擇合適施工技術,開展裝配式住宅建設工作,做到“四節一保”,實現綠色建筑建設目標。以某建筑企業的小區工程項目為例,總結裝配式住宅在綠色建筑中的應用策略。該小區工程項目用地面積約8萬m2,住宅可建設用地面積69858.88m2,均為裝配式住宅,要求預制率超過30%,其中裝配式住宅中“三板”占比超過60%。設計人員根據該小區工程項目施工現場地理條件與工程建設要求,進行裝配式住宅建筑、結構等專業方案設計,通過設計施工一體化工作,為裝配式住宅施工提供詳細指導,切實發揮裝配式住宅優勢。
2.1預制結構設計
在裝配式住宅施工中,預制結構部件是基礎環節,建筑企業應結合建筑工程的結構特點,將建筑劃分為預制柱、預制樁、預制剪力墻、內外墻板、樓板、屋面板、樓梯、陽臺等結構構件,在工廠完成各個結構構件的制作,將其與施工現場澆筑的部分柱與梁進行拼接,或到現場拼接各種預制構件,實現節約能源、保護環境的建設目標。為此,為保障裝配式住宅建設質量,設計人員應按照規范流程與要求實施預制結構設計工作。
2.1.1方案設計
在裝配式住宅的方案設計階段,設計人員應對裝配式住宅的平面布局、立面、結構、建筑空間等模塊進行設計。結合裝配式住宅的平面布局與立面結構,選擇合適的預制構件類型,在滿足建筑工程對建筑空間要求的基礎上,選擇合適的預制構件連接技術,再結合預制構件類型與連接技術,完成預制結構方案設計。在該小區工程項目中,設計人員引進BIM技術,基于BIM軟件的模擬功能,將裝配式住宅進行結構拆分,計算裝配式住宅的預制率,明確預制的建筑構件及相關參數要求。結合參數要求,在BIM軟件中構建各個預制構件族庫,遵循“少規格、多組合”的原則,將重復利用率偏低的結構從預制構件族庫內刪除,改為現場澆筑施工,以此明確工程項目中預制結構的范圍。在確保建筑工程預制率符合要求的基礎上,協調預制構件與現場澆筑施工,避免二者占比不合理,加大工程建設能耗,實現綠色建筑設計目標。
2.1.2初步設計
首先,結合方案設計成果,設計人員依托于BIM協同設計平臺,整合各項工程項目數據信息,計算方案設計后的預制裝配率等指標,準確拆分裝配式住宅的預制構件,實施標準化設計,確保預制構件符合工程項目建設要求,為后續預制構件生產提供詳細指導;其次,結合預制構件的設計成果,計算裝配式住宅建設成本,優化改進裝配式住宅的預制構件規格,提高裝配式住宅建設效益;最后,明確設備管線的預留預埋要求,完成裝配式住宅結構方案設計。在該小區工程項目中,設計人員的設計方案為:25個單體預制疊合板、13個預制剪力墻與3個預制空調板;通過初步設計的成本分析,調整預制構件的規格,轉變為19個單體預制疊合板、9個預制剪力墻與1個預制空調板,減少了種類數量,節約預制構件施工所用的模板、人工等,提高了制作運輸安裝效率,每平方米節約成本近30元,并顯著提高了裝配式住宅建設的環保效益與經濟效益。
2.1.3施工圖設計
在完成初步設計后,設計人員開展施工圖設計,繪制裝配式住宅的結構施工圖,明確裝配式住宅的裝配構件拼接要點,為裝配式住宅的施工提供依據。為保障施工圖的準確性與指導性,設計人員利用BIM技術的碰撞檢查功能,對預制構件拼接的空間實施管線碰撞檢測,分析機電管線是否存在交叉、重疊等問題,重新調整管線布局,通過翻彎、改道等措施,優化改進裝配式住宅的空間布局,確保預制構件的裝配更為科學合理,避免施工設計不合理導致返工,避免進一步影響綠色建筑建設目標的達成。
2.1.4深化設計
在裝配式住宅深化設計中,設計工作分為土建與機電兩個部分:第一,在土建深化設計中,主要對預制構件和裝配式建筑的現澆部分進行結合設計,保障裝配式建筑的整體性。設計工作涵蓋結構設計、參數檢測、參數統計三部分。在結構設計中,設計人員要結合預制構件拆分結果,計算預制構件與現澆結合點,完成構造節點設計,并明確預留、預埋要求;在參數檢測中,從裝配式住宅建筑整體(即預制構件與現澆結構)入手,分析預制構件之間是否存在碰撞問題、預制構件與現澆結構是否存在碰撞問題;在參數統計中,設計人員須要計算預制構件生產所需的混凝土體積與重量,明確預制構件的生產工程量,并統計預埋鋼筋的規格要求與所需長度,為工廠原材料采購提供參考,避免出現材料浪費現象。結合上述深化設計成果,設計人員利用BIM軟件自動輸出預制構件拆分圖、預制構件裝配圖及深化設計圖等圖紙。第二,在機電深化設計中,設計人員根據裝配式住宅的土建設計成果、圖紙等,選擇合適的機電設備類型,綜合部署機電設備管線,實施凈空控制、支架吊架設計及荷載驗算等工作,明確土建工程中應預留的機電管線孔洞,并通過BIM軟件自動輸出機電深化設計圖。
2.2施工方案設計
在完成裝配式住宅的預制結構設計后,根據預制構件生產要求、建筑工程設計要求,實施預制構件施工方案與建筑施工方案設計,指導裝配式住宅施工,實現設計施工一體化建設,提高裝配式住宅工程建設質量和效率。
2.2.1預制構件施工設計
在該小區工程項目中,建筑企業根椐設計好的裝配式施工圖紙設計預制構件生產方案,確保工廠生產的預制構件在質量、規格等方面符合建設要求。預制構件均采用裝配整體式預制鋼筋混凝土結構,通過工廠定制的鋼模板,完成各個鋼筋混凝土結構的施工,鋼筋混凝土結構澆筑完成后,通過澆水與蒸汽進行養護,確保預制結構構件的質量與精度符合工程建設要求。同時,設計人員考慮裝配式住宅的可持續性,將外墻結構與面磚的施工工藝設計為一次澆筑成型工藝,避免外墻面磚脫落,以提高外墻結構的密實性,預防出現開裂滲水等質量問題。在該小區工程項目中,設計人員應嚴格遵循工程精度要求,設計規范的施工流程,將預制結構構件的精度控制在5mm內。以外墻板為例,設計的預制施工流程為:①制作鋼模,根據小區住宅的外墻板大小,選擇鋼材制作模板,可循環利用約200次,且鋼模板報廢后可回爐重制,節約材料;②綁扎鋼筋,根據設計方案要求進行鋼筋綁扎;③鋪貼面磚,選擇節能環保性能優異的面磚材料,按照反打工藝的規范要求及流程鋪貼;④安裝窗框與預埋件,選擇隔熱性能優異的窗框材料,按照設計方案規定的位置安裝窗框與預埋件;⑤澆筑混凝土,一次性澆筑成型;⑥養護脫模,選擇蒸汽養護方案,循環利用養護用水,節約水資源,待混凝土結構強度符合要求后,再進行脫模;⑦全面清洗鋼模板,以便后續重復利用;⑧將制作完成的外墻板運輸至施工現場。
2.2.2裝配式住宅施工設計
就目前的建筑施工技術而言,裝配式住宅常用的施工技術包括單元吊裝組拼技術、BIM技術與產品保護技術等。在預制剪力墻施工流程設計中,設計人員考慮到剪力墻為裝配式住宅的核心承重結構,在剪力墻內部設置鋼筋大網片,以此提高結構強度;將預制剪力墻板運輸到施工現場后,要求施工人員以剪力墻內部的定位件作為吊裝設備的附著點,指導施工人員規范操作預制構件的拼裝施工,保障裝配式住宅施工質量。在上述施工流程設計中,裝配式住宅施工配置的人員較少,且無需進行水泥砂石運輸或攪拌等操作,可節約資源,降低施工現場噪聲,減少環境污染。在該小區工程項目中,設計方案中的施工流程為:預制剪力墻吊裝→預制柱吊裝→預制梁、預制樓梯吊裝→預制樓板吊裝→預制外墻、預制陽臺板吊裝→樓板上部鋼筋綁扎→樓板上部混凝土澆筑。
2.3內部裝修設計
在裝配式住宅的結構施工方案設計完成后,建筑企業可遵循綠色建筑的建設特點,將裝配式住宅的建設理念應用于內部裝修中,優化改進內部裝修設計,進一步提升綠色建筑的“四節一保”效果,提高裝配式住宅的環保效益。在裝配式住宅建筑工程中,內部裝修通常采用工業化裝修技術,并遵循裝配式住宅的建設理念。在工廠進行裝配式住宅裝修材料及所需物品的生產,再運輸至施工現場,通過集成化裝配完成內部裝修。具體來說,工業化裝修分為菜單式設計、工廠化生產和集成化供應三個環節,這符合裝配式住宅的設計施工一體化建設理念。在裝配式住宅的內部裝修中,工業化裝修落實的重點在于建筑內部分隔、廚衛系統、給排水系統等模塊的技術材料創新。因此,在裝配式住宅的內部裝修設計中,設計人員應注重綠色建材的應用,以落實綠色建筑建設目標。例如在分隔墻系統中,設計人員可通過綠色建材的選擇與合理應用,發揮裝配式住宅的優勢。在該小區工程項目中,設計人員設計的內部裝修方案為:在吊頂體系設計中,選用薄型輕鋼龍骨材料,減輕吊頂結構重量,延長使用壽命;在臥室裝修設計中,選用雙面雙層輕鋼龍骨石膏板隔墻,并在墻體內配置隔音材料,以提高臥室的隔音效果,為用戶創造安靜舒適的環境;在浴室裝修設計中,選用蒸壓輕質加氣混凝土隔墻板(ALC)預制板作為墻體材料,可減輕墻體重量,且該材料具有較強的保溫性能、防火性能與抗滲性能,具有減少建筑物能耗、提高建筑安全性的作用;在架空地板設計中,將地板設計為干式隔音雙層架空地板系統,提高地板穩定性,減少噪聲;在廚衛系統設計中,設計人員實施整體廚房與衛生間設計。在整體廚房設計中,設計人員整合建筑空間模數、廚房空間模數與廚房內各個構件的模數,如櫥柜尺寸系數、配套設施(如電冰箱、烤箱等)尺寸系數,利用BIM軟件構建建筑空間與廚房空間的模型,設計廚房開間與進深,再根據確定的廚房空間模型,部署櫥柜與配套設施。在整體廚房施工時,按照設計方案逐一安裝櫥柜與配套設施,這能夠最大限度利用建筑空間來建設綠色建筑。在整體衛生間設計中,設計人員將衛生間劃分為防水盤、壁板、頂板及支撐龍骨等部分,在工廠進行構件生產,與衛生間配置的潔具共同拼裝,完成衛生間模塊的設計與施工,現場無須進行濕作業,且構件標準化生產,提高材料利用率,節能環保。
2.4工程建設成效
在該小區工程項目中,設計人員結合綠色建筑建設特點與要求,優化設計裝配式住宅的預制結構、施工方案以及內部裝修,發揮裝配式住宅的優勢,顯著提升建筑工程的性能,提高綠色建筑施工的效率。具體來說,該小區工程項目的裝配式住宅應用效果如下:①在材料方面,從環保性、經濟性與耐久性三個角度評估該小區工程項目應用的材料。其評估結果顯示,施工材料的環保性評級與經濟性評級均為b級,說明該裝配式住宅所用材料屬于綠色建材,碳排量相對較少,部分材料可降解,且材料生產成本相對較低;耐久性評級為c級,該裝配式住宅所用材料可用年限為20年。②在生產方面,該小區工程項目使用裝配式住宅施工,人工成本投入較少,施工人員培訓工作簡單,施工工藝簡潔高效,生產性能優異,被評為b級。③在施工管理運維方面,裝配式住宅可通過預制、吊裝、組拼、連接等方式施工,施工效率與質量有保障,施工性能評級為a級;施工工藝流程簡單,集成施工與精益施工管理有序,管理性能評級為a級;在裝配式住宅投入使用后,結構構件質量有保障,內部裝修材料技術先進,運維工作成本相對較少,運維性能評級為b級。④在綜合性能方面,裝配式住宅的適用性、安全性及耐久性相對較高,被評為b級。綜合上述評級結果,根據《工業化住宅建筑性能綜合等級評定表》,該小區工程項目的評級為Ⅱ級,整體水平較高,值得其他建筑企業借鑒學習。
3結語
綜上所述,裝配式住宅可節約能源,保護環境,有助于綠色建筑行業發展。通過以上分析,設計人員應做好裝配式住宅的預制結構設計、施工方案設計與內部裝修設計,實現設計施工一體化建設,提高綠色建筑建造效率與質量,提升建筑環保效益。
參考文獻:
裝配式住宅誕生于20世紀初期,這種建筑設計標準定型,構件在自動化生產線上加工,現場采用螺栓、自攻螺釘等連接件和密封材料干式組裝,無濕作業,施工安裝便捷。近30年來在歐美等國家逐步發展起來。裝配式住宅不僅改變了傳統住宅的結構模式,而且完全替代了磚、混凝土、石材、木材,真正實現了標準化設計、工廠化生產、機械化施工,從而大大降低了施工現場的勞動強度,縮短了施工工期,這種方式已在國外得到了推廣。為提高鋼結構裝配式住宅在我國的利用,本文對鋼結構裝配式住宅的發展現狀進行總結,并從我國鋼結構裝配式住宅的設計思路及其優化方案等方面進行了探討。
1 我國鋼結構裝配式住宅的現狀
1.1設計方法落后
傳統式住宅設計和裝配式鋼結構住宅的設計從結構體系的設計、基本模數的確定、平面的定位方式、設計的指導思想等方面都存在著很大的區別。在設計方案階段,通用結構體系和專用結構體系沒有區分,數模化、標準化的設計思想沒有得到足夠重視;在施工圖階段,缺少對于構件及裝配節點的深化探討,沒有解決構配件的標準化定型和裝配節點的構造詳圖設計,這些問題或多或少阻礙了裝配式鋼結構住宅的發展。
1.2設計規范缺失
鋼結構裝配式住宅在我國發展的時間較短,在相關設計、施工標準等方面的規范文件缺失較多,與之相關的施工工藝、工法和安全規程還未建立,相對于國外發達國家的裝配式住宅發展,我國還比較落后,甚至在某些方面和國內現行的建筑技術標準、規范在很多地方還不兼容,使得裝配式住宅在設計、審批、驗收等方面無標準可依。這對于鋼結構裝配式住宅的大規模推廣是一個障礙。
1.3部件發展滯后
鋼結構體系住宅成套技術,由于缺乏技術引導及自主創新,市場需求并沒有達到產業化的程度。我國的相關產品功能性單一,工廠化程度不高,產品質量還不能滿足住宅產業化標準的要求。目前,該技術零散而不系統,技術水平及標準參差不齊,不配套,需進一步研究創新并進行整合。
1.4環保節能意識落后
一項調查數據顯示,我國每年新建建筑中 95%屬于高能耗建筑,產生的建筑垃圾每年高達數億噸,其中產生的污染物是引起霧霾的主要因素。鋼結構裝配式住宅相對于傳統的磚瓦建設材質具有節能環保方面的優勢,但是在另外一方面,環保節能的鋼材在整個鋼結構住宅中的使用率很低,根據2012年的統計數據,環保節能的鋼材利用率在10%左右,絕大部分的鋼結構裝配式住宅中使用的鋼材僅僅是一般材質的鋼材,在節能、環保、安全性能方面滿足不了當前的需要。
2 我國鋼結構裝配式住宅的設計思路
2.1以建筑結構為主導,結構專業為輔助
鋼結構住宅設計首先要遵循住宅建筑設計中的一般原則,以建筑結構為主導,結構專業為輔助。這是建筑設計的最重要原則,在滿足這個要求的前提下,才能更多地關注其現場板材裁截量、使用功能、節能環保以及建筑效果等。單純突出鋼結構而不考慮生活的舒適性,不能滿足人文要求的鋼結構住宅項目是沒有市場的,必將影響鋼結構住宅在我國的大量推廣應用。
2.2戶型設計標準化、定型化
目前在鋼結構裝配式住宅方面缺乏戶型設計的標準化、定型化標準,大多住戶住宅戶型設計隨意,規格多種多樣,這樣會導致鋼結構裝配式住宅現場施工的不確定性,嚴重拖延整個工程的現場施工周期,對整個工程造成嚴重的不利影響。因此,針對標準化生產的板材尺寸統一的特點,房間的深入設計要遵循一定的原則要求,房間開間的尺寸滿足模數制的要求,盡可能減少異形板的使用量和現場版材裁截量,以提高生產效率,提高生產周期。
2.3 廚衛設計標準化、定型化
住房的心臟是廚房和洗手間,由于內部管道多,功能復雜,在設計施工的時候往往是最耗時耗力的部分。在鋼結構裝配式住宅設計過程中,一定要遵循復雜問題簡單化的原則,對于廚房、衛生間的設計執行標準化,定型化。盡可能減少異形板的使用量和現場板材裁剪,住宅設計一套標準化、定型化的程序,減少施工過程中不確定因素影響,以提高整個工程的施工周期。
2.4 平面布置系列化、模塊化和靈活化
在鋼結構裝配式住宅設計過程中,以住宅間、套型或單元為單位模塊,以木塊的多種拼接形式來適應總平面的布置變化。實現住宅平面功能的開放設計,充分發揮構件標準化設計、工廠化生產、通用化應用、多樣化組合的特點。
3我國鋼結構裝配式住宅的優化方案
3.1 建立功能需求明確、結構合理的住宅戶型
一套功能需求明確的戶型必須遵守,合理布局、動靜分區、充分利用的原則,合理布局就是將特性相近的行為單元組合在一起,動靜分區則是在行為單元組合中盡量避免相互干擾,充分利用則是充分利用房間空間面積。鋼結構裝配式住宅,在房屋的柱梁方面數量要盡量少,節約鋼材用量,設計并成功裝配一套宜居舒適、布局合理、動靜分區、潔污分區的優秀戶型,
3.2 環保節能
“鋼結構在建筑全壽命周期內貫穿減量化、再利用、資源化,減量化優先的循環經濟發展原則,是當前城鎮化建設對自然環境影響最小的一種建筑結構體系。鋼結構是典型的環保綠色建筑,僅垃圾排放量就比傳統混凝土建筑減少約六成。因此在鋼結構裝配式住宅中廣泛應用環保節能的鋼材,可以滿足環保、節能的要求。在具體戶型中控制建筑體形系數、床墻比、減少外形的凹凸、大坡頂、入口設門斗等技術,可以很好達到環保節能的目的。
3.3 追求戶型造型的美觀
戶型的美觀是現代人對生活的追求,鋼結構裝配式住宅作為一種先進的建筑方式,必須重視戶型的美觀。在具體過程中要遵循以下四個技巧,動靜分開、公私分開、主次分開、干濕分開,重點對屋頂、檐口、入口雨棚頂、窗線條、腰線處理等方面的設計,有利于家具擺放,提高使用面積,也符合中國人的消費心理。
3.4 鋼結構設計安全性高
裝配式住宅鋼結構在安全性能方面,要保證結構的鋼材、螺栓與螺釘、圍護材料、粘接密封材料符合要求。樓蓋、墻體和屋蓋的結構構造與連接形式、緊固件的選用符合規定。防火性能方面,注意建筑構件燃燒性能和耐火極限、房屋長度、面積、間距、裝修材料、管道及其包覆材料、構件內填充材料等方面。耐久性方面,要求鋼結構件采用鍍鋅進行防護。住宅舒適性方面,樓面、外墻和屋面所采取的填充保溫棉、噴射液體發泡材料或外貼泡沫隔熱板材等保溫與隔熱措施,以及墻體、樓板和屋頂所采取吸音、隔聲(消聲)措施,住宅圍護結構采取的防結露措施均要滿足技術要求指標。
參考文獻:
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[2]盧俊凡, 王佳, 李瑋蒙. 等. 裝配式鋼結構住宅建筑體系的發展和應用[J]. 城市住宅. 2014(6):23-26
一、編制工作原則
1.1強化“成品住宅”設計理念,促進裝修設計與建筑設計協調同步本標準在編制過程中強調“成品住宅”的設計理念,促使住宅裝飾裝修一步到位,并對住宅設計相關專業及產業鏈條上的相關環節進行整合,強調裝修設計貫穿和協調建筑設計全流程的重要性,促進裝修設計與建筑設計協調同步,從而提高裝修設計的完整度和完成度,使住宅工程建設鏈條趨向合理。1.2提倡采用模數化、系列化的設計手段,提高建造過程的“綠色度”標準化是住宅產業化的基礎,而模數化、系列化是標準化的重要內容。上世紀50年代末,我國已經對模數展開了詳細的研究,但由于住宅產業化發展水平的制約,模數化的應用和實踐,至今也主要局限在建筑的結構構件及配件的預制與安裝方面,對住宅內裝修產品、設備和設施安裝等方面仍然缺少應用和指導。以目前的衛浴產品制造企業為例,每家企業僅鑄鐵浴缸的型號就多達30 多種,少的也有10 多種,但每家企業之間的產品規格還都不同。由于產品規格尺寸多,但又缺乏互換性,造成建筑設計難以協調,部品與建筑主體、部品之間的銜接和配合缺少科學合理的規則。如果設計中標準化本身做得不好,那會在建造過程中出現很多“定制品”,成本、工期、質量及安裝的難易度等方面必然大打折扣,從而使材料采購、安裝等方面的成本難以控制,建造過程中的材料浪費現象較為普遍,建造過程的“綠色度”不高。采用模數化、系列化的設計手段,能夠提高部材、部品的標準化程度,可以以較少種類的標準化構件和部品進行有機的集成,實現豐富的功能。同時提高部件和部品的互換性,這樣可以減少裝修材料的切割和浪費,從而提高建造過程中的“綠色度”。在本標準中,提倡上述設計手段,減少裝修工程中出現大量“定制品”的問題,節約材料,從而提高住宅裝修工程的“綠色度”。1.3采用室內聲、光、熱綜合環境指標改善室內環境隨著人民生活水平不斷提高,大家對居住健康,以至居住環境問題越來越關注,從裝修異味到對室內甲醛等污染物水平的關注,一直到近年來引起社會熱議的PM2.5。如果說標準需要從設計環節對全裝修的設計質量進行把控,促進采用較為先進的技術提升住宅裝修的品質,對建筑聲、光、空氣品質等方面指標也需要有較為詳盡的約束和規定。“室內裝修選材得當,就可以控制室內污染物指標”,雖然絕大多數開發單位會按照國家要求使用環保的材料和施工工藝,但全裝修住宅是由諸多種上述材料有機地集成而來,目前也存在全部材料均符合國家標準,而經過各種材料組合集成、各種建造工藝的加工、各類化學粘接劑的使用,容易出現室內污染物累積疊加而引起新的室內環境問題,這方面也需要科學合理的考慮和約定;另外,如墻體大量的安裝線盒、強弱電箱、穿各類管線,這樣容易形成“聲橋”,導致住宅建成后室內隔聲、戶間隔聲性能出現下降,甚至有時連隔壁的說話、咳嗽聲音都能清楚的聽得到,而這方面的問題引起的投訴和糾紛也日漸增多。本標準在編制過程中也會考慮加入一些現場檢測環節的要求,以保證住宅成品的環境指標達到要求。1.4兼顧全年齡人群居住需求,增加住宅全生命期適應性結婚生子、在宅養老,隨著家庭成員年齡不斷增長或者人口數量的變化,人們對住宅的需求也會隨之變化。本標準突出“以人為本”、“人人適用”的理念,考慮通用設計和適老設計,保證住宅對特殊人群的適用性,增強建筑全生命期適應性,提倡裝修設計中對相關設施等的排布位置、加固件的預留預埋等加以設計和考慮。例如,目前的住宅中大量的采用輕質墻體,這不但實現了部分廢材的回用,也一定程度上實現了建筑的輕量化,減輕了結構設計的負擔,但一般來講,加氣塊、輕質隔墻條板等墻體存在一定的吊掛力不足的情況,而建筑設計、裝修設計環節對住宅未來安裝功能型輔助設施、掛墻電視、畫框等加固條件的關注不夠,造成了在需要安裝上述設施電器時,墻體性能無法滿足安裝條件,一定程度上降低了住宅的適應性。本標準也會在應對住宅未來改造、增加相應設施等需求的前提下,適當規定與之相應的建筑條件的預留,以增加住宅全生命期適應性。1.5引入先進的設計手段、建造工法和新產品,提高住宅全裝修工業化水平兼顧目前市場發展水平和產業化程度,提出科學合理的設計技術和適度超前的裝配式建造技術和工法,做到適度引領本市全裝修住宅產業發展。傳統的裝修工藝存在一定的不足,裝修時必須剔鑿墻體安裝各類管線,給墻體帶來“硬傷”,甚至出現結構安全隱患,這樣的例子近年來并不少見。本標準兼顧目前市場發展水平和產業化程度,提倡裝配式建造,促進新技術、新產品的應用,推薦使用科學合理的設計技術和適度超前的裝配式建造理念和工法。比如,裝配式的貼面墻可以在建筑墻體與飾面板間留出足夠各類管線穿越的空間,使管線“不入墻”。這樣,揭開面板即可對其進行處理,給未來的檢修提供了良好的空間,也避免了墻體再遭剔鑿造成安全隱患;而裝配式的住宅地暖系統,能夠實現快速施工安裝的同時,避免地暖盤管“埋地”,使后期維修、維護和更替更加方便。上述工業化裝配式施工,工期能提高70%以上。拿隔墻的建造來說,如果說傳統工法抹灰、刮膩子找平等工作需要一周的話,這種裝配式墻板的安裝只需要一天。這種工業化的建造方式也能夠大量減少現場工人的勞動強度,極大的提高效率,避免作業場地揚塵、噪聲等對工人健康的影響,并且滿足綠色建造中干式作業的要求。適當引入工業化建造方法,使手工作業所占比例降至最低,也能使建造精準度得到提高,保證品質均一。裝配式的建造方式是一種新型的,集成化的,更加科學的建造手段,由于其具有大量減少人力、大幅節約工期、大量節約材料等特點,特別適合于需要大量、快速建設的,一次裝修到位的公共租賃住房、廉租房等保障性住房類型,本標準的應用前景也較為廣闊。另外,考慮70年產權內若干次的裝修和改造成本,先進的裝配式建造技術和產品的使用,能夠大量節約住宅全生命期的維護和改造費用,大大降低了帶有租賃性質的保障性住房的維護管理費用,變相實現政府持有財產的保值增值。而對于商品房持有者來講,在不增加裝修成本的前提下,減少了未來對住房使用過程中的經濟投入。
二、結語
現在北京市70%以上的保障性住房項目中都在推進住宅產業化。在這些項目中,已經實現了住宅主體結構中的外墻、樓梯、隔墻共計30%的產業化率。本標準預計2014年內編制完成,這也將在一定程度上提高北京市成品住宅的設計水平,推進北京市住宅產業化發展。
作者:姜中天 莊彤 婁霓 王賀 韓亞非 單位:中國建筑設計研究院國家住宅與居住環境工程技術研究中心
一、預制裝配式建筑的概念分析
預制裝配式建筑主要是利用預制裝配技術,按照相關標準要求進行結構構件的預制加工生產,再運輸到建筑項目工程的施工現場,根據相關施工設計要求進行裝配施工。這種預制裝配式建筑打破了傳統施工效率低的現象,是新型的建筑施工技術工藝,通過利用裝配預制技術對構件和材料進行整合,保證建筑工程結構的穩定性,提高建筑行業的整體工業化發展水平。因此,在建筑行業中得以有效的推廣應用。
圖1 預制裝配式建筑結構的建設施工
二、預制裝配式建筑的困局
(一)平面不規則與構件數量的限制性矛盾
建筑平面是甲方根據地形結構、使用功能、外觀造型等要求進行確定。如果根據不同的平面形狀進行模具制定,會增加實際的模具費用投入,導致預制裝配式建筑建設發展因成本過高而失敗。因此,要注重裝配式建筑和非裝配式建筑特點的融合,將平面形狀中不規則的兩端部分,按照非裝配式建筑的相關要求進行澆筑加工,或者采用鋼結構形式進行施工,而中間位置的平面規則則可以根據裝配式建筑構件標準化生產要求進行加工。在拆分預制完成之后,運輸到施工現場進行組裝施工。
(二)接縫節點位置的安全性和防水性處理
裝配式建筑構件在經過拆分組裝之后,接縫位置和節點位置都是結構受力和建筑防水的實際薄弱環節,處理不當會影響到結構整體的安全性。而針對接縫節點位置的處理,通常是將構件預留的鋼筋材料利用焊接方式進行連接,再用高等級的混凝土材料進行澆筑振搗處理。從大量的工程施工實例進行分析,這種處理方法雖然能夠滿足建筑工程結構對抗震性和耐久性以及安全性的要求,但仍舊充分的考慮到構件拆分和組裝過程中出現的質量離散性現象,對構件預留連接鋼筋材料適當增加。
(三)預防構建運輸和吊裝過程中開裂問題
針對構件拆分進行設計時,是需要充分的考慮到構件的實際運輸情況和吊裝施工情況,并做好運輸受力和吊裝受力的模擬,避免構件出現損壞情況。如果構件運輸吊裝過程中的實際受力情況與模擬設計階段相近,則構件是不會出現損壞問題。但是,在實際的運輸吊裝過程中,是很難保證其不會出現裂縫問題。因此,要在運輸吊裝過程中,充分考慮到其不確定性的影響因素,做好拆分構件預留鋼筋的配置工作。
不同項目同類構件識別性低
國內對裝配式建筑預制構件及相關配套材料研究不夠,設計階段很難充分考慮與現場裝配施工相配合,造成后期二次設計,整體設計質量難以得到保證;預制構部件全權由工廠生產加工,而現有預制件質量認證體系還不健全,各類構件僅能具體項目具體對待,各項目需要重新開模等,造成施工浪費。
三、預制裝配式建筑的設計要點
(一)建筑平面設計
模數協調是預制裝配式建筑平面設計的基本原則。建筑平面設計是優化套型模塊的種類和尺寸,且住宅內部裝飾品和預制構件是需要進行通用化和標準化以及系列化的設計,加強和完善建筑產業化相配套的技術形式,從而能夠在降低成本投入的同時,保證工程的施工效率和施工質量。而且,在建筑布局方式的選擇層面,需要優先選擇大空間布局形式,并對管井和承重墻的位置進行合理化安排,增加住宅空間布局的靈活性和多變性,明確功能空間的布局分區。
(二)建筑立面設計
預制裝配式建筑的立面設計工作,需要利用標準化、模塊化、系列化的套型組合特點,對預制外墻板結構進行不同的裝飾,通過不同肌理和色彩的變化,來靈活的組建外墻構建,從而實現工業化建筑的整體立面效果。預制裝配式建筑外墻構建包括了混凝土材料的外墻板、空調板、門窗、陽臺等等,通過裝配式混凝土剪力墻結構外墻構件的裝飾,實現建筑立面結構的多樣化設計。
(三)構造節點設計
預制裝配式建筑結構設計的關鍵是對構造節點設計進行優化。由于預制外墻板的門窗洞口、連接縫隙等位置的防水處理較差,無法滿足建筑結構的裝飾效果和耐用效果。因此,在構造節點的優化設計過程中,要結合區域的氣候條件和自然環境,采用合適的防水材料進行構造節點的防水設計,從而滿足建筑結構的防水設計要求,提高建筑項目工程的實際使用年限和體驗使用效果。
四、預制裝配式建筑的發展前景
預制裝配式建筑是建筑行業工業化發展的主要體現,是我國建筑行業進行改革發展的重要標志。傳統的澆筑施工技術已經無法滿足社會建設發展的需求,再加上科學技術的創新發展,預制裝配式技術得以廣泛的應用發展,對建筑工程施工質量提供了根本保證。此外,預制裝配式技術在建筑項目工程建設施工中的應用,具有明顯的應用優勢,如應用了較多的輕質墻板材料,這不僅節省了實際人力資源和物理資源的投入,還增加了建筑空間結構的靈活性和自由性。或者這種施工技術提高了施工速度,對施工質量提供了根本保證,促使建筑企業獲得到更大的經濟效益。或者在建筑工程建設施工中不需要使用較多的施工材料和施工人員,增大了施工現場的安全程度和環保性能,滿足建筑異性需求。
隨著科技的發展,未來可以開發與預制構件管理類相關的技術平臺,滿足全國各地不同地區之間信息匯總分類,預制構件設計與加工更加靈活方便,讓預制構件真正的像“商品”一樣實現自由流通,更好的發揮節能節材的作用。此外,現階段我國建筑市場中,大部分商品房交付標準仍處于毛坯階段,用戶入住后仍需要自行裝修,大大增加了建筑垃圾的產生,增加材料與經濟的投入。未來我們應該大力推行建筑全裝修,可以根據業主推出不同的風格選擇,房地產開發者可以根據業主需求,將內裝設計納入裝配設計當中,避免不必要的建筑垃圾與浪費,實現建筑行業綠色可持續發展。
五、結語
綜上所述,我國科學技術的創新發展,促使預制裝配式技術在建筑行業中得以廣泛的應用。基于此,為了提高預制裝配式建筑結構的施工質量,施工人員要在掌握和學習預制裝配式建筑設計技術的同時,不斷提高自身的綜合素質能力,通過不斷的突破和創新,來推動建筑行業的穩定發展。
參考文獻:
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DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.02.097
傳統的混凝土建筑大都采用現澆模式,此種施工方法有能耗大、污染高、材料利用率低、施工技術落后、成本大等諸多方面的問題,而且在工程建筑中如果調度不當會影響工程進度,因此與當前經濟環境下的發展理念逐漸偏離,為此,預制裝配式混凝土住宅逐漸成為當前發展的必然趨勢。
1 預制裝配式混凝土住宅設計
1.1 結構設計
要進行裝配式混凝土住宅結構設計首先要根據實際環境、使用需求、還有設計要求進行構件拆分,因此對構件的數量、質量、型號、受力強度以及使用性能要進行合理的分析,必要的時候要進行力學的試驗性確定,以保證選擇的科學性,構件拆分不但影響著后續的設計還影響著工程的施工,一定要科學合理。完成構件拆分之后,我們進行裝配構件節點設計,把裝配構件之間、裝配構件與現澆結構之間通過裝配節點實現連接形成結構整體。
1.2 建筑設計
預制裝配式住宅在建筑設計上要根據實際情況配合結構設計進行。設計要保證結構設計的外立面美觀統一,盡可能的將結構設計中存在的PC構件產生的不勻稱性消除掉,遵循原則如下:
(1)保證平面功能,采用線條進行劃分、顏色上的對比、凹凸韻律的變化、紋理細節上的彌補等手段對 PC 構件進行劃分,塑造出富有一定變化韻律的立面效果。
(2)滿足立面變化的同時要保證PC 構件的使用性能、成本可控、施工技術可行。
(3)線條要布置合理,最好層層布置,防止因布置不合理產生PC 構件種類多變,增加工作難度。
2 預制裝配式混凝土住宅施工
2.1 整體施工前準備
預制裝配式混凝土在結構施工中,要根據設計需要提前做好模具生產廠家、預制構件生產廠家的選擇,確定構件臨時支撐體系、預埋件和窗框的選定等相關準備,除此之外就是常規的施工準備,務必做到精細到位。
2.2 進行構件運輸車輛選擇、堆放場地和運輸道路修整
構件運輸車輛要根據構件的長度、寬度、高度、重量進行合理選擇,除此還要根據安全運輸的相關規定和現場的實際情況確定,一般情況下所運輸構件的裝載長度不得超出車廂 2m 以上;構件的裝載寬度不得超出車身寬度;構件的高度從地面起不超過 4m;運輸構件的重量不得超過汽車最大載重量。在進行場地道路布置時必須明確構件的進場路線,道路凈寬不得小于 6m,運輸車輛通過時距道路邊緣不小于 0.5m,并且要根據運輸車輛的回轉半徑在道路轉彎處的內側鋪設鋼板,如果遇到特殊情況要和道路管理的有關部門進行協商解決。
2.3 起重機的確定
裝配式混凝土構件的吊裝需要特有的施工流程和現場平面布置。施工流程有構件吊裝、支撐體系安裝拆卸及關于構件間如何結合的施工,在施工中盡量最大限度地發揮起重機械的工效。起重機械選擇依據構件的數量、重量、施工過程、施工環境、施工半徑、構件位置、吊具重量、塔吊位置等因素確定。
2.4 合理進行施工階段劃分、節點控制、構件安裝順序確定
裝配式混凝土結構施工階段劃分根據1d 內構件可能安裝的數量確定,還要考慮實際的環境影響和澆筑量是否滿足施工使用量以及建筑間是否有伸縮縫,控制好時間節點,明確預制構件的安裝順序,結合工作人員的工作效率和設計時對施工的特殊要求進行確定。
2.5 標準層施工步驟的確定
合理確定施工順序和標準層工期,以 7d 一個標準層為例:第 1 天,進行放線和外腳手架的加高;第 1~3 天,剪力墻配筋、模板;第2 天,進行墻體部位裝配式混凝土安裝;第 2~3 天,梁、樓板進行支撐、支模;第 2~4天,梁配筋;第 3天,進行裝配式混凝土樓梯部位安裝(1 層樓下);第 4~6天,樓板配筋施工;第 5 天,進行裝配式混凝土陽臺部位安裝;第 6 天,根據實際情況進行塔吊提升,同時進行澆筑前檢查;第 7天,混凝土澆筑。
2.6 預制構件的支撐
預制構件和現澆結合部在形成的初期對外力荷載的承受能力較低,為了防止構件位置在側壓力的作用下出現偏移而影響整體結構的穩定性,我們要對其結構進行支撐。現澆混凝土的最大側壓力=混凝土密度×新澆筑混凝土高度,可以用對拉螺栓承擔該側壓力。
2.7 預制構件的預制施工
按設計要求對預埋件在預埋安裝前進行抗拉拔試驗;預制施工時要保證預埋件的位置要求,如果鋼筋與預埋件定位發生沖突,可適當挪動墻體配筋,范圍在-10~+10 mm;要保證預制構件施工后,表面光滑無破損;對內側與結構相接面做均勻拉毛處理,拉深4~5 mm;預制構件脫模標準是達到混凝土抗壓強度設計值的75%且不小于15 MPa;要防止預埋螺栓孔灌入混凝土,并在成型后填塞柔性泡沫棒;在預制疊合板與現澆層接合面做成凹凸差不小于4 mm的人工毛面。
2.8 預制構件的安裝工藝
預制件的安裝工藝為:放線抄平鋪找平灰餅,準備工具鋪灰起吊、就位臨時固定脫鉤、矯正塞水平縫(預制件下)梳整預埋鋼筋焊接豎縫支模整體澆筑與預制件相連的梁、柱預制件頂部抄平預制件頂部鋪找平灰餅鋪灰預制件上部梁及柱澆筑。
3 結束語
預制裝配式混凝土住宅設計美觀,注重品質,施工過程環保節能,高效優質,是當代住宅產業化和建筑工業化形勢下的創新產物,發展預制裝配式住宅是大勢所趨。結合實際情況將預制混凝土住宅從設計到施工全方位優化,形成產業化的縱深化發展,刻不容緩。
參考文獻:
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裝配式住宅作為我國建筑行業應對住宅建筑需求的一個主要措施,在我國的住宅工業化發展過程中逐步確立起來,成為當前的住宅工業化建設的關鍵方式。裝配式住宅具有傳統的住宅建設方式所不及的諸多優勢,近年來受到了國家各個建筑企業的青睞,為住宅建筑的工業化發展提供了諸多的助益。本文從裝配式住宅和住宅工業化的角度出發,通過分析這兩個方面的相關問題,談論了通過建設裝配式住宅以推動住宅工業化建設得以實現的建議,希望對相關的住宅建設人員有所啟示。
一、裝配式住宅和住宅工業化的相關問題分析
改革開放以來,隨著我國經濟的大力發展及人民生活水平的逐步提升,人們對于住宅建筑的需求不斷增加,國家為了應對人們急遽增長的住宅需求,自二十世紀八十年代以來就開始慢慢著手推動住宅的工業化建設。而到2010年為止,裝配式住宅作為住宅工業化發展中呈現出來的一種事物,開始在國家建筑行業工作中確立起來。
裝配式住宅是作為住宅工業化的建設產物和關鍵環節而存在的,在長期的發展過程中,我國已經逐漸形成了以輕鋼結構為主,輔以木結構和輕鋼-木結構、輕鋼-鋼結構等的裝配式住宅建設體系。而這種裝配式住宅從含義上來講,就是指以這些鋼結構、混凝土結構、木結構等作為基本的建筑構件而建造的一種住宅。而且,這種住宅中的非受力建筑構建以及建筑配件,諸如內、外墻板以及室內的廚衛設備等,都是提前在工廠中生產,建設人員只需要在施工現場將這些部位進行組裝,便可建造出一棟完整的住宅建筑。
而住宅工業化則是作為住宅產業化發展的一個核心環節而存在的一項工作,它與住宅設計的標準化、住宅生產經營的一體化、住宅構件生產的工廠化及住宅協作服務的社會化四個方面一同構成住宅的產業化。建筑企業通過對住宅建筑實施工業化的建設,可以極大地提升住宅建設的裝修工作的精細程度,從而推動住宅建筑精裝修的發展。可以說,住宅建筑的工業化發展程度直接決定著住宅產業化發展的水平,對住宅的產業化發展發揮著極大的影響。當今時代,我國的住宅工業化建設在裝配式住宅不斷發展的過程中,已經取得了極大的進展。
我國傳統的住宅建筑建設方式長期以來處于一種粗放型的建設及經營管理狀態中,為建筑行業造成了極高的能源消耗,并產生了諸多的建設垃圾,嚴重地影響了我國經濟的健康發展以及生態環境的有效保護。而住宅建筑的工業化建設則能夠推動住宅建設的精細化發展,從而在最大程度上使這些問題得到解決,還可以實現建筑行業建設效益的有效增長。但是,這些工業化建設效益的實現還都需要依賴于裝配式的住宅建筑的建設才能夠得以實現。因此,我國建筑企業必須采取措施以推動裝配式住宅建筑的發展,同時提高住宅建筑工業化的建設程度。
二、裝配式住宅和住宅工業化發展的幾點建議
住宅工業化建設是住宅產業化的核心,而裝配式住宅建設又是工業化發展的關鍵,因此,當前時期我國的諸多大型建筑企業都在致力于實施裝配式的住宅建設工作,力求通過推動住宅的工業化發展以實現自身經濟效益的有效提升。但是,目前我國的裝配式住宅建設以及住宅的工業化發展仍然面臨著諸多的問題,推動這些問題的解決,是實現二者順利發展的必要保證。本文下面就談論幾點推動住宅工業化建設以及裝配式住宅發展的建議:
1、調動政府在此項工作中導向作用的發揮
我國的住宅的工業化建設不僅關系到整個建筑行業的經濟效益,還直接影響著全體人們的居住需求,這項工作的實施甚至會對整個建筑行業的生產與經營的方式造成徹底的變革。因此,要實現裝配式住宅的有效建設,并推動住宅建設的工業化建設進程,就必須調動政府在此項工作中的作用。我國政府中相關的建設部門要對國家各個地區不同的住宅建造需求,以及住宅建設條件進行科學合理地系統分析。然后,國家還要制定一些具有針對性的住宅工業化的技術以及經濟政策,并針對裝配式住宅的建造工作來開展建筑構建以及其他部品的統一的專業化的生產、管理及安裝,推動建造工作的協調高效運行狀態的實現。此外,國家還應該加強對于技術、人才以及產品的設計與生產等的投入,為我國實施住宅工業化建設提供技術和人才等的支持。
2、調動建筑行業對于此項工作的全面參與
裝配式住房以及住宅的工業化建設需要各個建筑企業對于不同建設部件的高效率的協調生產,我國的大、中、小型的房地產開發及建設企業通過協調資金的流通以及合理配置各項生產工作,能夠及時有效地推動工業化生產的完成。而在我國諸如萬科集團的大型房地產企業畢竟占少數,要推動住宅建設的工業化發展,還必須積極地調動中小企業對于此項工作的參與力度,這樣才能夠實現建筑行業對于住宅工業化建設的全行業的參與。國家要推動中小企業在住宅建筑的工業化建設中的參與,就必須通過實施優惠措施以帶動中小企業與其他大型建筑企業之間的鏈接。比如,國家可以對中小型的建筑企業實施必要的銀行貸款以及土地優惠政策,并為其減免稅費、調整審批程序等,為中小企業的發展營造良好的環境。
3、構筑系統高效的住宅工業化建設產業鏈
裝配式住宅的建設主要依靠于不同建筑構建的生產,這就要求國家在推動住宅的工業化發展的過程中,必須將建筑企業作為建設的核心,幫助建筑企業構建一條系統高效的產業鏈,使建筑企業能夠實現建設研究、建筑設計、構建預制以及具體施工等各個環節的專業化工作模式的實現,推動我國建筑全行業由傳統的建筑建設向現代化的工業化住宅建設的轉型。而且,國家還可以在建筑行業內大規模地推行此種產業鏈的生產模式,為國家住宅的工業化建設培養一批高效的專業的建筑企業。此外,國家還應該著力強化產業鏈中的技術研發工作,調動房地產開發單位以及各級科研院校和建筑設計施工等各個環節對于建筑建設工作的技術研發,爭取為裝配式住宅的建設提供高性能的建筑構件,使我國的住宅工業化建設水平實現切實有效的提升。
三、結語:
當前時期,推動我國的住宅建筑的工業化發展,已經成為建筑行業不可扭轉的一種趨勢,而住宅的工業化發展也必將為我國的建筑事業的發展帶來諸多有益的變革。因此,我國的相關建設部門必須發揮政策導向作用,調動建筑企業對于住宅工業化建設的全行業參與。而且,國家各建筑企業也應該主動地致力于推動裝配式住宅的建設,力爭通過推動住宅建筑全面高效的工業化建設以達到對建設效益地提升。
參考文獻
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某市規定城市外環線以內一切與新建民用建筑原則相符合的建筑,都需要采用裝配式建筑方式,并且裝配式建筑比例逐漸提升,實現了綠色建筑的目標。如今,裝配式建筑與節能改造已經成為重要的發展趨勢,這在提升城市環境質量,推進綠色建筑方面有著積極意義,需引起高度重視。
1 工程概況與施工關鍵技術探究
1.1 工程概況
本文所研究的工程,占地面積約為11270m2,總建筑面積約為19623m2。其組成主要由10-15層的高層住宅樓,加之由多棟一層配套用房所組成。
1.2 施工關鍵技術
施工關鍵技術主要表現在以下幾個方面,即:
第一,墻板類型與構造。蒸壓輕質加氣混凝土板主要指:利用水泥、石灰以及砂作為原材料,加之采用防銹處理的鋼筋網片,經過高溫、高壓以及蒸汽養護等,對其表面進行加工,最終制成蒸壓輕質加氣混凝土板材,將其用在裝配式住宅建筑設計當中。
第二,表現在墻板特點方面。墻板特點主要表現為自重輕、保溫性能以及隔聲性能、便于施工等各個方面。而自重輕則為:干密度范圍在0.5-0.55g/cm3之間,這約是黏土標準磚的四分之一左右,與空心磚相比,約是其三分之一左右。ALC板容重輕,具有B04等級;在保溫性能方面,ALC板內存在較多的微小互不貫通的空隙,與普通的混凝土保溫、隔熱性能相比,其要遠遠的超出10倍以上。ALC板擁有較小的導熱系數,同時熱傳導比較慢。ALC板是一級耐火材料,耐火溫度可達700℃。為此,該材料不僅擁有較好的保溫性能,同時隔熱性能也處于最佳的狀態,如果厚度合理,那么不僅能夠用在保溫高的寒冷地區,同時還能夠用在那些具有高的隔熱要求的地區,這能夠在極大程度上滿足節能標準要求;在隔聲性能方面,該種材料主要是一種多孔材料,由大量的均勻、互不連通的微小氣孔組成,隔音性能很好。實踐表明,由100mm厚的ALC板平均隔音量在40.8dB;另外,該種材料也能夠方便施工。利用該種材料,在施工期間可以對其任意開槽,寬度方向需要在300mm以內進行切割,立方體的抗壓強度需要大于4MPa,單點吊掛力要大于1200N。作為一種非承重維護結構材料,能夠完全的滿足在各種使用條件下對板材的抗彎與抗裂等方面的要求,屬于一種輕質的高強度維護結構材料,更加適合標準化與工業化的生產,擁有專用的連接件和配套體系,擁有極高的安裝效率。
2 安裝與節點處理研究
在裝配式住宅安裝與節點處理過程中,尤其在安裝過程中需要高度重視施工安全問題,需要保證能夠按照安裝方案和安全專項方案實施相關工作。拼縫主要采用砂漿填縫的方式,其節點主要有幾個類型,即:
第一在外墻板和梁連接節點方面。雙層ALC板與保溫層相互使用,將這兩者用在外墻保溫施工方面能夠取得一定的成效。那么在施工中,首先需要對室外一側的ALC板進行安裝,應用卷揚機將其提升到安裝樓層高度,通過纜風繩將其拉近到安裝的位置上,固定L型勾頭,將其固定在型鋼梁下翼緣外側的通長焊接在角鋼上;與此同時,在保溫板鋪設的過程中,還需要將其密實填充;之后需要對內側的ALC板進行安裝,在墻體內側連接ALC和L形構件,在擰緊固定以后,再將最后一層的L型構件擰緊加固,使其能夠處于焊接牢固的狀態。
第二在保溫外墻板和柱連接節點方面。雙層ALC加保溫層,主要被應用在外墻保溫墻體施工方面。和鋼柱連接的地方,需要在外側ALC板安裝固定以后,之后將連接件插入到兩塊板之間的縫隙當中,之后將其擰緊固定,并將T形節點焊接在鋼柱上,之后將保溫板鋪設到其中,最后安裝好內層的ALC板。
第三在外墻板和樓板的連接處。單層的ALC板,主要用于在那些保溫要求較低的外墻圍護墻體施工方面,其安裝順序與單層的ALC板外墻板和梁連接相比,要多一道箱形柱轉角處的安裝工序,轉角ALC板材應用后,與相應構件連接,并將其和鋼柱焊接在一起,連接ALC板自攻螺釘,使其最終形成相應的T形連接形式。通常墻面構造層的施工順序為:首先要完成外側的ALC板安裝工作以后,布置卡件,將構件與ALC板連接,并且將其固定下來,之后將保溫板安裝好,再放置好卡件,內側的保溫板材還需要進行高質量的安裝,這與吳山,霍永剛在《預制裝配式混凝土剪力墻接縫連接技術研究進展》一文中的觀點有著相似之處。最后連接各個部分構件,使室內建筑節點的質量更加符合相關規定標準要求。
3 結語
如今裝配式住宅建設已經成為重要的建設形式,這在保障住宅建設質量方面有著積極意義。本文主要通過兩個重要方面明確,某城市在住宅建設方面已經向裝配式建筑方向發展,并取得了一定的成效。本文主要以某城市住宅建O為例,研究了該城市住宅建設的工程概況與施工技術要點,同時也明確了安裝和節點處理相關技術。相關工作人員必須重視相關數據的收集,確保其擁有精準性特點,并能夠為裝配式住宅設計提供有力的保障。
參考文獻
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做好高層裝配式住宅立面設計事關人們的生命財產安全,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件和構件安裝節點。在生產高層裝配式住宅過程中,拆分設計是保障預制構件能夠同整體建筑設計方案聯系到一起的重要環節。應當將建筑的平面設計和立面設計相結合,不僅對建筑內部進行拆分,同時也要將陽臺和外墻板等構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條件和經濟條件考慮進去,尤其是不能拆分難度較高的預制構件,根據整理立面的造型進行全預制和疊合式構件的選擇。
1.2構件的標準化
若建筑水平達不到一定的標準,那么標準化構件將會占構件中大部分的比例,同時使立面形態受到限制。在裝配式高層住宅中,結構體系部分如預制梁柱、預制剪力墻、預制樓板等構件適合大批量標準化生產。處理好構件細節的設計,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,那么非標準化構件就將得到大量使用,其定制化就是主要特征。現代制造業促進了批量小品種產品的生產,目前制造業以信息化為特征,其精細化和靈活性的模式特點也都追求差異化的產品,這推動了非標準件的運用。
1.4質量得以保障
建筑構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的轉包形勢得到有效遏制,從而保障建筑物的質量。進行裝配式住宅構件生產的車間大多是流水線形式,生產作業中采用信息化和自動化的方式,機械設備控制著整個生產環節,這對改善傳統建筑模式中隔熱效果以及生產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,應當保留傳統建筑以及具有區域文化特色的部分,同時還應當提供先進的技術支持。應當采用技術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構采用的主要方式為剪力墻結構,其適用性極其廣泛。當前社會主要的建筑框架結構形式仍然是整齊規整的形式,約束造型新穎和奇特的建筑物,從而呈現出現代住宅建筑獨特的風格特點。
2.3遵循因地制宜、協調發展的原則
在進行立面設計的過程中,必須充分了解當地經濟發展水平,不能天馬行空,設計出特別超前或者相較于當地經濟水平落后的建筑。在設計過程中也要對當地生產工藝、生產技術相結合,保證施工正常進行,解決質量問題。人們對建筑住宅使用過程最關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、內斂以及具有較高私密性。同時要根據地形、地勢以及氣候條件等因素因地制宜,堅持人與自然統一的原則。
2.4符合城市規劃
符合建筑規劃是對高層住宅建筑最基本的要求,只有建筑的輪廓、色彩以及布局規劃都能適應當地城市規劃時,才能夠形成統一的建筑風格,保證其適應城市發展需要。現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化
為客戶創造一個良好的居住環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或大的調整,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調統一。結合傳統的布局模式,優化空間布局,同時提升建筑性能。
3.2平面組合形式多樣化
引言
預制裝配式建筑(prefabricatedconcrete)即PC建筑,是通過工廠化生產構件,經過養護、運輸、吊裝、連接、與現澆段結合等步驟形成的混凝土結構。預制裝配式建筑是未來建筑工業化的發展方向,符合綠色建筑的理念。預制裝配式建筑在我國仍處于發展的初期階段,與傳統的現澆結構建筑存在較大差異,其設計、施工也與傳統建筑截然不同,至今仍沒有國家標準規范指導,施工作業人員缺乏經驗。本文以上海市內環第1個預制裝配式住宅建筑為例,對預制裝配式建筑的設計施工一體化進行分析研究。
1預制裝配式建筑特點
預制裝配式建筑與傳統現澆混凝土建筑相比有如下特點。1)結構深化設計需要對建筑結構進行構件拆分,構件拆分需要綜合考慮設計、施工、吊裝、運輸、施工場地布置等因素。機電管線、線盒需預埋預設在預制構件中,到現場后直接對接安裝。2)構件工業化生產,生產模具重復使用率高,構件尺寸精度高,達到清水混凝土的效果,預制構件甚至能根據設計需要在構件表面印出清水花紋。3)構件在工廠中預制,后運輸到施工現場直接吊裝施工,方便快捷。最大程度減少現場濕作業,減少對環境的揚塵、噪聲等污染,減少現場施工作業人員配置,在城市市區內施工有明顯優勢。4)預制構件與現澆構件結合的現澆節點受力復雜,是設計施工的關鍵節點,鋼筋排布密集,在后期存在漏水隱患。預制裝配式建筑的以上特點導致其設計、施工相比傳統建筑有其自身特性,并且兩者相互影響,因此單獨研究預制裝配式建筑的設計、施工存在片面性,不利于其發展,需對預制裝配式建筑的設計與施工進行一體化研究,使預制裝配式建筑的設計與施工相互配合、相互促進,優化提高,為建設項目增值。
2預制裝配式建筑設計
2.1聯系現場實際的結構深化設計
現階段開發商為加快資金回籠,不斷壓縮項目周期,而預制裝配式建筑在建筑施工圖完成之后仍需對建筑進行構件拆分,進行結構深化設計。構件拆分的大小、質量、形狀,直接影響到現場材料堆放的布置、施工臨時道路的設置、吊裝的選擇、塔式起重機基礎的設計等。在施工方案總設計中需考慮施工現場實際情況,并在可行的情況下進行優化,尤其在施工場地狹小的城市核心區域。因此預制裝配式建筑的結構構件拆分深化設計需與施工單位緊密聯系,并在前期總體設計中考慮運輸、施工難度和成本等。
2.2考慮全施工過程的受力設計
預制裝配式建筑構件在工廠內生產,經過養護,構件強度達到要求后運輸到施工現場,再通過吊裝安裝到位。構件在成為結構的一部分前需要經過運輸、翻身、吊裝等多個過程,出現多種不同的受力形態,這些過程均需通過預埋在構件內的球形鉚釘實現。因此構件拆分及設計過程中不僅需考慮構件在建筑結構中的受力還需考慮生產施工全過程中構件的受力。構件吊點的設置需考慮到構件重心位置、吊裝中的平衡、構件運輸過程中擺放角度等。以本工程中轉角飄窗設計為例:轉角飄窗屬于多維度異形構件,構件內存在大開洞,構件自重達9.7t,且構件重心位置不在墻身豎向范圍內,因此在構件上部設計了4個吊點,確保構件吊裝的平衡。考慮吊裝運輸過程中構件的受力,通過MIDAS軟件分析構件的應力分布,如圖1a所示。通過分析發現,轉角飄窗在吊裝過程中局部應力分布過大,需進行加固處理。通過研究采用3根槽鋼對轉角飄窗進行加固處理,加固后的應力分布如圖1b所示,應力集中明顯減弱,可以確保吊裝運輸的安全。
2.3機電管線設計
預制裝配式建筑中的機電管線與現澆結構中的機電管線施工存在較大不同,在現澆結構中機電管線通過預埋并直接整體澆筑在混凝土中,而預制裝配式建筑中機電管線需預先埋設于構件中,抵達現場后與現澆結構中預埋管線進行拼接,體積和質量巨大的構件在現場完成機電管線精確對接施工難度極大。因此機電管線設計需盡量避免埋設于預制構件中,本工程同時使用BIM軟件對現澆和預制構件部分進行建模,分析構件內部的管線排布、線管線盒的位置,確保機電管線能夠精確對接。
2.4利用預制構件特性完善建筑設計
預制構件為工廠化生產,尺寸精度高,表面整潔,能達到清水效果,且能夠預制出相應的花紋。在建筑設計過程中應充分考慮到預制構件自身優勢,減少建筑做法,減少現場濕作業。在本項目中,設計多處利用到了預制構件的特性,如在樓梯部分充分利用了預制構件的精度,安裝完畢后表面不再做面層處理,如圖2所示;墻壁后期做掛石材處理,墻壁取消了傳統的抹灰濕作業。
3預制裝配式建筑施工
3.1充分領會設計意圖
預制裝配式建筑在國內仍處于發展的初級階段,施工操作經驗不多,因此在施工過程中需充分領會設計意圖。構件作為一類特殊產品,在最終成為結構的一部分前需經歷吊裝、運輸、翻身等過程,而構件一旦破壞再生產需經過較長周期,將直接影響到整個項目施工工期,因此施工需要充分領會設計對構件受力分布的考量,防止構件在吊裝、運輸等過程中出現破壞。
3.2施工關鍵節點優化處理
預制裝配式建筑徹底顛覆了傳統的施工方式,施工中的吊裝作業、建筑做法等與傳統的現澆結構完全不同,施工中要充分考慮施工的各個過程優化。預制構件與現澆段間的連接是裝配式結構施工的關鍵,該節點受力復雜,鋼筋預埋較多。施工中需充分理解構件預留鋼筋與現澆段之間的連接關系,分層次完成鋼筋綁扎連接。現澆結構中窗附框位置經常存在漏水隱患,若預制結構后期再裝窗附框將同樣存在漏水隱患,因此在施工前與設計溝通研究,將窗附框在工廠中與預制構件一同澆筑完成,形成整體,避免后期存在的漏水隱患。3.3現澆段與預制段節點處理預制構件與現澆段連接處是關鍵節點,因為混凝土澆筑時間不同,存在施工縫且收縮不一致,存在滲漏隱患,同時也是結構連接的薄弱環節。為避免后期出現滲漏情況,本項目在預制構件的上部和下部分別采取了不同的方式進行節點處理。為方便構件堆放,構件下部設計為拉毛平面,構件吊裝完成后在構件外側采取3道防水措施,如圖3所示,從外到內依次為220mm防水卷材,13mm厚耐候膠,20mm×30mm橡膠條。在構件的內側采用預制構件上部留有預留縱筋和箍筋,施工中無法采用上述3道防水措施,通過與設計溝通研究,將構件上部設計為凹槽形式,如圖4所示。在與現澆段鋼筋綁扎后采用防水混凝土澆筑,凹槽的設計不但可以防止水流向內側,還能有效增強節點連接。
4結語
預制裝配式建筑在國內仍處于發展的初級階段,在進一步摸索前進的過程中,設計與施工一體化協作,可以有效地促進設計、施工的優化提升,為建設項目增值。通過本工程的應用研究,在結構深化設計中聯系現場實際、綜合考慮施工全過程中構件應力分布、機電管線設計優化、利用預制構件特性等對設計施工有極大促進作用。同時在施工中充分領會設計意圖、做好成品保護、優化關鍵施工節點等可有效地促進生產效率,提升工程質量,提升經濟效益,促進預制裝配式建筑的發展。
參考文獻:
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近年來,我國鋼產量急劇增長,嚴重供過于求的狀況使鋼鐵企業需要另辟新徑其中建筑市場用鋼量潛力巨大。鋼結構工業化住宅體系可以為建筑業和冶煉鋼鐵行業找到一條新的出路。
隨著國家城鎮化的推進,我國建筑行業迅猛發展,但是建筑施工仍是現場是濕作業模式,建筑質量通病多、資源消耗高、生產效率低、舒適程度低等問題。國務院辦公廳在十三五計劃中關于大力發展裝配式建筑的指導意見,因地制宜發展裝配式混凝土結構、鋼結構和現代木結構等裝配式建筑。力爭用10年左右的時間,使裝配式建筑占新建建筑面積的比例達到30%。2020年,全國鋼結構用量比2014年翻一番,鋼結構設計、施工、檢測監測等關鍵技術總體上達到國際先進水平。在國家政策的影響下和對鋼材市場的宏觀調控,大力發展裝配式鋼結構住宅是大勢所趨和行業共識。
1 簡述鋼結構別墅的優點和面臨的挑戰
鋼結構與混凝土結構建筑相比,工廠制作質量可靠,尺寸精確,安裝方便,P與相關部品配合,提高住宅的工業化和商品化水平。鋼結構別墅具有基礎造價低,能適用的地基范圍更廣,且鋼結構體系抗震性能好,重量輕、強度高,鋼材的勻質性能好,結構布置靈活方便,在使用過程中易于改造且給人帶來舒適感等優點,使得鋼結構別墅深受廣大用戶的喜愛,具有廣泛的市場應用前景。鋼結構別墅另一個顯著優點是,鋼材可回收利用,如納帕溪谷別墅就是一個顯著的案例,別墅位于北京小湯山建設于2002年,此項目已經建成15年之久,因業主要求改變戶型,部分要拆除重建。通過觀察住宅的內部,鋼材和螺絲連接件沒有任何銹蝕,拆除的鋼材100%可以回收利用。
別墅作為高檔住宅,對科技的需求應當要高于普通住宅尤其是在生態、環保、節能設施配備等方面。正是由于別墅設計有著這樣、那樣的問題存在,所以有必要進行結構上的創新,自然地形各不相同,在實際設計中,可能會遇到更為復雜的情況。因此鋼結構別墅因其自身的諸多優勢可以非常好的契合別墅住宅的特殊需求,因此需要進行研究和推進。鋼結構住宅無論是建筑設計或是結構設計理論上均較為完善成熟,但是別墅產品差異性大,客戶大多要求獨特性,因此使得設計工作量加大,產品標準化程度低,成本提高。
2 基于ERP系統和互聯網的鋼結構別墅生產模式
ERP系統(Enterprise Resource Planning)是以市場和客戶需求為導向,實現管理結構扁平化,使生產組織更具有合理性、計劃性、靈活性,快速響應客戶要求,提高企業的應變能力,幫助企業減少庫存,加快資金周轉,縮短產品生產周期,降低成本,提高客戶服務水平。從而提高企業決策的效率與準確性,改善企業的整體運作。隨著市場經濟的不斷發展,市場需求呈F出多品種、小批量、隨機性的特征,而且質量要求高、交貨時間緊、價格要求低、同種產品訂貨的重復性低。需求和競爭環境決定了庫存式(MTS)生產已不能適應新的要求,制造企業必須采用訂貨式(MTO)來優化生產運行模式。
對于鋼結構別墅,廠家完成標準化、模數化設計,提品供消費者選擇并自由組合,買家通過互聯網等方式進行預先下單,提出對建筑的要求和設想。隨后,企業建筑師和結構工程師根據需求,制定出和用戶要求相適應的建筑設計圖紙,建筑方案要充分考慮到吊裝、安裝和連接的便利性,做到標準化和個性化的統一。從而再進行工廠預制。在項目開始之前,一定要做好進度計劃表,雖然進度表細目劃分不一定準確,各個階段的工期也不―定和實際相符,但是有了一個時間規劃框架后,可以很容易通過計劃工期和實際相對照,發現工期不符或延誤的地方,并根據實際完成的項目進度進行實時的調整。
3 工廠預制和現場裝配采用實時監控
鋼結構所有構件均可工廠制作、現場拼接安裝。進行工廠預制、現場裝配時,可采用實時監控,將工程進度、是否偷工減料等信息,同步反饋到管理者和購買用戶處。隨著物聯網概念的興起和自動識別技術的迅猛發展,面向制造過程的實時信息采集方法和動態優化技術得到了發展。結合無線射頻識別技術,設計了實時操作引導、工序間協作生產、任務隊列優化三種服務為預制和裝配過程提供導航。
同時建議采用模塊化可移動鋼結構房屋。設計時將房屋系統設計成由若干標準化的模塊組成,每個模塊應該是包含內外裝修和水電管線的全裝修單元。如寶鋼集團在2011年9月26-28日世博會主題館展會上建造了一棟“鋼結構房屋”,以此來展示寶鋼在低碳、節能、環保和創新方面所做出的成果。由于世博會主題館的場地和時間條件的限制,實現了在48小時內完成房屋的建造,并且沒有對現場的地面和周邊環境有任何的破壞。鋼結構模塊融合了房屋結構、室內裝修和衛浴設備(洗手臺、馬桶和浴缸),每個模塊都是一個功能齊全的居住空間。
4 結語
實現用戶型引導的生產模式可以減少庫存,節約成本,提高服務質量。利用鋼結構的諸多優點,鼓勵選擇鋼結構住宅,建造輕鋼型別墅。采用預先選擇戶型,提前設計好圖紙,考慮到每一個模塊,包含內外裝修和水電管線的全裝修單元在現場可快速進行裝配施工。完成高效率、低污染、綠色環保型建筑。
參考文獻