装配式建筑发展趋势初探

来源 :安家(建筑与工程)上旬刊 | 被引量 : 0次 | 上传用户:SK_flyfox
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  摘要:为了缓解我国的建筑紧张等问题,实现中国建筑的绿色可持续发展,装配式建筑再次被人们关注。本文通过对装配式建筑和传统建筑的对比分析,列举了装配式建筑的发展优势。同时从社会、行业等角度探讨了对装配式建筑的社会需求,并对装配式建筑的突出问题提出了针对性的解决方法,借此分析和探讨了装配式建筑的未来发展趋势。
  关键词:装配式建筑、现状分析、趋势中图分类号:TU  文献标识码:A  文章编号:(2020)-06-239
  背景
  装配式建筑就是一种可以用拼接的施工方法建成的房屋建筑,通过使用由工厂加工的预制构件,运送到工地,再由施工工人装配起来。早在50年代,中国与苏联的合作下建设了很多大型的装配式项目,主要是工业建筑,基本都是采用装配式混凝土技术。然而,由于装配式建筑在防水保温方面存在许多问题。例如,部分房屋出现了渗水、渗漏、开裂、寒冷[1]等问题,不能很好的满足住户的日常需求。从那以后,装配式建筑的发展突然停止了。
  近些年来,随着市场经济的发展和中国建筑市场化的冲击,城市土地越来越稀缺,原有的标准化产品规格已经不能满足人们日益多样化的需求。装配式建筑再次出现在人们的眼前,并且迎来了巨大的发展期。
  1.装配式建筑的优势分析
  (一)改善建筑施工环境
  传统的建筑施工场地往往过于粗放,尤其是在夜间的建筑施工,对附近居民的生活生产具有较大的影响。而相比于传统的湿法作业,装配式建筑一般都是使用强度较高,材料密实性较大的拼接式结构,构件隔声量大于50 dB(A)[2]。这样对于一些工期紧张的夜间施工,就不会对附近的居民生活产生过大的影响。
  在传统的建筑施工过程中,最让人所诟病的缺点在于随着工程的推进,这样的施工场地往往会产生许多由于浪费或者施工废料照成的和可吸入颗粒物。由于建筑产生的漂浮的可吸入颗粒物,和建筑过程本身的建筑废料难以消除,并且建筑的施工周期往往不短,这样不仅不利于城市的绿色健康发展,也不利于施工工人和居民的身体健康。
  传统式建筑耗水量过大。我国建筑在水资源消耗上尤为突出,据不完全统计,建筑业占了大约全国的17%的淡水总量。施工现场生活用水占全部工程水资源总量的20%左右,项目施工用水约占70%,其他清洁用水等约占10%[3]。
  而装配式建筑则可以很好回避建筑施工中的耗水量大、施工污染等问题。
  (二)材料节约
  装配式建筑采用的是流水线生产的模式,按照一定的模具和规格打造,预留孔洞等,实际生产之后运输到施工现场,在现场由专业的工人施工而成,目的在于实现建筑上的流水生产[4]。
  相比较传统的建筑施工的现浇钢筋混凝土建筑,减少了施工过程中由于设计、人员失误等因素造成的施工材料的损耗,也降低了建筑施工中的能源消耗。
  (三)提高了建筑物防火、抗震、保温[5]性能方面
  装配式建筑作为新发展起来的一种建筑方式,另一方面的优势在于其采用的建筑材料。装配式建筑可以采用拼接式设计外墙,主要使用各种类型的高强度石膏隔热板、挂板等,建立石膏-隔热板-石膏式外墙。保证在室内温度较高的情况下,也能通过挂板和隔热板之间通风形成空气的对流,及时的降低室内温度。而石膏的这种热调节性质在发生火灾的过程中也可以起到很好的隔热效果。
  此外,高强度的石膏通过加设钢筋网等方法,可以满足较大跨度剪力墙对石膏板的强度要求,也可以提高墙体的整体性、耐久性。在地震中可以很好的转递较大震动中的能量,并且保持自身的整体性。
  (四)工程建设更加的高效化和多样化
  目前我国的的建筑在设计上多延续以前的设计风格,建筑的房屋布局多采用固定的格局,缺少对房屋整体布局的创新性。但是装配式建筑不同于传统的设计风格,它可以按照户主自身的要求对住宅进行大小分割,配置不同的墙体。
  在装配式建筑中最常采用的是PC式构件,即预备形式的混凝土构件。预制构件尺寸大小和构件自身材料的特性的标准化可以显著加快装配式构件的安装和项目施工进度,尤其是在目前对BIM软件的应用,更是大大缩短了建筑模型的建立时间。十几分钟做好一面墙、几天建好一層楼。建筑的剪力墙、楼板由工厂批量生产,在运送到施工现场,以“搭积木”的建造方式盖房子。
  2.装配式建筑发展的必然性分析
  2.1.劳动力因素
  近些年来,由于我国人口老龄化加快,年轻劳动力缺失,多年来为中国奉献基建力量的人口红利已经开始下降。有研究表明,中国青壮年人口的基本量在将来的几年内由原先的稳定状态转变为“负增长”状态[6]。
  对于建筑行业,劳动力的缺失意味着一个工程项目的人工成本大幅度上涨,原本传统建筑工程的用人模式不在适用于现在的社会环境。相比较而言,装配式建筑施工方式则可以很好的减小因劳动力缺失造成的建筑成本消耗。对于加工好的建筑构件只需要运送至现场,由少数的测量、装配、吊装工人现场进行搭接,减少其他工序的工人。比如DQ公司首次用预制装配技术组装长春地铁站时,在施工高峰期,就节省了大约80%的劳动力[7]。
  2.2施工工人的专业化趋势
  在目前的土木作业中,工人在操作中往往会吸入大量粉尘,现场作业使用的胶水等材料还会产生甲醛等有毒气体。但通过工业化的产品现场组装的模式,可以很好的保障了工人的健康和福祉。
  装配式建筑工程一般采用承包模式,一体化的管理,从混凝土预制构件的制造到安装全部由专业的施工工人完成,这也同样对建筑工人提出了新的要求——专业化[8]。在装配式建筑的主要工程阶段,对于远距离的装配式构件的运输、以及现场的吊装构件的装配、建筑拼接节点的加固和工程项目完成后的运营维护等阶段,具有施工员、安全员、质检员、等具备装配式建筑关键技术工种技能的高学问工作者和擅长装配式建筑技能型人才[9]。对于普通的建筑工人,同样也需要进行专门的技能培训,培养出适合装配式建筑的专业化工人。   2.3社会需求
  以火神山,雷神山医院为例,它们采用的是装配式钢结构,在国家的大力支持下,仅仅用了十天就完成了两所医院的施工和验收。在疫情的危难时刻,时间和效率尤为重要,而装配式建筑则显示了它在临时需要而时间紧迫的突发时件下优越性。
  在时代的发展下,网络信息发展迅速。而在建筑行业,BIM技术的全面运用,可以多人通过数字化网络平臺协同合作,共同创立BIM模型,进行建筑图纸的设计,解决装配式建筑中的问题,极大的提高了工程进度[10]。而这种信息技术的发展也是装配式建筑得以发展的前提,通过统一制定标准,技术交底,再到最后结构构件的组装,一体化的工程管理,可以很好的满足战略,临时简易办公和居住旅途等方面用途。
  3.装配式建筑的关键问题对应策略
  3.1装配式构件的运输问题
  装配式建筑的构件是由专业的加工厂家生产,再运送到需要的建筑场地。而现在最大的问题是对于装配式构件的高效物流体系尚未建立,不能很好的保证构件的及时供应,减少建筑构件的二次搬运,并有效的降低预制构件在运送途中的损坏率[11]。这样的运输问题可能会导致在一个装配式建筑工程中的运输成本和施工成本的大幅度上涨,以及影响施工进度。
  但是,随着3D打印技术在不断的更新升级,通过装有混凝土、水泥等可粘合材料的打印机,使用电脑对模型进行建立,一层一层打印出所需要的装配式构件,将计算机建立的模型变成实物。
  3.2渗、漏、裂、冷等问题
  装配式建筑的一个关键性要点在于如何摆脱由于安装导致的建筑物本身的装配间隙。而导致装配式建筑这些问题的原因一方面在于装配式构件的精度[12],而另一方面则在于构件的安装[13]是否合理。
  对于装配式构件的精度问题,可以运用CAD技术,优化建筑模型,对预制构件的各个节点进行优化处理,运用CAD精细化的处理模式提高设计精度,促进安装工作和预防土建之间的协同作业[14]。此外,对于预制构件的拼接缝,则可以使用一些新型的粘胶材料,随着技术的发展,专用于构建建筑的粘胶材料性能也会更加优越[15]。
  4.发展前景
  4.1国家的扶持和鼓励政策:
  根据国务院文件定义及各地市2020年的装配式建筑发展目标,为全国不同地区,不同省市的装配式建筑的发展划分了不同级别的建设指标。
  自2016年2月,中共中央国务院发布了《关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》,要求开展一种新型的建筑模式,增强对装配式建筑的扶持和鼓励政策。到2020年8月住建部、教育部、科技部等部门颁发《关于加快新型建筑工业化发展的若干意见》。我国在不断推进装配式建筑的发展,鼓励创新型建筑优化升级,加大对新型建筑项目的政策扶持[16]。
  4.2装配式建筑的技术支持
  科学技术往往是推动社会变革的动力,随着智能机器人、3D扫描打印、BIM技术[17]等信息数字技术的发展。可以预见未来的建筑也会更加的智能化,更加数字化。以BIM技术为例:在建筑工程中,从建筑设计、建筑优化、建筑模型的建立、安全问题的排查等,我们可以将众多信息技术综合应用在装配式建筑的各个环节。在此基础上,使得装配式建筑具有发展的根本性条件,推动以后的装配式建筑更加聚集化、细节化、数字化发展[18]。
  5总结
  目前,建筑物作为目前世界上最大的能源消耗体,迫切需要进行建筑行业的自我革命,改变原有建筑的建造方式,推动绿色建筑的发展,并结合信息化,智能化的发展,转变传统建筑思路,打造一个智能化——绿色的新型建筑群。而装配式建筑具有简易化、可装配化、绿色可持续等方面的突出优势,很好的契合了我国目前对于房屋建筑改革的策略,也缓解了我国土地资源问题紧张的局面。从未来来看,装配式建筑无疑具有巨大的运用前景和发展潜力。
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