关于突破建筑工业化个性化的讨论与设想

发表时间:2016/1/18   来源:《工程建设标准化》2015年9月供稿   作者:崔国静1 郑愉2
[导读] 1.陕西建工新型建材有限公司2.西安航天神舟建筑设计院有限公司,陕西,西安 本文针对于仿古式建筑、别墅,从建筑设计、结构设计方面探讨这些建筑在建筑工业化方面对个性化、复杂化的突破与设想。

崔国静1  郑  愉2
  (1.陕西建工新型建材有限公司,710016)
  (2.西安航天神舟建筑设计院有限公司,陕西,西安,710075)
  【摘  要】近年来,随着社会科学技术的发展和环保意识的增强,绿色建筑概念随即提出,建筑工业化概念也由之兴起。建筑建造工业化是由现在半手工半机械的建造方式,转变成一种工业化的生产方式,是建筑建造方式的变革。建筑工业化建筑方式相对于传统建筑方式有很多优势,例如节水、节能、节电环保,但PC化大部分建立在规格化,模数化和标准化的基础上,重复元素多,个性化不突出,难以适应建筑的复杂化和艺术性,使建筑的艺术性发挥受到限制。
  本文针对仿古式建筑、别墅从建筑设计、结构设计方面探讨建筑工业化对个性化、复杂化的突破与设想。
  【关键字】建筑工业化;个性化;仿古建筑;别墅
  1.建筑工业化介绍
  所谓建筑工业化是指通过现代化的制造、运输、安装和科学管理的大工业的生产方式,来代替传统建筑业中分散的、低水平的、低效率的手工业生产方式。目前主要集中在住宅方向,并从住宅方向入手。
  建筑工业化建筑方式相对于传统建筑方式有很多优势。构件工厂化生产减少了建筑材料的浪费,减少了现场湿作业量,减少了建筑垃圾的产生;同时也降低了现场水电用量,减少了施工噪音以及烟尘等污染物的排放,节能减排效果显著。以某集团某建筑产业化项目为例节水8.22%,节电16.73%,砂浆用量减少83.46%,木材用量减少69.57%,保温板用量减少49.35%,其他材料用量减少83.41%。预制构件生产提高了生产精度,使建筑裂缝、渗漏、空鼓这些质量通病明显减少。外墙保温、外装饰面在工厂加工完成,不仅减少了外立面的工程量,还大大减少了外装修的高危工作量,施工安全系数提高。另外现代化工厂规模化的生产方式,不仅提高了劳动效率,缓解了劳动力不足的压力,还改善了施工环境,对天气变化的制约不受影响,也缩短了施工周期,整体提高了建筑业、房地产业的建设水平和生产效率,带动了相关企业的发展。
  2.对建筑工业化个性化、复杂化的突破与设想
  建筑工业化是建筑产业革命的一种趋势,但它不是万能的,也不是完美的,也存在着一些缺点。PC化的缺点在于与个性化和复杂化的冲突上。目前我国的建筑工业化正处于起步发展阶段,技术发展不成熟,从目前的研究和实际工程运用来看,建筑工业化多应用于公租房,市政保障房或者建筑外立面较简单的商品住宅楼,PC化大部分建立在规格化,模数化和标准化的基础上,重复元素多,个性化不突出,难以适应建筑的复杂化和艺术性,使建筑的艺术性发挥受到限制。
  本文针对于仿古式建筑、别墅,从建筑设计、结构设计方面探讨这些建筑在建筑工业化方面对个性化、复杂化的突破与设想。
  2.1仿古式建筑
  “仿古”就是以现代的材料、技术和工艺建设有中国特色的传统建筑,同时适应现代化的使用要求,是旧的形式和新的科学技术两者有机的结合。一般用在风景名胜区某些特殊地段。〔1〕
  我国的古建筑历经数千年的发展,它以木结构体系为主,风格灵活,布局合理,装修精巧,具有适宜的建筑体量,具有极高艺术价值。传统的木结构形式所用木材质轻,易加工,规矩统一,建造灵活,形式多样,抗震性好,适应性强〔3〕。然而仿古建筑工程建设所需木材量大,施工环境差,而且木材易腐、易蛀和易燃等缺点,为古建筑的运输、建造及后期使用,维修带来很大的麻烦。近些年来,仿古建筑部分应用现浇混凝土,但现浇钢筋混凝土离商品混凝土搅拌站距离远,运输困难,使得现浇钢筋混凝土的应用也受到阻碍。因此在仿古建筑中使用预制构件将会大大减少现场施工作业,不仅在节省木材、耐腐、高强等方面大大进步,还使工程的施工环境,运输造价等方面得到改善。
  仿古建筑传统就是采用木结构构件连接组装,对仿古建筑构件进行预制生产也是对组装思想的传承。由于仿古建筑较一般建筑结构复杂,仿古建筑中预制构件一般可用于柱、梁的预制,对于面层处理上混凝土梁、柱可采用仿木纹装饰,也可采用木质假柱外装饰的方法,使得建筑整体感觉较为秀丽匀称,细节上也较为耐看。〔2〕针对仿古建筑传统大屋顶的特色, 对于非屋顶层,由于内部装修与现代建筑无较大差异,楼板可预制,提高工程预制率,减少现场施工量。
  2.2别墅群建筑
  别墅是居宅之外用来享受生活的居所,是第二居所而非第一居所。从建筑形式上看,别墅的外观形状也早已打破地域和国家界限,有中式别墅、欧式别墅、美式别墅等多种建筑风格,其特点在于风格多样化,造型美观,结构形式较一般建筑复杂。
  别墅预制不仅在于外立面装饰的预制构件开发,还应着重于别墅的楼板预制和梁柱预制,力求在保障结构安全力学性能的前提下,最大限度的提高预制率,实现建筑工业化的新突破。在广大农村,采用建筑工业化方式设计别墅,不仅能保证施工质量,还能解决农村自发建设、缺少设计,功能不足,空间闲置,生活品质低等问题,减少土地浪费,统一规划,有利于城镇农村的整体风貌规划。
  目前市场上常见的预制别墅,是采用H型钢以及彩钢夹心板,作为主要承重骨架和主墙体系统。外墙嵌套不同材质的板材,内墙嵌套内甲板,质感与普通房屋内墙无异,由此形成别墅外观的民用住宅。这种别墅造价低廉,安装便捷,抗震防风,耐热保温。但防火性能差,易腐蚀,建筑使用寿命受环境影响较大。 预制别墅思路一样采用标准化拆分设计思路,尽最大化拆分别墅墙板,因别墅层数有限,抗震性能足以保障。力求在不改变别墅建筑外观个性化的前提下,最大化统一模数拆分。

  某钢筋混凝土预制别墅完成图
  3.建筑设计及结构设计
  3.1建筑设计方面
  建筑设计中,对于别墅突破单一化的标准设计,应在建筑方案阶段就介入标准化设计的思想,以标准化和模块化为基础对整体通盘考虑,但并不意味着单一与呆板。通过部品的简单组合构成不同的功能空间。通过功能空间的不同组合,继而扩大到户型的个性化。通过色彩变化达到别墅的外立面及内部的新颖设计,打破建筑物呆板的边界轮廓和体量,使其与周围的地形、绿化和水体景观有很好的融合。仿古建筑多为参观空间,属大跨度,预制首先考虑梁柱预制及造型构件预制。
  3.2结构设计方面
  标准化拆分设计不是单纯的拆分,不同的结构形式,连接技术、结构拆分也不一定相同。结构设计考虑尽量采用大开间的结构布局,优化结构墙、柱和梁的布置。对卫生间、厨房等相对固定空间的墙体以及部分分户墙设置剪力墙,户内采用轻质隔墙或隔断对空间进行划分,方便未来户型内部空间的适应性变化。为增加空间变化的灵活性,应对客厅、餐厅等位置尽可能减少次梁布置。结构布置中,竖向承重构件及水平抗侧力构件应分布均匀,外围刚度稍有加强,使结构抗侧、抗扭性能良好。同时,尽量减少短肢墙,减少墙体转折等原因产生的边缘构件,使结构布置简单安全、经济合理(5)。
  拆分原则是满足规范,便于生产安装。拆分时需要考虑技术细节,对构件设计精细化拆分,并且使构造要与结构计算假定相符合;既要满足构件连接的等效原理,即PC化建筑的结构设计与现浇建筑没有原则上的区别,一般情况下是按照现浇钢筋混凝土设计好后再进行拆分,关键技术是在哪里拆分,拆分后的构件怎样连接,PC化的结构效应必须与现浇的结构效应相等。还要考虑建筑的要求、制作、运输和安装条件以及其他环节的协调原则。
  4.结论
  建筑工业化需以各种材料、构件生产基地为基础,一次投资很大;构件定型后灵活性小,处理不当易使住宅建筑单调、呆板;但建筑工业化有自己的优点所在。时代是个包容的时代,建筑工业化技术虽不能完全取代现浇技术,但会逐渐发展为建筑技术的一大分支。随着未来技术的不断成熟,新模式造价成本迟早有一天会低于传统模式。我们应该对建筑工业化有信心,并在更大的领域进行探索追求。
  (1)仿古建筑近年来建造率提高,市场地位不容忽视,在使用初期应逐步提高预制率 ,对建筑工业化个性化突破是一个挑战和发展趋势。
  (2)对于钢筋混凝土预制别墅的应用实例,国内已有先行企业,且获得的后期使用效果也令人满意,可扩大应用至农村城镇建设。建筑工业化梁板柱预制是最可行的,在不久的将来,一定会被大量使用。
  参考文献:
  [1]现代建筑技术在仿古建筑中的应用,高飞,南通市市政工程设计院有限公司,江苏南通 226006
  [2]钢筋混凝土结构仿古建筑的结构设计,刘 鹏,(泉州市市政园林古建筑设计院)
  [3]谈谈钢筋混凝土仿古建筑的施工,宋卫忠,(常熟古建园林建设集团有限公司,江苏常熟 215500)
  [4]仿古建筑技术创新与产业化探索王瑞良,吕俊杰,陕西建工第七建设集团有限公司,宝鸡, 721000
  [5]深圳市保障性住房标准化模块化设计研究,孟建民 深圳市建筑设计研究总院,龙玉峰 丁宏 颜小波 华阳国际设计集团建筑产业化公司
  基金项目:
  陕西省科技创新计划项目
  课题名称:
  《装配式混凝土剪力墙结构关键技术研究及应用》
  项目编号:2015KTZDSF03-05-03

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