装配式建筑关键技术分析应用

发表时间:2019/3/8   来源:《建筑学研究前沿》2018年第33期   作者:屈国开 杨斌彬
[导读] 提高人民居住的舒适性,为提高人民幸福生活指数做出贡献,为经济社会可持续发展奠定坚实的基础。
浙江中成建工集团有限公司  浙江绍兴  312000
  摘要:随着我国国民经济的发展,城镇化速度不断加快,为解决越来越多的城镇人口居住问题,保证经济社会的可持续发展,建筑业须转型升级。与发达国家及地区相比,我国建筑行业绝大多数采用现场浇筑制造,劳动生产效率较低,建设速度较慢,建设工期较长。通过对装配式建筑的发展现状及关键技术的研究,分析了现存的主要发展问题并提出相关措施及建议,最后阐述了装配式建筑未来发展的趋势及意义。
  关键词:装配式建筑;节能环保;关键技术;经济效益;社会效益
  
  
  引言
  大力发展装配式建筑是我国建筑业转型升级发展的必由之路,对国民经济建设具有重大意义,是贯彻节能环保绿色发展理念,实现建筑业现代化,保证工程质量,缩短建设工期,其能催生新的产业和相关的服务业,提高人民居住的舒适性,为提高人民幸福生活指数做出贡献,为经济社会可持续发展奠定坚实的基础。
  1装配式建筑的分类
  1.1砌体建筑
  砌体建筑就是用预制的块状材料砌成墙体的装配式建筑,适于建造1~7层的建筑。
  1.2木结构建筑
  木结构建筑是我国传统建筑,适用于建造小型房屋。
  1.3钢结构建筑
  钢结构建筑的优点(1)施工快捷;(2)自重轻;(3)抗震性能好;(4)材料可循环利用;(5)空间布置灵活。钢结构建筑的缺点(1)造价高;(2)防火性能差;(3)易腐蚀,需要采取保护措施;(4)保温效果差;(5)隔声能力差。
  1.4混凝土装配式结构建筑
  混凝土结构建筑是近现代结构建筑,目前大量采用的建造形式是现浇式混凝土结构,对装配式混凝土结构,虽然我国在20世纪时已经使用,但从设计到施工技术都比较落后,现在国家提倡的装配式混凝土结构建筑,是基于建筑全生命周期的绿色建筑的理念,采用现代最新技术成果,利用新型材料、进行精细化、集成化设计,建筑工业化生产安装的建筑。
  2装配式混凝土结构建筑关键技术
  2.1建筑的科学拆分
  装配式建筑的重要特点是工业化和标准化,对建筑的科学拆分是实现工业化和标准化的前提。建筑的科学拆分,关系到建筑物的受力特点、结构安全性、使用舒适性、造价合理性等各个方面,建筑不同的拆分方式,会导致本质上的区别。
  2.2关键节点的处理
  关键节点的设计和施工是装配式建筑的重点和难点。关键节点的施工质量决定了建筑的保温性和安全性。关键节点包括:装配式框架柱的设计,装配式墙板的设计,包含了墙板尺寸、墙体错固件布置和板端形状的设计;墙体与主体结构的结构连接方式;板缝位置、地坪层、屋面位置和口窗涧口位置的保温构造;是外墙构造密封、板缝位置密封和口窗洞口的密封做法。
  2.2.1钢筋套筒连接技术
  钢筋套筒连接技术是1970年由美国首先研制成功,目前在日本和美国得到广泛应用。钢筋套筒连接技术是在预制工厂将套筒一端的钢筋通过螺纹完成机械连接,另一端在施工现场通过灌浆进行连接。钢筋套筒连接技术要求钢筋套筒应有足够的强度,灌浆材料应早强、高强,并且套筒、灌浆材料和钢筋之间应该相互匹配。
  2.2.2钢筋浆锚连接方式
  钢筋浆锚连接又称间接锚固,是将两种需要搭接的钢筋分开一定的距离,锚固在灌浆套筒、凹槽、节点等处,并通过横向配筋将两个需要搭接钢筋的拉力转化成剪力。决定钢筋浆锚连接强度的因素为:灌浆料中钢筋的抗拉拔强度、灌浆料的剪切破坏、混凝土的劈裂破坏等。

在实际施工现场,由于灌浆料良莠不齐,检测手段受限,所以对于竖向构件的装配施工需要慎重考虑,一般建议对竖向构件框架柱和剪力墙边缘构件采用现浇施工,以保证建筑质量的可靠度。
  3装配式建筑新技术的应用
  3.1BIM技术
  由于国家的推广,BIM技术得到了广泛的应用,将BIM与产业化住宅体系结合,既能提升项目的精细化管理和集约化经营,又能提高资源使用效率、降低成本、提升工程设计与施工质量水平。BIM在装配式建筑上的应用主要包括施工场地管理、5D动态化成本控制和可视化交底3个方面。
  (1)施工场地管理。通过BIM技术可以在计算机中对建筑场地进行虚拟布置和施工过程,尽量避免二次搬运和起重臂交叉等。
  (2)5D动态化成本控制。BIM的5D动态化成本控制是在原有的3D模型的基础上加上时间和成本,通过虚拟现场材料堆放、控制施工进度可以有效地优化工期、优化资源配置和控制成本。
  (3)可视化技术交底。可视化交底即在各工序施工前,利用BIM技术虚拟展示各施工工艺,尤其对新技术、新工艺以及复杂节点进行全尺寸三维展示,有效减少因人的主观因素造成的错误理解,使交底更直观且容易理解,使各部门之间的沟通更加高效。
  3.2三维扫描技术
  三维扫描技术是一种新型的全自动高精度点云立体扫描技术,是一种空间获取的最新手段,其通过三维扫描技术获取物体表面的各点的空间坐标。目前三维扫描技术在建筑领域逐步得到了应用,但是由于还处在研究探索阶段,针对具体的作业领域还缺少完整的解决方案,因此还需要进一步的研究。可以预见,随着研究的深入,三维扫描技术必将在预制构件的生产和施工中占有重要地位。
  4装配式建筑新技术的应用
  4.1装配式建筑是建筑产业现代化的一部分,而不是全部,因此研究装配式建筑定位要准不能以偏概全,认为凡是建筑都要装配式,盲目强调装配率不可取。目前,PC构件及安装费用远远大于现浇钢筋混凝土(含模板工程)带来的“负”差异,也就是说,预制率越高,建安成本增量就越大。新工艺、新技术的应用需要从创新到推广成熟的发展历程,不能追求数量,忽视对综合因素的考量。
  4.2建筑质量保证体系尚不完善,或者说还不很普及,存在设计、生产、验收等诸环节的标准技术细则需要培训学习。装配式建筑是集建筑专业、结构专业和设备安装一体的建筑,不仅是结构专业一个专业的技术,要从全专业协调配合,设计全生命周期建筑的角度,设计建造高标准房屋。BIM技术的应用可以很好的辅助装配式建筑的发展,但BIM技术的大面积使用尚需时日,实际施工中对结构关键节点施工和检测存在一定难度。因此,装配式混凝土结构存在技术上提升要求。在相关软件开发和应用的基础上,尤其是在BIM技术得到快速应用后,装配式技术必然会受到相应的技术推动。
  4.3鼓励政策尚不够完善。全国有许多省市出台了相关的推进住宅产业化的政策,在各项政策中,面积或容积率奖励最为直接,各地基本为按装配式建筑面积奖励开发商3%的容积率(不支付土地出让金或很少的费用)。虽然多个省市出台了类似政策,但目前3%奖励真正落地的却不多。
  4.4行业可持续发展基础不良。一个行业是否能够可持续发展,与行业内的企业是否有持续的盈利能力有关。目前来看,装配式混凝土结构本身的造价一定时期内不会低于现浇混凝土结构,在不考虑政策补贴的情况下,发展技术受限很大。此外,降低成本、培育上下游相关企业,形成完整的产业化链条是推进建筑装配化的关键因素。目前我国建筑装配化尚未形成“规划–设计–制造–施工–管理”全产业链的发展模式,缺乏统一的整合平台。目前装配式建筑主要引用在行政事业单位的建设上,如在学校、医院等工程项目上,较易推行。但也存在一定难度,一方面是财政审计的限额控制,另一方面是减隔震技术及装配式建筑技术等新技术的应用,会产生对新工艺、新技术的叠加,累积推高成本增加,进而影响到推动装配式建筑的发展。
  参考文献
  [1]黎静.装配式建筑结构体系与设计[J].江西建材,2017(2):84.
  [2]周蝉.混凝土装配式住宅建筑施工技术优势[J].工程科技,2015(2):154.
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