史曉燕 王 欣 仝小芳
建筑工業化是指建筑業從傳統分散的手工業生產方式逐步向社會化大生產方式過渡,以技術為先導,采用先進、適用的技術和裝備,在建筑標準化的基礎上發展建筑構配件、制品和設備的生產,培育技術服務體系和市場的中介機構,使建筑業生產和經營活動逐步走上專業化、社會化的發展道路[1]。
發展建筑工業化與我國現階段的經濟發展水平相適應,分析我國建筑工業化發展的現狀,探討適合我國建筑工業化發展的方式。建筑物按使用功能可分為民用建筑、工業建筑和農業建筑,分別對民用和工業建筑的工業化現狀進行如下分析。
早在20世紀60年代我國已經開始研究建筑工業化的問題,當時的建筑工業化主要表現為單構件(樓板和屋面板)的預制化。20世紀80年代左右預制鋼筋混凝土樓板在住宅中普遍應用,隨著墻體改革的推行和商品混凝土在建筑工程施工的廣泛應用,預制鋼筋混凝土樓板的使用率逐漸降低。1999年《關于推進住宅產業現代化提高住宅質量的若干意見》頒布標志著中國住宅產業化工作正式起步[2]。建筑工業化是實現住宅產業化的前提條件,住宅產業化的本質是工業化生產。經過10多年的艱苦探索與實踐,國內研究機構及企業已經儲備了一批與住宅產業化發展相適應的技術和產品,在一些示范性住宅工程中應用,但尚未大規模的全面普及。2010年全國住宅建設規模達到了20億m2左右,工業化生產的住宅比例不到1%,精裝修住宅的比例低于5%。
工業建筑是指為工業生產提供服務空間的廠房或車間,按層數不同可將工業建筑分為單層廠房、多層廠房和層次混合的廠房。單層工業廠房可以采用磚混結構、裝配式鋼筋混凝土排架和鋼結構。在20世紀80年代左右我國建立了單層排架結構廠房的工業化體系,并頒布了《廠房建筑模數協調標準》和預制排架結構構件的系列圖集。近年來,隨著經濟發展水平的不斷提高,鋼結構廠房在工業建筑中也得到了廣泛應用,目前鋼結構廠房設計和施工的工業化水平較高。
根據建筑工業化的現狀分析說明我國建筑工業化水平存在著較大的提升空間,目前大力推進建筑工業化具有深遠的意義。建筑工業化不僅可以提高建筑產品的品質、延長建筑的使用壽命,而且可以帶來良好的經濟和環境效益。根據我國國情要均衡的發展通用體系和專用體系。在“十二五”建設期間,全國各地將陸續建成3 600萬套保障房以滿足人們日益增長的居住需求[3]。巨大的建設工程量和我國住宅產業化的目標表明現階段將是推進建筑工業化的最佳時機。由于我國現階段建筑工業化結構體系還沒有完全確立,標準化概念和設計技術還沒有得到足夠重視。下面從建筑模數、建筑結構類型、建筑構件材料和構造節點設計四個方面來分析建筑工業化實現的途徑。
1)建筑模數。設計符合建筑模數的基本構件是建筑工業化的基本要求,為了具有較好的通用性和互換性,預制構部件應當符合一定的建筑模數要求。根據《我國建筑模數協調統一標準》中的規定,我國采用基本模數1M的數值為100 mm,在基本模數的基礎上有擴大模數和分模數。為適應住宅產業化發展的要求,我國每年都會頒布符合住宅產業化的部品目錄,但目前的部品目錄主要是根據預制生產企業的產品編制,并沒有針對建筑產品的整體體系。建筑構部件都應按照模數進行設計,國家應頒布預制構部件的模數化尺寸,這樣有利于生產企業按照定型化尺寸和規格進行生產預制構件。
2)建筑結構類型。工業化方式生產的建筑應具有足夠的安全可靠度,建筑結構體系的選擇是建筑工業化設計的重要內容之一。工業化建筑的結構類型主要為剪力墻結構和框架結構,我國已有的民用建筑工業化體系是根據建筑結構類型和施工工藝劃分的,有砌塊建筑、大板建筑、裝配式框架板材建筑等[4]。發展全裝配式結構和預制加部分現澆結構是我國現階段發展建筑工業化的主要模式,建筑工業化適合的建筑結構體系有以下類型:a.全預制裝配式鋼筋混凝土剪力墻結構體系;b.全預制裝配式框架結構體系;c.全預制裝配式板柱結構體系;d.全預制裝配式網架結構體系;e.預制和現澆相結合的鋼—鋼筋混凝土框架結構體系。
3)構件材料的選擇。結構與材料構成了建筑的空間骨架,建筑工業化結構體系需要建筑材料技術的支撐。建筑工業化的實現依賴于新型建筑材料的研制發展,符合高強輕質多功能的建筑新材料是建筑工業化的發展要求。根據我國的國情應著重推廣應用高性能、低能耗、可再生循環利用的建筑材料。合成材料塑料、合成樹脂、高強混凝土、高強結構鋼材、輕骨料混凝土、纖維再生混凝土等在建筑的墻體、樓板、屋面等構件中加以應用。
4)構造節點的設計。無論是傳統建筑還是工業化的建筑結構體系,建筑的構造節能設計都是設計的關鍵內容之一,合理的構造節點設計可以確保結構的安全性和適用性。在工業化的建筑結構體系的基礎上,構造節點設計是工業化建筑的關鍵技術問題。合理的構造節點設計包括各類構部件之間的連接節點、預制構件與設備管線的組合、建筑構件與制品的組合三個方面。構造節點的設計要與結構體系類型、構部件的材料特性相適應,在重視構造節點的設計同時更要重視裝配節點專業化施工及配套材料的開發,例如連接套筒及高強無收縮灌漿材料的開發與應用等[5]。
隨著經濟發展和城市化進程的加快,建筑工業化將成為推動我國經濟發展新的增長點。借鑒歐美發達國家建筑工業化發展的先進技術與成熟經驗,結合我國的具體國情,我國建筑工業化的發展應重視以下幾個方面:
1)國家政策的支持和引導。進一步加快促進建筑領域新材料、新技術的應用與發展,推進建筑節能減排工作,建設資源節約型社會。通過國家級建筑產業基地或工業園區的合理布局可以形成產業聚集和規模經濟優勢,增強區域經濟實力。重視產業布局和規模效益,統籌規劃,合理布點,防止重復建設。
2)大力發展鋼結構的工業化建筑。鋼結構具有良好的發展前景,其安全、低碳環保符合我國建筑可持續發展的要求。目前我國建筑用鋼量只占全國鋼產量的3.5%~4%,其中鋼結構用鋼量只占總用鋼量的10%,而西方發達國家的鋼結構用鋼量占建筑用鋼量的30%~40%,占鋼產量的15%~25%?,F階段我國的鋼鐵行業產能過剩,利用建筑工業化的發展契機進行產業結構的升級。
3)推行結構裝修一體化的節能建筑。新建采暖居住建筑必須達到建筑節能標準,并積極采用符合國家標準的節能、節材、節水的新型材料和部品,鼓勵利用清潔能源,保護生態環境。杜絕建筑毛坯房的銷售,推動精裝修商品住宅銷售可以在形成住宅產業化的同時提高我國建筑工業化水平。
4)重視建筑工業化的專業培訓。截止到2007年年末我國建筑業職工人數為961.6萬人,其中建筑業專業技術人員只有193.4萬人,因此提升建筑從業人員專業綜合素質的任務將迫切而艱巨,國家地方政府要給予政策支持,科研院校和培訓機構要積極響應和支持。對于建筑師、建造師等建筑專業技術人員的繼續教育培訓也要增加建筑工業化的知識體系。
[1]楊嗣信.關于建筑工業化問題的探討[J].建筑施工,2011,40(8):1-3.
[2]建設部住宅產業化促進中心.住宅建設實用技術導引[M].北京:中國建筑工業出版社,2005.
[3]2011—2015年建筑業信息化發展綱要[Z].2011.
[4]潘志宏,李愛群.住宅建筑工業化與新型住宅結構體系[J].2008,37(2):1-4.
[5]蔣勤儉.住宅建筑工業化關鍵技術研究[J].砼世界,2010,9(3):34-35.