目前國內(nèi)很多人認(rèn)為,裝配式建筑的整體性差,抗震性能不好。事實(shí)上,現(xiàn)代的裝配式房屋可以達(dá)到與整體現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)相同的抗震性能。
2008年汶川地震以后,國內(nèi)抗震規(guī)范《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GS50011-2010》3.5.4條修訂增加了“多、高層的混凝土樓、屋蓋宜優(yōu)先采用現(xiàn)澆混凝土板。當(dāng)采用預(yù)制裝配混凝土樓、屋蓋時(shí),應(yīng)從樓蓋體系和構(gòu)造上采取措施,確保各預(yù)制板之間連接的整體性”的條文。實(shí)際上該規(guī)范并沒有否定預(yù)制構(gòu)件的采用,只是要求保證連接的整體性。
大量資料證明,建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化房屋在設(shè)計(jì)、構(gòu)件制作和施工過程中都考慮了抗震設(shè)計(jì)和抗震設(shè)防問題,并采用成熟技術(shù)實(shí)現(xiàn)鋼筋連接,結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)采用現(xiàn)澆方式,在合理選擇設(shè)計(jì)體系和節(jié)點(diǎn)處理后是抗震的,詳細(xì)資料可參閱深圳市住房和建設(shè)局與亞洲混凝土協(xié)會(huì)合編的《國外工業(yè)化建筑的經(jīng)驗(yàn)文集》一書。
采用工業(yè)化生產(chǎn)線,整個(gè)主產(chǎn)效率可以提高35倍,質(zhì)量完全可控,所有的鋼筋水妮、預(yù)留預(yù)埋都是精準(zhǔn)到位的,精度從厘米級(jí)上升到毫米級(jí),這是傳統(tǒng)方式生產(chǎn)的模板無法比擬的。質(zhì)量和生產(chǎn)進(jìn)度都是有保證的。另外還可制作藝術(shù)混凝土,建筑的外立面在工廠就可以全部做好,安裝時(shí)不需要現(xiàn)場(chǎng)外圍作業(yè),建筑外裝飾面、結(jié)構(gòu)層、保溫層都在工廠一次成型,這種質(zhì)量要比施工現(xiàn)場(chǎng)手工作業(yè)要高很多。其理念是:盡量把施工現(xiàn)場(chǎng)由工人來操作的復(fù)雜的工藝工法,都轉(zhuǎn)移到工廠中由機(jī)器來完成。在施工方面,按照建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化綠色施工方法能實(shí)現(xiàn)五大變革——手工到機(jī)械,工地到工廠,施工到組裝,農(nóng)民工到產(chǎn)業(yè)工人,技術(shù)工人到操作工,從而實(shí)現(xiàn)質(zhì)星可控、進(jìn)度可控、成本可控。
提高建筑質(zhì)量、降低消耗、減少污染、促進(jìn)建筑產(chǎn)業(yè)協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展。改善居住環(huán)境質(zhì)量,最終的受益者是消費(fèi)者。因此,推進(jìn)建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化需要政府、企業(yè)、社會(huì)共同推動(dòng),形成政府支持、企業(yè)推進(jìn)、消費(fèi)引導(dǎo)的市場(chǎng)互動(dòng)機(jī)制,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、企業(yè)獲利和消費(fèi)者受益的共贏局面。要讓老百姓實(shí)實(shí)在在地感受到產(chǎn)業(yè)化工作帶來的成效,感受到提高住宅質(zhì)量、科技含量對(duì)提高居住質(zhì)量、住宅保值增值帶來的實(shí)惠。
保障性住房等政府投資項(xiàng)目和綠色建筑示范項(xiàng)目應(yīng)率先開展建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化試點(diǎn)和新建住宅全裝修示范工作,新開工的保障性住房和棚戶區(qū)改造安置住房可大力推廣應(yīng)用預(yù)制疊合樓板、預(yù)制樓梯、陽臺(tái)板、空調(diào)板和廚衛(wèi)一體化等部品部件,采用工業(yè)化程度較高的結(jié)構(gòu)體系。采用建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化方式建造保障房,可方便使用中的維修更換,全面提高保障房的品質(zhì);可體現(xiàn)大規(guī)模、標(biāo)準(zhǔn)化建造帶來的低成本優(yōu)勢(shì);可大大縮短設(shè)計(jì)和施工時(shí)間,加快保障房建設(shè)速度;可提高節(jié)能減排效益,促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新。
工業(yè)化是建筑業(yè)傳統(tǒng)模式的一項(xiàng)改變,它不能理解為簡(jiǎn)單的采用預(yù)制構(gòu)件,還應(yīng)包括設(shè)計(jì)、部品的預(yù)制和施工各個(gè)階段傳統(tǒng)模式的改變,是涉及建筑全過程的改變。因此,衡量建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化項(xiàng)目的工業(yè)化程度要全面考核。
設(shè)計(jì)階段是建筑物采用工業(yè)化的主導(dǎo),所以設(shè)計(jì)階段對(duì)工業(yè)化程度最重要,它的評(píng)分占工業(yè)化程度比例也應(yīng)最大,通常占50%左右。
部品的預(yù)制階段服從于設(shè)計(jì),但是有三點(diǎn)是影響工業(yè)化水平的:一是產(chǎn)品的質(zhì)量和精度,二是集成化程度,三是預(yù)制生產(chǎn)的用工量。構(gòu)件的質(zhì)量和精度影響現(xiàn)場(chǎng)的裝修,反映為構(gòu)件的精裝程度。集成化就是把不同功能的構(gòu)件集合起來,比如把陽臺(tái)板和樓板合并,把遮陽板和外墻板合并。集成化程度反映為構(gòu)件的總數(shù)量,影響日后的施工安裝速度。用工量考核是不是真正實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化的效果。現(xiàn)在有個(gè)誤區(qū),似乎只要把構(gòu)件在工廠里制造就是工業(yè)化了,不去注意操作的機(jī)械化。變得只是把原來傳統(tǒng)方法的高空作業(yè)搬到工廠的地面上來做,用工量沒有減少,反而使得工業(yè)化建筑平白增加了一個(gè)運(yùn)輸和安裝的工序。所以對(duì)預(yù)制階段的這些影響因素也要評(píng)分,但它占工業(yè)化程度的比例應(yīng)比較低,占25%-30%左右是合理的。
施工安裝階段評(píng)價(jià)內(nèi)容可能有:每個(gè)構(gòu)件的吊裝和固定時(shí)間、節(jié)點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)處理時(shí)間、反映管理和組織水平的運(yùn)輸車等待時(shí)間、現(xiàn)場(chǎng)三廢處理程度等。它占工業(yè)化程度的比例在20%-25%左右是合理的。
和傳統(tǒng)的建造方式相比,建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化對(duì)建筑的建造方式,變化是根木性的也是革命性的,傳統(tǒng)的建造方式主要是靠建筑工人在現(xiàn)場(chǎng)采取現(xiàn)澆的方式建造,用工較多,工期較長(zhǎng),對(duì)資源能源盼8耗大,對(duì)環(huán)境的影響也較大,包括噪聲的污染、建筑垃圾的產(chǎn)生、施工揚(yáng)塵等。此外,由于質(zhì)量靠人工現(xiàn)場(chǎng)控制,而工人素質(zhì)參差不齊,質(zhì)量安全也難以控制。而目前普遍存在的“用工荒”現(xiàn)象及較高的勞動(dòng)力成本,也將使施工企業(yè)面臨不可持續(xù)的困境。
建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化將帶來五方面的變化:
一是建造方式的根本變化,也就是“像造汽車一樣造房子”,運(yùn)用現(xiàn)代工業(yè)化的生產(chǎn)方式來代替和改造傳統(tǒng)的手工勞動(dòng)及濕作業(yè)的生產(chǎn)方式,有利于提高工程建設(shè)效率和勞動(dòng)生產(chǎn)率,提高施工機(jī)械裝備水平和施工水平,從而促進(jìn)建筑產(chǎn)業(yè)的集聚和集約發(fā)展,實(shí)現(xiàn)包容性增長(zhǎng),提升產(chǎn)業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。
二是建筑質(zhì)量水平的大幅度提升,采用建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化方式,將絕大部分構(gòu)件、部品、節(jié)點(diǎn)在工廠工業(yè)化預(yù)制.現(xiàn)場(chǎng)采用流程化、工法化的連接、安裝技術(shù),可以不受建造季節(jié)氣候影響,大幅提高產(chǎn)品質(zhì)量和整體質(zhì)量,建造“百年建筑”。
三是人居環(huán)境將得到明顯改善。由于建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的建造方式大部分工作是在工廠完成的,施工現(xiàn)場(chǎng)將以機(jī)械安裝為主,因此現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境將會(huì)大大改善,噪音、垃圾、揚(yáng)塵等污染會(huì)大大降低。
四是生產(chǎn)效率將得到提升。隨著機(jī)械裝備率的提高,施工周期將會(huì)大大縮短。
五是建筑產(chǎn)業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級(jí)。隨著建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的推進(jìn),必將促進(jìn)全產(chǎn)業(yè)鏈的轉(zhuǎn)型升級(jí),對(duì)于加快轉(zhuǎn)變發(fā)展方式,促進(jìn)新型城鎮(zhèn)化、工業(yè)化和信息化融合發(fā)展,推動(dòng)建筑業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展,助力新型城鎮(zhèn)化和城鄉(xiāng)發(fā)展一體化都具有重要意義。
建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化技術(shù)體系主要包括預(yù)制混凝土(PC)結(jié)構(gòu)體系、鋼結(jié)構(gòu)體系、鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)體系、木結(jié)構(gòu)體系等類型。
預(yù)制混凝土(PC)結(jié)構(gòu)體系包括內(nèi)澆外掛剪力墻結(jié)構(gòu)體系、疊合板剪力墻結(jié)構(gòu)體系、預(yù)制裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)體系、預(yù)制裝配式框架結(jié)構(gòu)體系、裝配整體式框架-剪力墻結(jié)構(gòu)、全預(yù)制裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)體系等。
鋼結(jié)構(gòu)體系包括鋼框架體系、鋼框架-混凝土剪力墻(核芯筒)體系。輕鋼輕板結(jié)構(gòu)住宅體系、輕鋼龍骨(冷彎薄壁型鋼)體系、空間錯(cuò)列析架結(jié)構(gòu)體系等。對(duì)重工業(yè)的單層工業(yè)廠房適合采用鋼花鋼屋架的鋼排架結(jié)構(gòu)體系;在低層住宅中,可采用輕鋼龍骨結(jié)構(gòu)體系;大跨度公共建筑宜采用空間鋼結(jié)構(gòu);高層建筑適宜采用鋼筋混凝土筒體+鋼外框架的混合結(jié)構(gòu)體系。
木結(jié)構(gòu)因?yàn)槭怯商烊徊牧纤M成,受材料本身?xiàng)l件的限制,因而木結(jié)構(gòu)多用在民用和中小型工業(yè)廠房的建造中。木屋構(gòu)造結(jié)構(gòu)包括木屋架、支撐系統(tǒng)、吊頂、掛瓦條及屋面板等。木材是一種取材容易,加工簡(jiǎn)便的結(jié)構(gòu)材料。木結(jié)構(gòu)自重較輕,木構(gòu)件便于運(yùn)輸、裝拆,能多次使用,故廣泛地用于房屋建筑中,也還用于橋梁和塔架。近代膠合木結(jié)構(gòu)的出現(xiàn),更擴(kuò)大了木結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍。
建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化技術(shù)體系的建立,必須要有四項(xiàng)支撐條件:第一是標(biāo)準(zhǔn)化、一體化、信息化的建筑設(shè)計(jì)方法;第二是與主體結(jié)構(gòu)相適應(yīng)的預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)工藝;第三是一整套成熟適用的建筑施工工法;第四是切實(shí)可行的檢驗(yàn)、驗(yàn)收的質(zhì)量保障措施。
“預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)”(Prefabricated Concrete Structure)即PC,是以預(yù)制混凝土構(gòu)件為主要構(gòu)件,經(jīng)裝配、連接,結(jié)合部分現(xiàn)澆而形成的混凝土結(jié)構(gòu)。
目前國內(nèi)代表性的預(yù)制混凝土(PC)結(jié)構(gòu)體系包括:南京大地建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司的“預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝上裝配整體式框架結(jié)構(gòu)體系”:北京萬科企業(yè)有限公司的“裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)體系”;中南集團(tuán)“全預(yù)制裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)(NPC)體系”;西偉德寶業(yè)混凝上預(yù)制件(合肥)有限公司的“疊合板裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)體系”:臺(tái)灣潤泰集團(tuán)的“預(yù)制裝配式框架結(jié)構(gòu)”;黑龍江宇輝建設(shè)集團(tuán)的“預(yù)制裝配整體式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)體系”等。
PC結(jié)構(gòu)以混凝土預(yù)制構(gòu)件為主要構(gòu)件,經(jīng)裝配、連接以及部分現(xiàn)澆而成。這種結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)件可以在工廠里生產(chǎn)到現(xiàn)場(chǎng)組裝,比傳統(tǒng)工期縮短了三分之一,因?yàn)榻ㄖa(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的量產(chǎn),施工簡(jiǎn)易化減少了勞動(dòng)力,建設(shè)費(fèi)用也降低不少。根據(jù)構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)格化,使生產(chǎn)工業(yè)化成為可能,實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。設(shè)備、配管、窗框、外裝等均可以與一體生產(chǎn),可得到很高的施工精度。由于工廠嚴(yán)格管理和長(zhǎng)期生產(chǎn),可以得到品質(zhì)均一的構(gòu)件產(chǎn)品等優(yōu)勢(shì)。
從歷史上來看,這種裝配式的結(jié)構(gòu)體系在我國并不陌生。在50年代,我國就開始推廣裝配式房屋的發(fā)展,當(dāng)時(shí)我國住房緊缺問題突出,裝配式大板結(jié)構(gòu)體系發(fā)展得較為迅速,但由于當(dāng)時(shí)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、裝備發(fā)展水平有限,房屋的質(zhì)量和抗震性能不足,裝配式大板住宅樣式較為單一,難以滿足人們對(duì)戶型的要求,80年代末,裝配式大板住宅逐漸退出了歷史舞臺(tái)。經(jīng)過30多年發(fā)展,現(xiàn)在PC從技術(shù)、到裝備都與那個(gè)時(shí)期不可同日而語,從建筑質(zhì)量、抗震性、防水、隔音等方面都有了質(zhì)的飛躍。
預(yù)制混凝上(PC)建筑建造速度較快,主要是因?yàn)樵谙铝懈麟A段節(jié)約了時(shí)間。
商務(wù):建筑結(jié)構(gòu)范圍內(nèi),甲方只需跟一個(gè)預(yù)制件產(chǎn)品供應(yīng)商以及施工單位簽訂合同,省去了和泥沙、水泥、鋼筋等各類原材料供應(yīng)商談判協(xié)調(diào)的時(shí)間。
工地準(zhǔn)備:在工地現(xiàn)場(chǎng)做項(xiàng)目的相關(guān)準(zhǔn)備工作時(shí),建筑構(gòu)件可以同時(shí)在工廠里生產(chǎn),壓縮了整個(gè)建筑時(shí)間。
設(shè)計(jì):隨著3D設(shè)計(jì)軟件的不斷現(xiàn)代化,預(yù)制件體系的設(shè)計(jì)也變得更加直觀和高效便捷。
施工:嚴(yán)寒的冬天也不妨礙預(yù)制件的質(zhì)量和安裝,相比現(xiàn)澆混凝土受制于工地的溫度,預(yù)制件受天氣影響小,能一年四季施工,保證工期按計(jì)劃進(jìn)行。
裝修:快速的主體結(jié)構(gòu)安裝和封閉為后續(xù)室內(nèi)作業(yè)的盡早啟動(dòng)提供了條件。
防火:預(yù)制件本身的防火功能避免了防火處理的時(shí)間。
以鋼材制作為主的結(jié)構(gòu),是主要的建筑結(jié)構(gòu)類型之一。鋼材的特點(diǎn)是強(qiáng)度高、自重輕、剛度大,故用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物特別適宜;材料勻質(zhì)性和各向同性好,屬理想彈性體,最符合一般工程力學(xué)的基木假定;材料塑性、韌性好,可有較大變形,能很好地承受動(dòng)力荷載;建筑工期短;其工業(yè)化程度高,可進(jìn)行機(jī)械化程度高的專業(yè)化生產(chǎn);加工精度高、效率高;密閉性好,故可用于建造氣罐、油罐和變壓器等。其缺點(diǎn)是耐火性和耐腐性較差。主要用于重型車間的承重骨架、受動(dòng)力荷載作用的廠房結(jié)構(gòu)、板殼結(jié)構(gòu)、高聳電視塔和桅桿結(jié)構(gòu)、橋梁和倉庫等大跨度結(jié)構(gòu)、高層和超高層建筑等。鋼結(jié)構(gòu)今后應(yīng)研究高強(qiáng)度鋼材,大大提高其屈服點(diǎn)強(qiáng)度;此外要軋制新品種的型鋼,例如H型鋼(又稱寬翼緣型鋼)和T型鋼以及壓型鋼板等以適應(yīng)大跨度結(jié)構(gòu)和超高層建筑的需要。