綠色建筑建造方法在裝配式建筑結構中的應用

羅小軍

(八冶建設集團有限公司 甘肅 金昌 737100)

我國建筑工程行業迅速發展,因工程建設活動帶來的環境與能源負面影響也是值得引起重視的。由此綠色建筑理念應運而生,其具有多種核心優勢,避免工程建設造成的環境破壞和能源浪費問題,提倡建筑與自然和諧共處。裝配式建筑建造模式同樣是符合行業發展趨勢的新型技術形式,如何將綠色建筑建造方法與裝配式建筑結構施工過程相融合對于行業發展而言是具有現實意義的。

1 裝配式建筑概述

裝配式建筑與一般建造模式有顯著不同,將建筑主體結構拆解,分別進行預制,預制完成后再運送到現場統一拼裝。從實際優點上來分析,裝配式建筑可不受外部環境因素和溫度的影響,施工完成之后也無需漫長的養護流程,對整體施工效率而言是具有積極促進作用的。此外裝配式建筑將更利于質量管理,建筑內部空間格局劃分更為靈活,因此這種建造模式極具發展潛力。

裝配式建筑的理念已經提出多年,但其實際應用時間并不長,也僅有在最近幾年的時間才逐漸在民用建筑中大規模應用。裝配式建筑自身是一種符合行業發展趨勢的建造模式,具有質量控制簡單、材料浪費較少的顯著優勢。若在裝配式建筑結構施工過程中引入綠色建筑的理念,能夠最大化發揮裝配式建筑的核心優勢,同時也能減少因建造活動帶來的能源及環境影響。在此背景下,本文展開了關于綠色建筑理念在裝備式建筑結構中的應用探究。

2 綠色建筑建造方法的優勢與發展

綠色建筑同樣是一種新型建造理念,所提倡的內涵是建筑與自然的和諧共生,踐行綠色建筑理念,也需要確保在建筑建設與使用階段具備節能環保的能力,盡可能保障使用空間的舒適性與品質性。在過去幾十年中,因建造活動大肆盛行,因此產生對環境和能源的負面影響也是值得引起重視的。在當下環境生態狀況不佳的背景之下,我國也提出了“雙碳目標”,各行各業均致力于節能環保[1]。

在綠色建設的理念中,提倡節約資源和環境保護,避免因建造活動產生的污染問題,而這也是建筑行業可持續發展的必然原則。此外,綠色建筑還倡導著健康與高效的使用空間,在當今人們生活水平提高的背景下,對于高品質建筑的追求也成為了行業發展所需,從這個角度來看,綠色建筑建造方法同樣是具有應用優勢的[2]。

當下綠色建筑在我國的普及率仍然不高,但從發展趨勢上來看,隨著市場認知度的逐漸提高以及能源及環境從嚴管控,未來綠色建筑將會成為行業中普及的建造理念。筆者所述的裝配式建筑建造模式相比于傳統,現澆混凝土建筑而言,就是一種工程質量保障性強、建造過程能源浪費少的新型建造理念。探究綠色建筑建造方法與裝配式建筑結構施工融合也能給建筑施工企業帶去發展參考[3]。

3 綠色建筑理念在裝配式中的應用

3.1 外墻保溫工程

外墻保溫工程是綠色建筑在踐行節能時的一種常用工程形式,但對于裝配式建筑外墻保溫具有一定的特殊做法。當下行業內常用的外墻保溫形式是薄抹灰體系,通過抹面砂漿提供粘接能力,對于自重較大的保溫板,還需采用錨栓輔助固定,而這種形式并不適用于裝配式建筑結構,主要是考慮到粘貼不牢靠、固定風險大的影響。當下在裝配式建筑結構中更為常用的外墻保溫形式,是在預制的過程中將保溫板內嵌到結構構件當中,但顯然這種施工方式也會使構件的生產及運輸過程出現更多質量隱患。目前行業內正積極探索保溫板內帶有鋼絲網架的保溫體,能夠兼顧保溫能力和保溫板的穩定性。

3.2 外窗相關工程

在裝配式建筑結構中外窗需要在主體結構施工完成之后單獨安裝,外窗兼顧景觀功能和圍護功能,與外窗相關的多種工程形式均能踐行建筑節能,也是綠色建筑中重點關注的構件之一。

首先對于外窗的材料選擇方面,按照玻璃和窗框材料分別選擇。在裝配式建筑中,應避免木質窗框的選擇,因無法在主體結構內施工,預埋件可能會導致未來窗體固定不牢靠的問題,以塑鋼窗和金屬窗框材料為主。同時考慮到節能的需求,可應用的斷橋鋁門窗、鋁包木門窗等導熱系數更低且能滿足使用要求的窗框材料種類。對于玻璃的選擇,不會因裝配式建筑形式帶來特殊需要,可選取多層玻璃、高反玻璃等具有節能特性的玻璃材料。

此外與外窗相關的工程有:外窗遮陽,是較為簡單的建筑節能形式,通過簡單的這項措施,能夠避免陽光直射使室內環境溫度受到影響;外窗朝向的合理設計,根據建筑具體需求和所處地理位置的不同,室外窗朝向合適的方向,從而有利于建筑采光和建筑通風;窗地比的確定,這是在建筑設計過程中就需要確定的指標,也需要構建在生產過程中預留合適尺寸的孔洞,根據建筑需求綜合確定即可。

當下在行業內也存在將窗體在構件生產環節直接鑲嵌到構建當中的形式,整體質量和安全性更好,只需在拼裝完成之后單獨安裝玻璃即可,能夠減少施工階段的工序、質量保障更加可靠,同樣是符合綠色建筑理念的施工形式。

3.3 混凝土構件的合理分割

在裝配式建筑中,混凝土構件的分割問題同樣一定程度上會影響綠色建筑的踐行。混凝土結構構件的分割主要受到以下幾個方面的制約:首先應明確分割之后的構件,能夠正常滿足工程使用要求,能否安全可靠的為建筑提供支撐;其次構件的大小受到自身生產條件和運輸條件的限制,保障裝配式構件被分割之后尺寸的科學性與合理性,保障運輸與使用環節能夠流暢進行;還需注意構件尺寸與生產誤差之間的關系,按誤差百分比計算,當構件的尺寸越小時,則產生的誤差越大,顯然大尺寸誤差的構件在裝配式建筑中無法正常使用;最后是質量保障,從混凝土構件自身的質量角度來看,尺寸越大的構件質量控制難度越大,質量隱患越多。

為了避免頻繁的構件分割使結構性能下降,需要盡可能的保障構件完整性;要根據裝配式的實際需求對結構進行專項設計,要明確裝配式建筑結構形式,并不是簡單的混凝土框架結構進行分割后再拼裝的;考慮到生產條件和運輸條件的制約,盡可能加大構件尺寸,但也需確保其便于生產及運輸。

此外在綠色建筑的理念中也需注重控制建筑品質,如:把控施工質量、保障建筑安全,確保建成之后可達成設計需求這些要求同樣是綠色建筑理念中所提出的內容,因此對于裝配式結構的構件合理分割也應考慮到質量安全的相關影響。

3.4 避免全過程的環境影響

減少因建造活動帶來的環境影響,是綠色建筑中的核心內涵之一,從裝配式建筑的建造全過程來看,主要的影響因素可能有:裝配式構件在預制階段會產生大量的廢水和廢渣,若不進行妥善處理,將其直接排放在環境中會影響環境保護;裝配式構件在現場安裝后,需要通過灌漿的形式使構件之間做到可靠連接,而使用的灌漿材料若處置不當,同樣會出現廢料排放的問題;裝配式建筑在施工過程中會應用大型機械設備,而大型機械自身可能產生大量的碳排放,不利于環境保護目標的完成。

在實際應用過程中,可從以下幾個層面來踐行環境保護策略,避免裝配式建造過程對環境產生的負面影響:一是對于裝配式構件的預制環節,應在專用的預制廠內進行,該預制廠區要經過專項設計,確保給排水管路的順暢,確保產生的工程廢水經處理后再排放到污水處理管網中,避免固體垃圾的隨意丟棄;二是在裝配式構件灌漿材料的選擇過程中,當下行業內有多種新型灌漿材料,可提供多樣化的能力,若想踐行綠色建筑的相關內容則必須對灌漿材料謹慎選取,在配置和使用完成后的環節也需注意廢水的排放;三是關于設備節能,盡可能選取新能源設備來代替燃油設備,避免高能耗高污染的大型機械設備在工程建造過程中的應用。

3.5 裝配式體系的深化設計

裝配式建筑是一種自身綜合優勢較多的建造模式,但是為了最大化的發揮其核心優勢,滿足綠色建筑理念的相關要求,在施工之前也需對深化設計工作規范開展。在綠色建筑施工理念的指導下,減少施工過程中的能源浪費、減少不必要的資源投入均是響應綠色建筑的一種形式。而對于裝配式體系的選擇也應符合這一要求。

以一般民用住宅類建筑為例,多樣化的建筑構造也使其承擔著不同的功能,如地基基礎結構對建筑整體的質量和安全而言具有直接影響,當下仍采用現澆混凝土施工較多,若采用裝配式的形式會投入數倍的資源才可保障工程項目安全使用;此外對于建筑內的非承重結構、部分尺寸較小的構件采用裝配式的形式也會使資源無法得到高效利用,不符合綠色建筑的相關要求。因此合理的深化設計工作是重要的。

為了確保裝配式建筑結構,在建造過程中符合綠色建筑的相關指引,可從以下幾個方面進行優化:一是采取裝配式與現澆結合的形式,而非利用全裝配式建筑結構;二是對于結構強度的選取及性能設計,盡可能的選取大跨度、大尺寸的結構形式,即使建筑內部空間分隔較多,也可采取現澆混凝土或砌塊墻來進行分割,而非全部采用裝配式;三是要考慮各個位置結構施工的難易程度,對于治療較為困難或施工空間狹小的位置,應避免裝配式的設計。

3.6 材料專項管理

在裝配式建筑結構施工過程中,材料管理的若干問題也會影響著綠色建筑建設目標的達成。首先需要明確的問題是綠色建筑提出了材料節約的需求,而裝配式建造模式相比于現澆混凝土建筑自身就是一種能夠節約材料的施工形式。此外為了進一步響應節材的相關目標,可作出以下應用對策:①對于構件尺寸的設計盡可能的多設置大型構件,理論上單個構件的尺寸越大,材料綜合利用率越高;②要確保工程項目在開展過程中質量體系滿足要求,減少工程質量低下的問題,減少整改返修造成的材料超量;③在預制階段要注意各個組分材料的節約使用,盡可能按照構件自身尺寸來拌合混凝土,避免混凝土拌合過多造成的浪費問題;④在裝配式構件生產過程中,水泥和鋼筋材料都是容易被環境影響的材料種類,要對其進行專項管控,避免露天放置或雨水影響造成的無法使用問題出現。

從裝配式建筑的建造模式上整體分析,可以將裝配式構件理解為工程項目應用的材料。對于裝配式構建自身的材料管控方面,需要防范潛在的材料浪費問題,裝配式構件自身成本較高,單個構件發生局部問題也難以進行修復,需保障構件在運輸和現場儲存階段的穩定性,吊裝過程也需利用與之配套的起重設備,減少構件自身的破壞問題。

4 結語

綠色建筑理念和裝配式建造模式,都是具有一定優勢且符合未來發展前景的新型模式。筆者主要探究的是綠色建造方法如何與裝配式建筑相融合。綠色建筑理念涵蓋的內容多樣化,同樣要求在裝配式建筑開展了各個階段針對綠色建筑需求進行專項優化設計。筆者所列舉的幾種具體應用軍事立足于綠色建筑實際需求,考慮到裝配式結構施工基礎上所提出的具有實用意義的解決對策。隨著行業的不斷發展以及技術革新,未來也會有更多、更先進的技術形式被應用到裝配式建筑的建造工作中,為促進綠色建筑理念的普及,確保行業實現可持續發展打下堅實基礎。