新型裝配式建筑在建筑施工過程中的應用分析*

田碩果

(北京建工集團有限責任公司建筑工程總承包部 北京 100000)

新型裝配式建筑是一種以工業化生產為基礎,將建筑組件在工廠內預制完成后,再進行現場裝配的建筑方式。相比傳統的施工方法,裝配式建筑具有工期短、質量可控、環境友好等優勢,因此在近幾年得到了廣泛的應用和推廣。

1 新型裝配式建筑的概念與發展歷程

新型裝配式建筑是一種以工廠化生產方式制造建筑構件,并在現場進行快速組裝的建筑方法。它利用先進的設計、制造和施工技術,將建筑過程中的各個環節模塊化,實現了建筑構件的高度標準化和產業化生產。新型裝配式建筑起源于20世紀40年代的歐美國家,在不同國家有不同的發展歷程。

在國際上,新型裝配式建筑的發展可以追溯到二戰后的重建時期。由于需要快速恢復城市基礎設施和住房短缺的問題,裝配式建筑成為一種有效的解決方案。隨著科技的進步和材料的改良,新型裝配式建筑的發展逐漸成熟[1]。在我國,新型裝配式建筑的提出可以追溯到20世紀80年代初。由于人口增加、城鎮化進程加快和災害重建的需要,傳統施工方法已經難以滿足需求。因此,中國開始引進和研發新型裝配式建筑技術,逐漸形成了一套完整的標準和規范體系,推動了該領域的快速發展。

近年來,新型裝配式建筑在中國得到了進一步地推廣和應用。政府也出臺了相關政策和支持措施,鼓勵各地采用新型裝配式建筑的方式進行城市建設和住房保障工作。而越來越多的企業和項目選擇了裝配式建筑方法,取得了顯著的成果和經驗。

2 新型裝配式建筑在施工過程中優勢

2.1 提高施工效率

新型裝配式建筑采用標準化、模塊化的設計和生產方式,實現了工廠化生產和現場快速組裝,大幅提升了施工效率。這種設計方式使得建筑構件可以在工廠內進行精確制造和檢測,避免了施工現場的噪音、塵土等污染。同時,預制構件的生產可以按照計劃進行,避免了傳統建筑中因天氣、人力等因素造成的延誤。此外,新型裝配式建筑的現場組裝過程也相對簡單,可以快速完成建筑物的建設,大大縮短了施工周期。因此,相對于傳統建筑,新型裝配式建筑能夠節約大量的施工時間,提高施工效率和質量,同時也符合綠色建筑的要求,具有較高的可持續性[2]。

2.2 降低施工成本

新型裝配式建筑的工廠化生產通過實現規模化生產、數字化管理和資源共享,有效地降低了施工過程中的成本。這種生產方式可以大幅提高構件的精度和一致性,減少材料浪費和錯誤率,從而降低材料成本[3]。同時,工廠化生產可以集中管理和調度,減少施工現場的人員和設備需求,進一步降低人工成本和施工期間的其他費用。此外,新型裝配式建筑的施工時間大幅縮短,減少了人工成本和施工期間的其他費用,如租金、水電費等。因此,新型裝配式建筑的工廠化生產不僅可以提高施工效率和質量,還可以降低施工成本,提高項目的經濟效益和社會效益。

2.3 提高建筑質量

新型裝配式建筑的模塊化設計和工廠化生產確保了施工過程的精度和質量控制,減少了施工中的人為因素和施工質量問題。這種設計方式使得建筑構件可以在工廠內進行精確制造和檢測,避免了施工現場的誤差和不確定性。同時,工廠化生產也使得材料的質量得到了保障,經過工廠審查的材料可以確保其質量和性能符合標準要求。這些措施使得新型裝配式建筑的施工質量得到了顯著提升,減少了后續維護和修復的成本和時間。因此,新型裝配式建筑在施工過程中的精度和質量控制方面具有明顯優勢,為建筑行業的可持續發展做出了重要貢獻[4]。

2.4 減少對環境的影響

新型裝配式建筑采用了工廠化生產,減少了對施工現場的噪音、污染和廢棄物的產生,降低了對周圍環境的影響。相較于傳統建筑施工,裝配式建筑主要在工廠進行預制生產,減少了現場施工過程中的噪音和粉塵等污染物的產生。同時,工廠生產環境可進行相對封閉管理,能夠更好地控制、處理和減少廢棄物的排放。此外,新型裝配式建筑采用模塊化設計,減少了對原材料的需求,降低了對自然資源的壓力。因此,新型裝配式建筑通過工廠化生產和模塊化設計,避免了傳統建筑施工過程中對施工現場造成的噪音、污染和廢棄物等環境問題。同時,它還通過有效的材料規劃和可循環利用,提高了建筑材料的資源利用效率,為可持續發展做出了積極貢獻。

3 新型裝配式建筑施工過程中的關鍵技術

新型裝配式建筑是指將建筑的核心構件、設備和材料在工廠進行預制,然后在現場進行組裝安裝的建筑方式。在新型裝配式建筑施工過程中,有一些關鍵技術起到了至關重要的作用。

3.1 設計技術

新型裝配式建筑在設計階段需要進行精確的設計,包括結構設計、材料選擇和連接方式等(見圖1)。一方面,在結構設計方面,針對不同的建筑類型和用途,需要進行詳細的力學計算和結構分析,確保設計的合理性和穩定性[5]。另一方面,在材料選擇方面,考慮預制構件的強度、耐久性和可靠性,不同的材料具有不同的特性,設計師根據具體的使用場景選擇合適的材料,包括主要的結構材料和裝飾材料。此外,還需要充分考慮材料的成本和可獲得性,以確保設計方案的可行性和經濟性。

圖1 新型裝配式建筑的設計階段

與此同時,連接方式也是設計階段需要考慮的重要因素,預制構件之間的連接需要保證結構的穩定性和整體的堅固性。常見的連接方式包括榫卯連接、螺栓連接、焊接連接等。設計師根據具體的情況選擇合適的連接方式,并進行詳細的計算和分析,確保連接的牢固性和可靠性。同時,在設計階段,還需要充分考慮組裝性、可運輸性和施工性,模塊化的預制構件需要能夠在工廠內進行生產和組裝,并可以方便地進行運輸和現場組裝。因此,設計師合理安排構件的尺寸、重量和連接方式,確保構件的可組裝性和適應性。而施工性也是設計的重要考慮因素之一,充分考慮施工工藝和工期,確保建筑的按時完成。

3.2 預制技術

預制技術是新型裝配式建筑的核心技術之一,它采用工廠化生產的方式,提前將建筑構件在預制工廠中進行制作和加工,然后再將其運輸到現場進行組裝和安裝(如圖2所示)。

圖2 裝配式建筑的安裝

在預制工廠中,模具制作是預制技術的重要環節之一,根據設計圖紙和規范要求,預制工廠制作各種形狀和尺寸的模具,以便于進行混凝土澆筑或鋼結構加工。模具的設計和制作需要考慮到構件的幾何形狀、配筋形式等因素,確保構件制作的準確性和穩定性。在混凝土預制過程中,預制工廠要嚴格控制混凝土的配合比、攪拌均勻度和加水量等因素。先進的攪拌設備和自動化控制系統,可以確保混凝土質量的穩定性和可控性。混凝土澆筑時要注意充分振實和減少氣泡的產生,以保證混凝土的強度和密實度。對于鋼結構預制,預制工廠需要具備先進的切割、焊接和加工設備,可以根據設計要求對鋼材進行切割、彎曲和連接。同時,需要進行嚴格的質量控制,確保鋼構件尺寸的準確性和焊接接頭的可靠性。為了提高預制構件的生產效率和質量穩定性,預制工廠采用高度自動化的生產設備,如自動攪拌機、自動涂料噴涂機、數控切割機等。這些設備可以實現生產線的流水作業,大大提高生產效率和構件的一致性。

3.3 運輸與安裝技術

新型裝配式建筑采用組裝化施工方式,對于運輸和安裝技術的要求非常重要,在運輸過程中,需要充分考慮構件的尺寸、重量和安全性,選擇合適的運輸方式。在選擇運輸方式時,需要根據構件的特點和目的地的距離進行綜合考慮,對于小型構件或短距離運輸,可以選擇卡車運輸,方便快捷;對于大型構件或長距離運輸,可以考慮使用船舶或鐵路等方式,以確保安全和經濟效益。同時,在運輸過程中,需要采取一系列的措施來保證構件的安全性。首先,應根據構件的形狀、重量和特殊要求,設計并使用專門的運輸支撐和固定設備,以確保構件在運輸過程中不受損壞。其次,應制定詳細的運輸方案,包括路線選擇、路況評估和交通管制等,以確保構件的順利運輸和準時到達目的地。此外,在安裝過程中,需保證構件的準確定位和連接,以確保整個建筑的穩定性和安全性。首先,根據設計圖紙和標準要求,進行安裝方案的制定和施工組織設計,明確各個構件的安裝順序、位置和方法。其次,在安裝過程中嚴格控制構件的水平、垂直和平整度,使用專業的安裝工具和檢測設備,確保構件的精準安裝。同時,在連接處采用可靠的連接方式,如焊接、螺栓連接等,以確保構件之間的牢固連接。

3.4 連接技術

新型裝配式建筑涉及多種材料和構件的連接,因此采用有效的連接技術,以確保連接的強度和可靠性,同時考慮施工效率和成本。常見的連接技術包括焊接、螺栓連接、粘接等,每種連接方式都有其適用的場景和優缺點。在選擇連接技術時,綜合考慮構件的材料、形狀、尺寸、受力情況等因素,以及施工條件和成本要求。例如,對于承受大荷載或重要部位的連接,可以采用焊接或高強度螺栓連接;對于快速施工或易于拆裝的連接,可以采用粘接或普通螺栓連接。通過合理選擇和應用連接技術,可以確保新型裝配式建筑的連接質量和施工效率,提高建筑的整體性能和使用壽命。

3.5 設備與工具技術

新型裝配式建筑在施工過程中需要使用一些特殊的設備和工具,如吊裝機械、安裝導軌、組裝夾具等,以完成施工任務。這些設備和工具的高效、精確和安全性能對于提高施工效率和質量至關重要。吊裝機械能夠快速、準確地將預制構件吊裝到指定位置,提高施工速度;安裝導軌能夠保證構件的精確安裝和定位,減少調整時間和誤差;組裝夾具能夠確保構件之間的連接牢固和穩定,提高整體結構的強度和穩定性。因此,在選擇和使用這些設備和工具時,需要確保其性能和質量符合施工要求,并進行定期維護和保養,以保證施工的順利進行和質量的可靠保障。

新型裝配式建筑在建筑施工過程中的應用分析表明,這種建筑形式具有高效、環保和可持續性等優點。通過標準化設計、工廠化生產和現場裝配等環節的有效配合,可以實現建筑的高質量和高效率。隨著技術的不斷進步和政策的不斷推動,新型裝配式建筑將在建筑行業中發揮更加重要的作用。同時加強技術創新和研發,推動標準化和規范化發展,加強政策引導和支持等措施,以促進新型裝配式建筑的可持續發展。