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浅谈装配式建筑:装配式建筑的分类、优势、发展及问题
发布时间:2022-09-30 07:59:59 作者:米乐m6下载app 来源:米乐m6娱乐平台

  装配式建筑是指部分或全部构件在工厂预制完成,然后运输到施工现场,并将构件通过可靠的连接方式组装而建成的建筑。与传统施工方法相比,装配式建筑以标准化设计、工厂化生产、装配化施工、一体化装修、信息化管理、智能化应用为主要特征,节能、节水、节时、节省人工,并可以大幅减少建筑垃圾和扬尘,实现环保的目的。本文首先介绍了装配式建筑的概念、特点以及装配式建筑的分类,其次总结了装配式建筑的优势、发展历程和现状,最后分析了装配式建筑的发展趋势。当前我国大力发展装配式建筑正当其时。

  随着我国经济社会发展的转型升级,特别是城镇化战略的加速推进,建筑业在改善人民居住环境、提升生活质量中的地位凸显。但遗憾的是,目前我国传统“粗放”的建造模式仍较普遍,一方面,生态环境严重破坏,资源能源低效利用;另一方面,建筑安全事故高发,建筑质量亦难以保障。因此,传统的工程建设模式亟待转型。

  装配式建筑是建造方式的重大变革。装配式建筑是指部分或全部构件在工厂预制完成,然后运输到施工现场,并将构件通过可靠的连接方式组装而建成的建筑。与传统施工方法相比,装配式建筑以标准化设计、工厂化生产、装配化施工、一体化装修、信息化管理、智能化应用为主要特征,节能、节水、节时、节省人工,并可以大幅减少建筑垃圾和扬尘,实现环保的目的。“二战”以后,发达国家已经广泛采取装配式建筑,而目前我国仍以传统现场浇筑作业为主,新建建筑装配式建筑比例不足5%,与国际先进水平相比差距甚大。

  大力发展装配式建筑是绿色、循环与低碳发展的必然要求,是提高绿色建筑和节能建筑建造水平的重要手段,不但体现了“创新、协调、绿色、开放、共享”的发展理念,更是大力推进建设领域“供给侧结构性改革”、培育新兴产业、实现我国新型城镇化建设模式转变的重要途径。国内外的实践表明,装配式建筑优点显著,代表了当代先进建造技术的发展趋势,有利于提高生产效率、改善施工安全和工程质量,有利于提高建筑综合品质和性能,有利于减少用工、缩短工期、减少资源能源消耗、降低建筑垃圾和扬尘等。当前我国大力发展装配式建筑正当其时。

  装配式建筑主要有砌块建筑、板材建筑、盒式建筑、骨架板材建筑、升板和升层建筑五种主要形式。

  砌块建筑是用预制的块状材料砌成墙体的装配式建筑,适于建造3~5层建筑,如提高砌块强度或配置钢筋,还可适当增加层数。砌块建筑适应性强,生产工艺简单,施工简便,造价较低,还可利用地方材料和工业废料。建筑砌块有小型、中型、大型之分:小型砌块适于人工搬运和砌筑,工业化程度较低,灵活方便,使用较广;中型砌块可用小型机械吊装,可节省砌筑劳动力;大型砌块现已被预制大型板材所代替。砌块有实心和空心两类,实心的较多采用轻质材料制成。砌块的接缝是保证砌体强度的重要环节,一般采用水泥砂浆砌筑,小型砌块还可用套接而不用砂浆的干砌法,可减少施工中的湿作业。有的砌块表面经过处理,可作清水墙。

  板材建筑是由预制的大型内外墙板、楼板和屋面板等板材装配而成,又称大板建筑。它是工业化体系建筑中全装配式建筑的主要类型。板材建筑可以减轻结构重量,提高劳动生产率,扩大建筑的使用面积和防震能力。板材建筑的内墙板多为钢筋混凝土的实心板或空心板;外墙板多为带有保温层的钢筋混凝土复合板,也可用轻骨料混凝土、泡沫混凝土或大孔混凝土等制成带有外饰面的墙板。建筑内的设备常采用集中的室内管道配件或盒式卫生间等,以提高装配化的程度。大板建筑的关键问题是节点设计。在结构上应保证构件连接的整体性(板材之间的连接方法主要有焊接、螺栓连接和后浇混凝土整体连接)。在防水构造上要妥善解决外墙板接缝的防水,以及楼缝、角部的热工处理等问题。大板建筑的主要缺点是对建筑物造型和布局有较大的制约性;小开间横向承重的大板建筑内部分隔缺少灵活性(纵墙式、内柱式和大跨度楼板式的内部可灵活分隔)。

  盒式建筑是从板材建筑的基础上发展起来的一种装配式建筑。这种建筑工厂化的程度很高,现场安装快。一般在工厂里不但完成盒子的结构部分,而且内部装修和设备也都安装好,甚至可连家具、地毯等一概安装齐全。盒子吊装完成、接好管线后即可使用。盒式建筑的装配形式有: 全盒式,完全由承重盒子重叠组成建筑。 板材盒式,将小开间的厨房、卫生间或楼梯间等做成承重盒子,再与墙板和楼板等组成建筑。 核心体盒式,以承重的卫生间盒子作为核心体,四周再用楼板、墙板或骨架组成建筑。 骨架盒式,用轻质材料制成的许多住宅单元或单间式盒子,支承在承重骨架上形成建筑。也有用轻质材料制成包括设备和管道的卫生间盒子,安置在用其他结构形式的建筑内。盒子建筑工业化程度较高,但投资大,运输不便,且需用重型吊装设备,因此,发展受到限制。

  骨架板材建筑由预制的骨架和板材组成。其承重结构一般有两种形式:一种是由柱、梁组成承重框架,再搁置楼板和非承重的内外墙板的框架结构体系;另一种是柱子和楼板组成承重的板柱结构体系,内外墙板是非承重的。承重骨架一般多为重型的钢筋混凝土结构,也有采用钢和木作成骨架和板材组合,常用于轻型装配式建筑中。骨架板材建筑结构合理,可以减轻建筑物的自重,内部分隔灵活,适用于多层和高层的建筑。钢筋混凝土框架结构体系的骨架板材建筑有全装配式、预制和现浇相结合的装配整体式两种。保证这类建筑的结构具有足够的刚度和整体性的关键是构件连接。柱与基础、柱与梁、梁与梁、梁与板等的节点连接,应根据结构的需要和施工条件,通过计算进行设计和选择。节点连接的方法,常见的有榫接法、焊接法、牛腿搁置法和留筋现浇成整体的叠合法等。板柱结构体系的骨架板材建筑是方形或接近方形的预制楼板同预制柱子组合的结构系统。楼板多数为四角支在柱子上;也有在楼板接缝处留槽,从柱子预留孔中穿钢筋,张拉后灌混凝土。

  升板和升层建筑是在底层混凝土地面上重复浇筑各层楼板和屋面板,竖立预制钢筋混凝土柱子,以柱为导杆,用放在柱子上的油压千斤顶把楼板和屋面板提升到设计高度,加以固定。外墙可用砖墙、砌块墙、预制外墙板、轻质组合墙板或幕墙等;也可以在提升楼板时提升滑动模板、浇筑外墙。升板建筑施工时大量操作在地面进行,减少高空作业和垂直运输,节约模板和脚手架,并可减少施工现场面积。升板建筑多采用无梁楼板或双向密肋楼板,楼板同柱子连接节点常采用后浇柱帽或采用承重销、剪力块等无柱帽节点。升板建筑一般柱距较大,楼板承载力也较强,多用作商场、仓库、工场和多层车库等。升层建筑是在升板建筑每层的楼板还在地面时先安装好内外预制墙体,一起提升的建筑。升层建筑可以加快施工速度,比较适用于场地受限制的地方。

  经过自动化生产线生产出来的预制构件标准化程度高、残次品率低,一系列国家和地方技术标准的出台保证了预制构件的高质量,同时装配环节也在精密仪器的辅助下达到了毫米级别的精度,预制构件的高质量和安装上的高精度保证了建筑的质量。

  装配式建筑减少了施工过程中的粉尘污染以及施工现场的建筑垃圾污染,高效的建造方式带来了对资源的节约,同时预制构件生产的灵活性也为绿色建材的使用提供了空间,确保了其节能性。

  装配式建筑大量预制构配件都是在工厂生产,减少了现场施工强度,省去了部分工序,因此大大缩短了整体工期。装配式建筑建造速度快,质量稳定的优点也将为企业的和企业品牌的建立奠定基础。装配式建筑的工期是传统建筑工期的三分之一,快速的施工周期将使建筑企业的财务成本压力减轻,促进企业的良好运转。

  建筑信息模型(BIM)技术在装配式建筑中的全过程应用,保证了建筑数据在全寿命周期的一致性,为建筑全寿命周期的养护和智能化开发奠定了基础。BIM全称建筑信息模型,是以建筑工程项目的各项信息数据作为基础,建立起三维的建筑模型,通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。这样的信息模型将为设计师、建筑师、水电暖铺设工程师、开发商乃至最终用户提供协作平台。同时,BIM 方法还可用于分析包括采光、能源效率和材料的可持续性等建筑性能的各个方面,甚至借助通风、采光、气流组织以及视觉对人心理感受进行控制。

  20世纪五六十年代,我国主要是从苏联等国家学习引入工业化建造方式。1956年,国务院发布了《关于加强和发展建筑工业的决定》,首次明确建筑工业化的发展方向,全国各地预制构件厂雨后春笋般出现,部分地区建造了一批装配式建筑项目。但到了六七十年代,受各种因素影响,装配式建筑发展缓慢,基本处于停滞状态。

  改革开放以后,在总结前20年发展的基础上,又呈现了新一轮发展装配式建筑的热潮,共编制了924册建筑通用标准图册(截至1983年),很多城市建设了一大批大板建筑、砌块建筑。但由于当时的装配式建筑防水、冷桥、隔声等关键技术问题未得到很好解决,出现了一些质量问题。同时,现浇施工技术水平快速提升、农民工廉价劳动力大量进入建筑行业,使得现浇施工方式成本下降、效率提升,使得一度红火的装配式建筑发展逐渐放缓。

  1999年以后,发布《关于推进住宅产业现代化提高住宅质量的若干意见》(国务院办公厅72号文件),明确了住宅产业现代化的发展目标、任务、措施等。原建设部专门成立部住宅产业化促进中心,配合指导全国住宅产业化工作,装配式建筑发展进入一个新的阶段。但总体来说,在21世纪的前十年,发展相对缓慢。

  从“十二五”开始,特别是最近两三年来,在各级领导的高度重视下,装配式建筑呈现快速发展局面。突出表现为以产业化试点城市为代表的地方,纷纷出台了一系列的技术与经济政策,制定了明确的发展规划和目标,涌现了大量龙头企业,建设了一批装配式建筑试点示范项目。

  到2015年底,全国大部分省市明确了推进装配式建筑发展的职能机构,在国家住宅产业化综合试点示范城市带动下,有30多个省级或市级政府出台了相关的指导意见,在土地、财税、金融、规划等方面进行了卓有成效的政策探索和创新。

  各类技术体系逐步完善,相关标准规范陆续出台,初步建立了装配式建筑结构体系、部品体系和技术保障体系,为装配式建筑进一步发展提供了一定的技术支撑。

  供给能力不断增强,各地涌现了一批以国家住宅产业化基地为代表的龙头企业,并带动整个建筑行业积极探索和转型发展。装配式建筑设计、部品和构配件生产运输、施工以及配套等能力不断提升。截止2014年底,据不完全统计,全国PC构件生产线%分别计算,可供应装配式建筑面积8000万㎡到20000万㎡。

  以试点示范城市和项目为引导,部分地区呈现规模化发展态势。截至2013年底,全国装配式建筑累计开工1200万㎡,2014年,当年开工约1800万㎡,2015年,当年开工近4000万㎡。据不完全统计,截至2015年底,全国累计建设装配式建筑面积约8000万㎡,再加上钢结构、木结构建筑,大约占新开工建筑面积的5%。

  顶层制度设计相对滞后。目前从国家层面来说,指导装配式建筑发展工作的文件只有1999年发布的《关于推进住宅产业现代化提高住宅质量的若干意见》(国务院办公厅72号文件)和2016年发布的《国务院办公厅关于大力发展装配式建筑的指导意见》(国务院办公厅71号文件),各地对完善顶层设计的呼声非常强烈。

  标准规范有待健全。虽然国家和地方出台了一系列装配式建筑相关的标准规范,但缺乏与装配式建筑相匹配的独立的标准规范体系。部品及构配件的工业化设计标准和产品标准需要完善。由于缺乏对模数化的强制要求,导致标准化、系列化、通用化程度不高,工业化建造的综合优势不能充分显现。

  技术体系有待完善。各地在探索装配式建筑的技术体系和实践应用时,出现了多种多样的技术体系,但大部分处于试点探索阶段,成熟的、易规模推广的还相对较少。

  监管机制不匹配。当前的建设行业管理机制已不适应或滞后于装配式建筑发展的需要。有些监管办法甚至阻碍了工程建设进度和效率提升;而有些工程项目的关键环节甚至又出现监管真空,容易出现新的质量安全隐患,必须加快探索新型的建设管理部门监管制度。

  程序脱节严重。装配式建筑适合采用设计生产施工装修一体化,但目前生产建设等各过程,各环节是以条块分割为主,没有形成上下贯穿的产业链,造成设计与生产施工脱节、部品构件生产与建造脱节、工程建造与运维管理使用脱节,导致工程质量性能难以保障、责任难以追究。

  行业发展能力不足。目前不论是设计、施工还是生产、安装等各环节都存在人才不足的问题,这是制约行业发展的最大瓶颈。

  与装配式建造相匹配的配套能力不足。包括预制构件生产设备、运输设备、关键构配件产品、适宜的机械工具等,这些能力不配套,已严重影响了装配式建筑整体水平的提升。

  对国外研究不透彻。包括对国外的制度、机制、标准规范、技术体系以及推广模式和统计数据等,缺乏系统性的研究和借鉴。

  在日益紧张的能源与环境形势下,城市建设模式和建筑业发展方式正在加快转型。绿色建筑是一场建筑业的工业化绿色革命,体现在建筑节能、装配式住宅和低碳实践区等方方面面,是一个全产业链体系的概念。装配式建筑作为一种绿色建造技术,具有可避免未来重复装修,长寿命、免维护、技能环保的优势。特别是装配式住宅,区别于传统的人工建造方式,是一种标准化、工业化的建筑生产模式,可以实现“像造汽车一样造房子”。推动建筑工业化,可以将部品及构配件在工厂流水线上进行标准化加工预制,之后再在建筑工地上进行配件的装配,把原来的建筑工人转变为机械操作工人,实现无粉尘作业,大大节约人力、时间和能耗成本,又可以提高建筑质量。

  2016年是装配式建筑发展的分水岭,装配式建筑的发展趋势已不可扭转。2016年2月22日国务院出台了《关于大力发展装配式建筑的指导意见》,明确提出,要因地制宜发展装配式混凝土结构、钢结构和现代木结构等装配式建筑,力争用10年左右的时间,使装配式建筑占新建建筑面积的比例达到 30%。根据住建部的《建筑产业现代化发展纲要》,到2020年,装配式建筑占新建建筑的比例到 20%以上,直辖市、计划单列市及省会城市30%以上,保障性安居工程采取装配式建造的比例达到 40%以上。新开工全装修成品住宅面积比率30%以上。直辖市、计划单列市及省会城市保障性住房的全装修成品房面积比率达到 50%以上。2016年3月5日政府工作报告提出要大力发展钢结构和装配式建筑,提高建筑工程标准和质量;2016年7月5日住建部出台《住房城乡建设部2016年科学技术项目计划装配式建筑科技示范项目名单》并公布了2016年科学技术项目建设装配式建筑科技示范项目名单;2016年9月14日国务院召开国务院常务会议,提出要大力发展装配式建筑推动产业结构调整升级;2016年9月27日国务院出台《国务院办公厅关于大力发展装配式建筑的指导意见》〔2016〕71号,系统地提出了大力发展装配式建筑的总体要求、重点任务和保障措施,明确了发展装配式建筑的指导思想、基本原则和工作目标。

  国务院总理2016年9月14日主持召开国务院常务会议,部署加快推进“互联网+政务服务”,以深化政府自身改革更大程度利企便民;决定大力发展装配式建筑,推动产业结构调整升级。按照推进供给侧结构性改革和新型城镇化发展的要求,大力发展钢结构、混凝土等装配式建筑,具有发展节能环保新产业、提高建筑安全水平、推动化解过剩产能等一举多得之效。会议决定,以京津冀、长三角、珠三角城市群和常住人口超过300万的其他城市为重点,加快提高装配式建筑占新建建筑面积的比例。为此,一要适应市场需求,完善装配式建筑标准规范,推进集成化设计、工业化生产、装配化施工、一体化装修,支持部品部件生产企业完善品种和规格,引导企业研发适用技术、设备和机具,提高装配式建材应用比例,促进建造方式现代化。二要健全与装配式建筑相适应的发包承包、施工许可、工程造价、竣工验收等制度,实现工程设计、部品部件生产、施工及采购统一管理和深度融合。强化全过程监管,确保工程质量安全。三要加大人才培养力度,将发展装配式建筑列入城市规划建设考核指标,鼓励各地结合实际出台规划审批、基础设施配套、财政税收等支持政策,在供地方案中明确发展装配式建筑的比例要求。用适用、经济、安全、绿色、美观的装配式建筑服务发展方式转变、提升群众生活品质。

  2017年度是我国建筑业继续深入改革、继续调结构转型升级的重要一年,也是全行业继续聚焦大力推广装配式建筑承前启后的关键年。党的十九大明确了树立绿色发展理念,推动新型工业化发展,提高“中国制造和中国建造”水平,推进供给侧结构性改革,建设质量强国、建设美丽中国等核心内容,具体到建筑行业,就是提质增效的绿色发展,装配式建筑和绿色建筑成为主要载体,大力推动装配式建筑发展、提高建筑产品质量、促进建筑业转型升级是贯彻落实党的十九大关于高质量发展、绿色发展、结构优化和动力转换的重要举措。在国家、住建部和各地方政府相关部门不断出台政策和措施的引领规范下,装配式建筑已完成从试点示范阶段向全面推广阶段过渡,并呈现良好的发展趋势,逐步带动建筑业走向提质增效、绿色发展之路。

  2017年1月10日,住房和城乡建设部发布第1417号、第1418号、第1419号公告,分别发布国家标准《装配式木结构建筑技术标准》GB/T 51233-2016、《装配式钢结构建筑技术标准》GB/T 51232-2016、《装配式混凝土建筑技术标准》GB/T 51231-2016,均于2017年6月1日实施。三本装配式建筑行业技术标准将有效发挥规范和引领作用,推动我国装配式建筑健康、快速、持续发展。

  为满足装配式建筑工程计价需要,住建部组织编制了《装配式建筑工程消耗量定额》,与《房屋建筑和装饰工程消耗量定额》(TY01-31-2015)配套使用,从2017年3月1日开始执行。标准包含装配式混凝土结构工程、装配式钢结构工程、建筑构件及部品工程、措施项目等定额内容。

  从这些新的规定中不难看出,装配式建筑在我国建筑发展中正被提升到前所未有的新高度。

  据统计,2016年全国新建装配式建筑面积为1.14亿平米,占城镇新建建筑面积的比例为4.9%,比2015年同比增长57%,2017年1~10月,全国已落实新建装配式建筑项目约1.27亿平米。装配式建筑规模的持续扩大,带动装配式建筑设计、部品部件生产、装配式施工、装配化装修、装配式设备制造、物流运输及相关配套产品等全产业链的迅速发展。

  随着建筑工业化的要求,世界发达国家都把建筑部件工厂化预制和装配化施工,作为建筑产业现代化的重要标志。装配式建筑工业化是世界性的大潮流和大趋势,同时也是我国改革和发展的迫切要求。在我国建材工业和建筑业已成为国民经济的基础产业和支柱产业。传统建筑方式人们开始逐渐发现已经不再完全符合时代的发展要求。对于日益发展的我国建筑市场,现浇结构体系所存在的弊端趋于明显化。面对这些问题,结合国外的建筑工业化成功经验,我国建筑行业必将掀起装配式建筑工业化的浪潮,使其发展进入一个崭新的时代,并将促进建筑领域生产方式的巨大变革。

  我国既有建筑面积达400多亿平方米,其中95%以上是高耗能建筑。建筑能耗约占整个社会能耗的30%,楼宇年电力消耗总量占全国总消耗10%,能源费用超过800亿元,大部分楼宇全年用电量在100万千瓦时以上。如果按照装配式建筑设计标准进行作业,能够实现节水80%、节能70%、节时70%、节材20%、节地20%。我国的房屋建筑工业化比先进的工业国家落后,建筑业又要求降低能耗、抗震减灾、保护生态与环境,提高人们工作与生活质量,因此加快改革创新,使用新材料、应用新工艺、发展新技术,提高工程质量、减少污染和浪费、减少现场作业,实现建筑工业化是建筑业进步的重要标志。城乡住房建设将是我国经济发展新的驱动点和生长点。

  大力发展装配式建筑,推进新旧产能转换,提供质量优良的建筑产品,是时代赋予我们的伟大使命。唯有戮力向前,方不负时代所托。愿行业携手,砥砺奋进,共同迎接装配式建筑发展美好未来!

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