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關鍵詞:建筑工業化 內容 發展 措施
建筑工業化的含義和基本特征(四化一改);工業化建筑的類型。 砌塊建筑:特點設計要求;常用砌塊的類型及砌塊墻體構造;大板建筑:特點設計要求、內外墻板樓板及屋面板類型(材料受力復合);節點構造,外墻板縫防水構造(材料防水構造防水);裝配式框架板材建筑:骨架結構系統,框架結構特點;按材料分類,按施工方法分類;結構布置及傳力系統;柱網形式及常用尺寸;框架節點連接;框架結構外墻構造,外墻的類型及材料(磚砌塊板材及幕墻),外墻的擱置位置與建筑立面造型,外墻與外墻外墻與框架的連接;板柱結構系統及其外墻,板柱結構組成形式和力的傳遞,板柱的節點連接,墻體材料及構造。大模板建筑:特點設計要求;類型墻體材料及節點構造;滑模建筑:特點設計施工要求及類型。升板建筑:特點施工要求;樓板類型及構造節點。盒子建筑:特點及類型;組裝方式與構造。
(一)建筑工業化的基本內容
1。建筑工業化是指建筑業要從傳統的以手工操作為主的小生產方式逐步向社會化大生產方式過渡,即以技術為先導,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、經營活動逐步走上專業化、社會化道路。
2。建筑工業化的基本內容是:采用先進、適用的技術、工藝和裝備,科學合理地組織施工,發展施工專業化,提高機械化水平,減少繁重,復雜的手工勞動和濕作業;發展建筑構配件、制品、設備生產并形成適度的規模經營,為建筑市場提供各類建筑使用的系列化的通用建筑構配件和制品;制定統一的建筑模數和重要的基礎標準(模數協調、公差與配合、合理建筑參數、連接等),合理解決標準化和多樣化的關系,建立和完善產品標準、工藝標準、企業管理標準、工法等,不斷提高建筑標準化水平;采用現代管理方法和手段,優化資源配置,實行科學的組織和管理,培育和發展技術市場和信息管理系統,適應發展社會主義市場經濟的需要。
(二)建筑工業化的發展
建筑工業化是我國建筑業的發展方向。近年來,隨著建筑業體制改革的不斷深化和建筑規模的持續擴大,建筑業發展較快,物質技術基礎顯著增強,但從整體看,勞動生產率提高幅度不大,質量問題較多,整體技術進步緩慢。為確保各類建筑最終產品特別是住宅建筑的質量和功能,優化產業結構,加快建設速度,改善勞動條件,大幅度提高勞動生產率,使建筑業盡快走上質量效益型道路,成為國民經濟的支柱產業。我們主要吸取我國幾十年來發展建筑工業化的歷史經驗,以及國外的有益經驗和作法;考慮我國建筑業技術發展現狀、地區間的差距,以及勞動力資源豐富的特點;適應發展建筑市場和繼續深化建筑業體制改革的要求;重點是房屋建筑,特別是量大面廣、對提高人民居住水平直接相關的住宅建筑。
(三)實現建筑工業化的措施
建筑工業化,首先應從設計開始,從結構入手,建立新型結構體系,包括鋼結構體系、預制裝配式結構體系,要讓大部分的建筑構件,包括成品、半成品,實行工廠化作業。一是要建立新型結構體系,減少施工現場作業。多層建筑應由傳統的磚混結構向預制框架結構發展;高層及小高層建筑應由框架向剪力墻或鋼結構方向發展;施工上應從現場澆筑向預制構件、裝配式方向發展;建筑構件、成品、半成品以后場化、工廠化生產制作為主。二是要加快施工新技術的研發力度,主要是在模板、支撐及腳手架施工方向有所創新,減少施工現場的濕作業。在清水混凝土施工、新型模板支撐和懸挑腳手架有所突破;在新型圍護結構體系上,大力發展和應用新型墻體材料。三是要加快“四新”成果的推廣應用力度,減少施工現場手工操作。在積極推廣建設部十項新技術的基礎上,加快這十項新技術的轉化和提升力度,其中包括提高部品件的裝配化、施工的機械化能力。
在新型結構體系中,應盡快推廣建設鋼結構建筑,應用預制混凝土裝配式結構建筑,研發復合木結構建筑。在我國,進行鋼結構建設的時機已比較成熟,我國已連續8年世界鋼產量第一,一批鋼結構建筑已陸續建成,相應的設計標準、施工質量驗收規范已出臺;同時,鋼結構以其施工速度快、抗震性能好、結構安全度高等特點,在建筑中應用的優勢日顯突出;鋼結構使用面積比鋼筋混凝土結構增加面積4%以上,工期大大縮短;在工程建設中采用鋼結構技術有利于建筑工業化生產,促進冶金、建材、裝飾等行業的發展,促進防火、防腐、保溫、墻材和整體廚衛產品與技術的提高,況且鋼結構可以回收,再利用,節能、環保,符合國民經濟可持續發展的要求。
一、建筑工業化
建筑工業化跟我們的建筑工業革命是聯系在一起的,它是制造業中的一個方面。工業革命對我們的整個制造業影響非常大,而我們建筑行業的制造實際上是建筑行業的制造業。
1.三次工業革命對制造業的推動
第一次工業革命(18世紀60年代起)主要的推動是蒸汽動力的應用,并將人類帶入了“蒸汽時代”。對我們制造業的影響是以機器代替手工勞動,使生產力大大提高。
第二次工業革命(19世紀70年代起)主要的推動是電力應用、新交通工具、新通訊手段,將人類帶入“電氣化時代”。對我們制造業的影響是自動化流水生產線、形成大規模成批生產。
第三次工業革命(20世紀50年代起)主要的推動是電子計算機、信息控制技術應用,將人類帶入“信息化時代”。對我們制造業的影響是數字化、信息控制、走向大產量定制生產。
2.第三次工業革命對制造業的其他主要影響
(1)對生產方式的影響
主要有大規模生產轉向大規模定制、剛性生產系統轉向可重構的柔性制造系統和工廠化生產轉向社會化生產。
(2)對技術發展的影響
主要有生產制造陜速成型,新材料復合化、納米化,以及生產系統數值化、信息化、智能化(柔性化制造)。
3.我國工業化道路的發展趨勢
黨的十六大提出了新型工業化,十又提出了中國式新型工業化道路,其基本要求有四點:提高科技創新能力、減少環境污染、降低能源消耗、提高經濟效益。
4.現代建筑工業化
走新型工業化化道路,要符合以下四個特點:
高效率:工廠化、自動化、規?;?流水線)、信息化、多樣化,大幅提高生產效率
高質量:通過加工精度和質量提高來提升產品性能和耐久性;
高科技:依托技術創新,實現減排和可持續發展;
高效益:通過規模化生產和資源高效利用,總體上降低單位成本、提高產品性價比、提高經濟效益。
我們鋼結構住宅要走工業化道路應該達到以上四個高,這是我們要極力解決的瓶頸。
二、現代建筑工業化建造的本質
1.幾個落后的觀念
觀念一:工業化建造就是預制裝配化
這個觀念是第一次工業革命時期的水平,只是以機器代替人工而已,可能落后100-140年。以這個觀念來指導我們的工作已經出現為工業化而裝配化的費工費料的不良后果,特別是鋼結構建筑,設計時按整體設計,施工單位坼分做成預制產品,然后再按照整體要求拼裝,既費時又提高了成本,這不是我們工業化的要求,這樣的工業化是落后的、是倒退的。
觀念二:現在的鋼結構建筑已是工業化建造
這是第二次工業革命中期的水平,僅有部分結構構件和維護構件用工業化流水線生產,可能落后不少于50-80年。以這個觀念來指導我們的工作已經形成建筑工業化與鋼結構不相關的不良局面。
2.可能會誤導的口號
(1)像搭積木一樣建房子:即建筑部品化,兩天建一層樓。只考慮安裝,沒有考慮房屋結構的特點(結構效率、安全、耐久等)使用要求。
(2)像造汽車一樣建房子:即集成體系品牌化、生產工廠(流水線)化。房屋產品與汽車產品是有區別的,不可能一次造出幾百萬棟房子。
流水線生產的想法是好的,但是怎樣才能做到流水線生產?它涉及到建筑工業化本質的問題。
3.現代建筑工業化的本質
技術水平定位處于第三次工業革命階段的水平,具備兩個特征:信息技術控制下的建造;從大規模成批生產走向打產量定制生產,即個性發展。
(1)技術要點:
應在大量定制生產條件下做到九個化。
①建筑設計個性化:
建筑、結構、制作聯合調研,提出若干種既有可能形成體系建筑又能實現建筑設計個陛化的體系建筑方案。
②結構設計體系化:
提出若干種可以采用的最佳結構形式,并完成構件、節點等的相關參數的優化。
③各部尺寸模數化:
建筑、結構、水、暖、電等全專業協調的模數體系開發。
④結構設計體系化:
對不同的結構體系,提出標準化、系列化的結構部品體系,實現用最少種類的標準“積木”組建盡可能多的建筑形式。
⑤加工制作自動化:
在結構部品標準化工作的基礎上,提出最大效率利用現代信息控制技術的自動化流水生產線。
⑥配套部品商品化:
提出配套部品商業化的要求,建立部品信息網、物流網。
⑦現場安裝裝配化:
運到安裝現場的建筑部品必須是集成化的,研發裝配專用設備,實現裝配工藝高效化、定型化和標準化。
⑧設計、建造、運行維護信息化:
基于BIM技術,建立全過程信息化平臺。
⑨拆除廢件資源化:
在設計、建造等環節中應考慮整個建筑拆除廢件的資源化利用可能性。
著力做到以上九條,并且實現可持續發展,是第三次工業革命所需要的對工業化的要求。
(2)技術特征:
菜單式訂購、部品工業化生產、BIM施工組織管理、機械化裝配、信息化全生命周期管理。
(3)工業化效果,體現在:
①建筑品位:美觀、適用、堅固、耐久;
②生產力:大幅提高勞動效率;
③經濟:降低成本和提高性價比;④社會效益:提升品質和安全、資源節約和環境友好。
三、鋼結構住宅工業化建造的主要優勢
1.已具有的基礎
(1)已基本達到預制裝配化建造。
(2)已具備建造智能化自動制造流水線的能力。
(3)已形成若干種符合建筑工業化制造特征的體系建筑,如:輕型工業廠房的輕鋼門式剛架建筑,造價便宜,經濟效益高;螺栓球節點網架結構體系建筑,自上世紀80年代以來備受推崇。
(4)已完成多種建筑部品的商業化生產,如:墻面、樓面、屋面等部品的商業化生產已有一定基礎。
(S)已探索若干種體系建筑的工業化建造,如:框架結構體系。
所以鋼結構的工業化建造已經具有一定基礎。
2.具有的主要優勢
從目前來看,鋼結構建筑具有諸多優勢,最適合建筑工業化建造:
(1)改革創新起點高;
(2)企業的轉型升級發展陜;
(3)節能減排效果好;
(4)行業面貌變革廣。
這些對我們鋼結構行業來說都是非常有利的情況。四、鋼結構住宅工業化建造當前存在的問題
1.對鋼結構建筑工業化建造的實現藍圖不明確
(I)領導部門缺乏統一和有力的指導和組織;
(2)企業部門缺乏明確的目標和有效的措施。
2.對建筑工業化建造需要全行業協同攻關無認識
(1)領導部門的激勵政策偏向于制作企業;
(2)設計部門幾乎未參與;
(3)制作施工企業各自為戰。
3.對發展建筑工業化建造所推行的措施與其發展規律不相符
(1)沒有按全行業系統工程的要求協同攻關;
(2)沒有立足行業發展,讓建筑師牽頭組織不同專業人員協同攻關;
(3)不按自身發展規律,用行政命令或一股熱情,必然是事倍功半、得不償失、勞民傷財。
五、推進鋼結構住宅工業化建造的若干建議
1.中國建筑金屬結構協會應起領導和組織作用
(I)協會應該按照鋼結構建筑工業化建造的發展規律,引領協會全體成員走正確的發展道路;
(2)協會應該指導建筑鋼結構分會遴選合適人員,組織鋼結構建筑工業化建造委員會,負責技術指導工作;
(3)協會應該與鋼結構建筑工業化建造委員會一起制定鋼結構建筑工業化建造的中長期發展目標。
2.委員會應該在行業中對工業化建造的實現負技術責任
(1)組織并完成頂層設計,制定中長期發展規劃和近期實施計劃;
(2)落實實施計劃并進行指導和監督;
(3)選擇若干個合適單位對實施計劃的不同內容進行試點。
3.關于鋼結構建筑工業化建造中長期發展規劃的建議
(1)目標:
鋼結構建筑現代工業化建造水平符合第三次工業革命信息化時代的特征,具體來說,要求實現信息技術控制下的建造,能從大規模成批生產向大產量定制生產轉變。
(2)技術內容:
應體現現代化工業化本質的“九個化”,可以從鋼結構多高層建筑開始(包括住宅、辦公樓等等)。
【關鍵詞】:全裝配式 發展前景 未來預估
隨著近年來建筑行業的快速發展,建筑行業逐漸消去原來的勢頭。剛剛結束的中央經濟工作會議明確,在經濟發展新常態下,生產能力智能化、專業化將成為產業組織的新特征。
一.市場前景展望
發達國家和地區發展裝配式住宅經歷了三個階段:第一階段為起始期,重點建立工業化生產體系;第二階段為發展期,重點提升裝配式住宅的質量;第三階段為成熟期,側重降低物耗和對環境的負荷,并解決住宅多樣性、個性化和低碳環保等問題。上世紀六七十年代,依靠行政手段,中國掀起了一場全國范圍的建筑工業化運動,提出了“三化一改”的方針,即“設計標準化、構配件工廠化、施工機械化”和“墻體改革”,用大板房技術取代磚混結構建造住宅。這種技術因其抗震性能差、易出現滲漏問題,到了人力成本比較低的時候,這種模式就很快沒了。盡管中國1998年起陸續出臺了住宅產業化的相關政策,行業發展的主要動力卻來自于市場的倒逼,“勞動力成本上升是裝配式住宅普及的主要動力”。
數據顯示,建筑業城鎮單位就業人員平均工資從2003年的1萬多元上升到2012年的近4萬元?!伴_發商選擇傳統施工方式的空間會越來越小,而工業化生產的能力遠遠不夠。傳統的勞務漲價、質量不可控還在加劇,傳統施工的報價越來越高,開發商未來承受不了,自然要接受標準化的建造?!蔽磥斫ㄖ局挥袃蓷l路,要么被淘汰,要么進入園林工程等細分市場。
二、發展制度的障礙
政府高層將裝配式住宅和綠色建筑一起提出。業內人士認為,政府旨在解決社會問題,一個是用工荒的問題,另一個是建筑工地造成的空氣污染問題。“這些因素促使政府加快推動建筑產業現代化,企業也有積極性?!?目前地方政府正在熱捧住宅產業化,沈陽、北京、上海、天津、合肥、杭州等地均表現出了積極興趣。遠大住工正在10個省份布局制造中心?!暗浇衲昴甑?,產能能到2000萬平方米,2018年年底能到5000萬平方米,那時準備不再擴廠,采取加盟方式?!?仇保興認為:“現在到了有堅強動力的時候了,我們需要找到主要問題?!蓖七M住宅產業化市場化運作。
據了解,我國裝配式住宅的發展存在幾大瓶頸:一是技術標準滯后,缺乏裝配式住宅的設計、生產、施工、驗收標準體系,試點成果無法大規模推廣,同時跟綠色建筑的標準尚不能完全融合。二是項目建設管理體系不利于裝配式住宅的發展,具有總承包資質的企業不具備專業化生產的能力,少數具備能力的企業又沒有總承包資質。目前有些地方已經解決上述問題。以深圳市的保障房住宅建設為例,當地采取圖紙標準化、施工工廠化、管理可視化、現場整潔化,建筑質量得到提升,施工周期都縮短了,達到綠色建筑二星以上的評價標準。
三.成本的預控和限制
還有一個瓶頸是裝配式住宅的建造成本相對較高,比傳統方式高出500元/平方米左右,同時構件生產企業交納17%的增值稅等稅收體系的不合理,增加生產成本。
不過,建造成本相對較高是暫時的,“這個問題應該向前看,現在的勞動成本過幾年又要翻一番”?!敖ㄖI化有兩大門檻,一是資金門檻,前期投入很大,遠大也是因為原來做空調賺了錢,現在才有實力投資做住宅產業化。二是技術門檻,目前確實技術比較繁多?!苯ㄖI化必須由工業企業來做,“建筑企業、設計院是完不成工業化的,原來我們也是這樣做,但成本降不下來”。工業化的一個條件就是規?;瑳]有規?;墓I化,成本會極高?!艾F在的問題在于,有了工業化,才可以降低成本,沒有成本的降低根本推不開?!避娬f,“遠大的建筑工業化產品原來沒有成本優勢,開發企業都不用,我們只能在自己開發的樓盤上用,這侵蝕了我們房地產開發方面的利潤”。
隨著規?;膶崿F,目前遠大住工的綜合成本基本等同于傳統建造方式?!盃幦赡曛畠?,將產業化的建筑成本報價降低到傳統報價的90%,我們已經找到路徑,保證即使這樣的報價也還能有10%的利潤,這是行業平均利潤的五到六倍?!?/p>
首先,加大科研投入,突破關鍵性技術,做到速度、質量、安全、環境友好和效益五個方面的統一,尤其是環境應遵循綠色建筑的標準,如加強高強度、自保溫、阻燃、長壽命、可循環、健康的輕型建材開發,加快有關設計軟件和綠色評估軟件的開發應用,加強裝配式住宅新型結構的研發。
其次,改革項目建設的體制。這需要解決裝配式住宅的研發、生產、推廣、應用的管理體系,同時加快施工企業的營業稅改增值稅的過程,優化建筑企業結構,淘汰技術力量比較薄弱的掛靠分包小隊伍。未來的工程規模小無法盈利,自然就淘汰了小隊伍。
第三,有關部門正在扶持式;以一些企業為龍頭,形成構件生產、原材料供應、結構設計、施工建造、部品生產和住宅物業管理等企業參與的企業集群;利用互聯網覆蓋到全產業鏈,構成零庫存的裝配式住宅生產體系。
【結語】:在新時期下全裝配式樓房的出現將給建筑行業增添一股新鮮的血液,在很大程度上促進建筑行業的不斷發展,全裝配式樓房克服掉潛在的危險之后帶來的必將是一場很好的效果。不斷促進建筑行業的蒸蒸日上。
【參考文獻】:
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關鍵詞:裝配整體式框架、建筑產業化、施工工藝
中圖分類號: TU198 文獻標識碼: A
前言:我國建筑業仍停留在以手工作業為主的階段,這種生產方式不但浪費材料而且不利于環保,效率低下,工程質量也難以保證;國內外經過幾十年的研究,裝配整體式混凝土結構主要集中在構件節點連接方式、接合部受力性能以及不同連接方式下的整體抗震性能方面。連接方式是裝配整體式結構的核心技術,預制混凝土結構的實驗研究和震害調查表明,只要預制構件的接合部位有可靠的連接,則預制混凝土結構有良好的抗震性能。
中國2009年11月26日正式對外宣布控制溫室氣體排放的行動目標,決定到2020年單位國內生產總值二氧化碳排放比2005年下降40%—45%。并提出加快建設以低碳排放為特征的工業、建筑、交通體系。我國以工業化為平臺,通過工業化實現節能環保、質量穩定和效率提升,并利用規模形成的先發優勢,最終確立可持續性競爭優勢。
一、 建筑產業化,
建筑(包括量大面廣的住宅)產業化是利用標準化設計、工業化生產、裝配式施工和信息化管理等方法來建造、使用和管理建筑,以提高建筑生成的勞動生產率,提高建筑的整體質量,降低成本,降低物耗。是建筑工業化發展的必然趨勢,更是建筑業的深刻變革。建筑產業化可促進傳統產業升級、轉變城鎮化建設模式、全面提升建筑品質,是建筑業轉變發展方式的重要舉措。。
新型的裝配整體式框架結構綜合了框架結構和裝配式結構的優點,克服了傳統裝配式房屋的所有缺點,由于采用了梁墻整體預制的方式,梁和墻可以采用不同的混凝土強度等級生產,或者在墻體材料中混入陶粒、珍珠巖、聚苯顆粒等材料,提高墻體的保溫隔熱性能,甚至采用篩選過的建筑廢墟破碎材料作為骨料,節約資源,降低能耗,真正的做到節能環保,適宜批量工業化生產,值得大范圍推廣,意義非凡。建筑產業化是建造方式的變革,是由現在半手工半機械比較落后的建造方式,轉變成一種工業化的生產方式。將是建筑業發展的一個趨勢。
二、裝配整體式建筑的施工工藝
1、預制柱的加工、運輸和吊裝
該結構體系采用高強螺旋箍筋約束混凝土柱的形式,其承載能力是傳統鋼筋混凝土柱的20倍左右,與傳統現澆鋼筋混凝土柱相比節約混凝土30%以上,降低成本的同時減輕了結構的自重。對于鋼筋的錨固形式,采用彎曲錨固、鋼筋錨固板錨固和鋼筋墩頭三種錨固形式結合使用。如圖1和圖2所示,這三種錨固形式的靈活應用不僅解決了鋼筋過密無法綁扎的施工難題,同時在一定程度上降低了施工成本、節約鋼材。預制柱鋼筋綁扎如圖3所示,采用單片復合螺旋箍筋、連續復合螺旋箍筋對混凝土形成有效徑向約束并滿足高強箍筋配箍特征值和構造要求的鋼筋混凝土。待綁扎完成后,合上鋼模澆筑混凝土。表面壓光處理,之后,預制柱蒸汽高溫養護,養護時間只需要九小時左右,大大縮減了項目工期而且還不受季節和天氣的影響。制作完成的預制柱運至現場吊裝、校正、灌漿固定。
圖1 彎曲錨固和鋼筋錨固板錨固 圖2 墩頭錨固
圖3 預制柱綁扎
2、、鋼梁安裝
用高強螺栓連接鋼梁,工程項目后期預制柱與梁連接采用高強螺栓對拉節點形式,該節點形式較項目先期施工所用牛腿式節點形式施工更加方便快捷,縮短了工期,同時節約大量鋼材,降低了成本投入。預制柱改用一次性預制、吊裝雙層,從而加快了柱子生產速度,成倍提高吊裝、校正效率,縮短工期;另外雙層預制柱較前期施工的單層預制柱省去了中間節點連接的鋼板箍、錨固栓桿等材料及其相應施工工序。
3、預制板的吊裝、澆筑施工
預制空心樓板吊裝就位,,澆筑板縫完成預制板的安裝。板端與鋼梁搭接、板端板與板連接、板側的連接分別如圖4、5所示
圖4 板端與鋼梁搭接、板端板與板連接形式 圖5 板側的連接
裝配整體式建筑對中國建筑業的影響
新型抗震裝配整體式混合框架結構體系與傳統現澆建筑對比具有無可比擬的優勢,它的成功應用將產生巨大的社會效益,將對中國建筑業產生革命性的影響:
1、材料用量下降,節能減排:
(1)節省鋼材。預制柱采用高強特鋼制成的螺旋箍筋,這種高強特鋼的強度是普通鋼筋的4倍,使箍筋直徑由12mm降至5mm;新型抗震預制預應力空心樓板中為預應力鋼絞線,每平方米含鋼量僅為4kg,而現澆結構每平米含鋼量將近17kg。以上兩項減少鋼材用量4倍多,而鋼梁與鋼筋混凝土梁的含鋼量持平,綜合起來,新結構體系用鋼量比現澆結構節約達20%。(2)木材、架子管等支撐體系基本不再使用。由于梁為鋼梁,樓板、柱均為預制,現場裝配施工,基本取消濕作業,木材、竹膠板除預制空心樓板板縫處少量使用外,其它工序不再使用;架子管等支撐體系除安全文明施工少量使用外,其它工序也不再使用。(3)混凝土方面,由于高強螺旋箍筋的使用,大大提高了混凝土柱的承載力,使柱子的截面變小,減少混凝土用量近30%;樓板為預制空心樓板,減少混凝土用量1/4;梁改為鋼梁,不再使用鋼筋混凝土,綜合起來將節約混凝土近一半。
減少勞動人員數量。
由于梁板柱均在工廠批量流水預制生產,然后現場裝配施工,基本取消濕作業,減少現場施工及管理人員數量近10倍。傳統現澆結構每平米建筑需要人工2.5個,如果保證50萬平米主體工程120天完成,每天施工現場作業人數要達到1萬人,采用裝配式結構后,包括各預制構件加工廠在內,作業工人總數不超過1000人。面對目前勞務市場中勞務人員數量變少、勞務人員技能變差、勞務人員年齡變大、勞務費用越來越高的趨勢具有重要的意義。
降低成本。
由于新型抗震裝配整體式混合框架結構的材料的用量下降,人工數量減少,成本比現澆結構將降低15%,降低造價200元/㎡。以建筑面積50萬㎡白溝箱包廣場工程為例,采用新型抗震裝配整體式混合框架結構比傳統的現澆結構建筑材料及措施費節約達8000萬,人工費節約2500萬,整個工程節約造價達1億元,每平米降低成本200元。我國每年框架結構施工面積達4億平米,如果用此新結構體系建造將節約造價800億元,將為社會節約大量的財富。
提高抗震等級:
由于裝配整體式混合框架結構的梁采用鋼梁,樓板采用預制空心樓板,大大降低了結構的自重(經測算可降低自重41%),質量的降低可提高結構的抗震等級,裝配整體式混合框架結構可比傳統的現澆鋼筋混凝土結構抗震等級提高一級,建筑結構的抗震安全性大大提高,降低了地震災害發生時,人民生命財產的損失。
提高建筑質量:
裝配整體式混合框架結構涵蓋全家居解決方案,避免了傳統現澆結構施工產生的如脹模等質量問題。預應力空心樓板的使用,使屋面頂板裂縫問題得到解決,建筑觀感更好,便于結構維護、耐久性好。
縮短施工周期:
由于預制構件工廠化批量生產,施工工序減少,而且受季節性影響較小,施工工期縮短一半。就白溝箱包廣場50萬平方米工程量而言,采用傳統的鋼筋混凝土現澆結構僅結構主體需1年以上,而采用裝配結構后只需半年。可見,采用此新結構體系可大幅縮短工期,縮短資金占用期限,提高資金周轉率。
綜上所述,此結構體系對國家和社會具有節能減排、低碳降耗、綠色環保的優勢。對企業來講能夠達到多、快、好、省的目的。
總結:
裝配式結構在歐美的應用相當廣泛。在亞洲日本處于領先地位。發達國家預制混凝土結構在土木工程中的應用比重美國為35%,俄羅斯50%,歐洲為35—40%。近20年來,裝配式結構在我國得到了長足的發展,研究更加深入;另一方面人們發覺裝配式結構的潛力還待進一步挖掘,尤其材料工業的發展,加工設備、吊裝機械的進步為其提供了很好的平臺。
就目前來看,全國框架結構年施工總體量在2.4億平方米左右,由此可見,裝配式結構在我國建筑市場有著廣闊的發展空間。裝配整體式結構將具有節約混凝土、節約鋼材、降低自重、提高抗震能力的優勢。這些項目完成之后我們將真正的實現建筑產業化,打造節能環保、低碳降耗的綠色人居環境,為國家的可持續發展作出貢獻!
參考文獻:
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王東輝、柳旭東,裝配整體式混凝土結構的發展?;炷?,1002-3550(2012)01-0113-13
關鍵詞:混凝土裝配式住宅;施工技術;發展趨勢
中圖分類號:TU74 文獻標識碼:A 文章編號:
在我國推行建筑工業化以及住宅產業化程度不斷加深的情況下,加之我國在人口紅利方面呈現出一種不斷減少的趨勢,在建筑行業內出現了一定程度的用工荒,因此,住宅產業化的發展趨勢也不斷明顯起來。混凝土裝配式住宅的建筑結構逐漸成為了目前研究的一個熱點所在,在全國各處也不斷出現混凝土裝配式住宅施工技術的新研究與新成果。
二十世紀八十年代,我國非常流行裝配式預制模式的大板住宅,但是因為整體的結構性能較差,容易出現滲漏以及樓板出現裂縫等情況,這些存在的問題直接對結構的安全和正常的使用產生了很大的影響,因此在發展中逐漸被更為合適的現澆混凝土這種結構所替代。但是,在目前新近產生的裝備式混凝土這種結構逐漸流行的情況下,尤其是近些年以來不斷引進國外先進的技術,我國本土化比較明顯的裝配式混凝土這種新型結構施工技術正在一步步的成形。所以,在本文中主要針對目前比較流行的混凝土裝配式住宅施工技術進行了總結與分析,在整體上呈現出下面三種趨勢。
一、以中南集團以及萬科集團為典型代表的混凝土裝配式住宅施工技術
中南集團以及萬科集團在很早以前就開始了對工業化住宅這一領域內建造技術的探索與研究,并陸續向香港以及日本等比較發達的地區與國家學習,逐漸形成了兩項主要的技術:
萬科集團所研究出的新技術主要是PC技術,這一項技術主要應用在全預制混凝土這一構件當中,比方說是陽臺、空調板或者是樓梯等等。在PC技術當中,主要需要解決的是全預制構件所涉及到的制作和安裝方面的技術,并對住宅施工中的裝飾、保溫以及窗戶邊框與墻體進行了一個整體的預制,這樣不但有效的解決了住宅常出現的窗框滲水這一難題,而且還有效的降低了在施工現場的濕作業量,以及避免了在工程施工后期的一些工序。
中南集團所研究出的新技術主要是NPC技術,這一項技術主要引自于外國所實行的預制混凝土的專項技術,并與我國特殊的設計要求進行了結合,逐漸形成了有著明顯的本土特點的技術系統。在豎向構件當中的剪力墻以及填充墻上使用的是全預制,在水平構件當中的梁以及板上使用的是疊合形式。每兩個相鄰部位的構件進行連接時,豎向方面一般是通過位于下方部位的構件來完成鋼筋漿錨的一個連接,而水平方面的構件一般是通過在適合的部位來進行現澆混凝土中連接帶的設置,用現澆混凝土來實現連接;水平方面的構件以及豎向方面的構件都是通過豎向方面的構件預留出來的插筋經合理操作伸入到梁與板之間的疊合層來完成連接的;通過各種形式如疊合現澆形式、現澆連接帶形式使豎向方面的構件以及水平方面的構件逐漸形成一個較為完整的整體結構。
中南集團所研究出的NPC技術相對來說體系是比較完善的,在豎向的結構部件當中基本上全部采用了全預制、在水平的結構部件當中一般采用的是疊合這種形式,這樣就大大減小了現澆量,在裝配率方面達到了百分之九十以上。但是它的剪力墻部位構件全部是經豎向漿錨鋼筋來進行連接的,在現場會有非常多的灌漿孔,保證每一個孔當中灌漿的質量是很難做到的,而且在現場進行抽樣檢查也很難實現,所以,需要對NPC技術當中所涉及到的連接做出進一步的改善,從而實現現場工作量的降低,保證結構的安全性。
二、半預制混凝土裝配式住宅施工技術PCF
半預制混凝土裝配式住宅施工技術主要使用在預制混凝土當中的剪力墻之外墻模等方面。其他部位比方說內部剪力墻或者是電梯井等部位仍舊使用支?,F澆方式。該項技術有效解決了外墻模板這一方面的問題,同時避免了處于的腳手架和模板進行支設的問題,做到了模板的節約并有效提升了施工的整體安全性。但是,該項技術當中所主要使用的外墻混凝土的模板,在初始設計當中并沒有把它對墻體的實際承載力和實際剛度的貢獻考慮進來,這樣不但造成了材料上的浪費,還導致了計算出來的假定可能和實際的結構之間有著巨大的差別,這在抗震設計當中存在相當大的危險。此外,它的主體結構也就是剪力墻在一定程度上基本都是全現澆類型,所以,現澆量實際上是比較大的。
三、改良類型的現澆混凝土技術
改良類型的現澆混凝土技術的主要代表是清華大學所屬的輕鋼架構模式下的固膜技術,它的核心是使用工業類型的輕鋼架構等各種技術來替換目前所使用的鋼筋綁扎以及制作,以實現節省人力與提高效率的經濟目的。
輕鋼架構模式下的固模指的就是采取輕鋼架構來替換現場用來綁扎的施工鋼筋,使用免拆面板、一體化板或者是保溫板等各種類型的固模來代替目前使用的模板,在各種固模之間進行混凝土的澆筑的一類裝配技術,主要可以劃分為輕鋼構架模式下的固模混凝土樓板以及墻體。它的主要特征是,輕鋼架構能夠適用于較大規模的工業化生產,在施工的現場當中一般不采用綁扎鋼筋;使用免拆模板,盡量避免濕作業,使材料、人工兩個方面都得到節省,盡可能的降低能耗,提升工程的整體質量。此結構的房屋一般整體性能都比較好,在抗震能力方面較強,能夠切實的滿足各種復雜程度的建筑結構。然而,輕鋼架構模式下的固模在進行初始設計時并沒有把它對墻體剛度和承載力的貢獻考慮進來,因此導致了一部分材料的不必要浪費,所以它也存在相同于PCF技術的問題。輕鋼架構模式下的固模技術僅僅是在鋼筋這一個方面使用了這種裝配技術,在混凝土中還沿用了傳統的現澆方法,這是對目前技術的一種積極性改良。
四、加速混凝土裝配式住宅施工技術的合理化建議
隨著建筑產業化以及綠色低碳生活理念的不斷普及,我國很多房地產商、建筑施工單位和建筑設計院等各個層級的企業都對混凝土裝配住宅施工技術進行了積極有效的研究與分析,為了加快混凝土裝配式住宅在結構工業化路程上的腳步,應該在發展過程中與各種技術特點進行有效結合,取長補短,逐漸的形成與我國當前國情相適應的一項新型技術,在這一個過程當中,需要著重解決以下幾個問題:
1. 注重從標準以及設計的初始來切實解決混凝土裝配式這一結構的標準化問題和模數化問題,這同樣是進行工業化大生產所要求的一個必要因素,因此,在客觀上需要政府各有關部門積極從產業化這一具有戰略性意義的布局出發,去切實制定相關的標準來推動工業化以及產業化生產的發展。
2. 相關的企業之間應該進行密切的合作,聚合資源來開發有關的技術,真正做到資源的共享,在盡可能短的時間內使一定規模的產業形成。在提高混凝土裝配式所有的預制構件的質量的同時,同樣需要去注重對裝飾以及保溫一體化等方面的研發?;炷裂b配式這一結構在所有的預制構件之間所使用的連接技術應該完全使結構的整體性以及安全性得到保證,并盡可能的使連接構造之間簡化,使施工中的各種不確定因素降到一個最低點,做到標準的統一性,可以實現互換互用。
總結:混凝土裝配式住宅的建筑結構目前逐漸成為了研究的熱點所在,在全國各處不斷涌現出各種針對它的新研究與新成果。本文從比較流行的三類混凝土裝配式住宅施工技術出發,歸納出了每一類技術的優點和缺點,并針對加速混凝土裝配式住宅施工技術的發展提出了合理化建議。
參考文獻:
[1] 劉長發,曾令榮,林少鴻,郝梅平,莊劍英,高智,蘇桂軍,周銀芬,李慧芳,王剛.日本建筑工業化考察報告(節選三)(續二,續畢)[J]. 21世紀建筑材料居業. 2011(03)
關鍵詞:保障性住房;工業化設計
中圖分類號:S611 文獻標識碼: A
1保障性住房工業化設計的意義
隨著我國經濟快速增長,城市化速度逐步加快,導致了市場經濟條件下房價的過快增長,背離了廣大居民的實際購買能力。為改善我國中低收入者的居住環境,我國政府提出了大力建設保障性住房的政策。在住房建設過程中,依托工業化方式進行建造能夠進一步提高施工效率和建造質量,降低能源消耗和環境污染,加快資金流轉。保障性住房是以政府為主導的小面積住宅戶型,其在資金調配,資源管理,建設執行方面有著無可比擬的優勢,利于系列化設計、標準化部品設計應用和工業化建造的實施。
由于生產力、經濟條件、政府政策等因素的限制,我國的住宅工業化并未得到有序的發展?!笆濉逼陂g,全國計劃新建保障性住房3600萬套,約是過去10年建設規模的兩倍,為推進我國住宅工業化提供了一個良好的契機,而目前所做的的研究,大多是針對保障性住房設計乃至政策方面的研究;或者是對工業化住宅的設計和技術等方面的探索,真正針對保障性住房這一特殊住房的性質進行工業化設計研究的文獻卻是少之又少,大多是在會議紀要上提出,或是房地產集團自行開發的保障性住房工業化的實踐項目介紹,對保障性住房的工業化設計系統的、完善的分析研究尚處于空白狀態。因此,結合我國的實際情況,進行保障性住房工業化設計的系統研究顯得尤為重要。
隨著社會的發展,我們所生活的環境中工業化程度一直在提高,但在建筑行業工業化的發展卻是幾乎沒有實質性的進步。采用工業化建造方式同傳統的建造方式相比,能夠提高效率,節約資金,減少勞動力,節能環保,住宅建筑具有規?;鸵讟嫾奶卣?,適宜進行工業化住宅建筑類型進行研究,保障性住房是以政府為主導的小面積住宅戶型,其在資金調配,資源管理,建設執行方面有著無可比擬的優勢,便于進行系列化、標準化設計的應用以及工業化建造實施,可作為住宅工業化建造的先行探索。
保障性住房建設過程中運用工業化設計,在滿足人們的基本需求基礎上,結合可持續發展的設計理念,進行彈性化,個性化設計,打破“舊工業建筑”單調,呆板的固有形象,更好的體現多樣化和人性化的城市住宅形象。而住宅標準化工業化的生產方式,對于提升住宅品質,實現“住有所居”住房保障目標有著絕對性的優勢。
我國大力推進保障性住房建設是我國政府的重大決策,研究保障房建設過程中適宜的工業化設計模式,高質、經濟、安全和環保的進行保障房建設,從而加快促進我國住宅工業化的發展和住宅產業現代化目標的實現。由政府主導的在全國范圍內進行保障房工業化建設,符合我國現在的低價高質的保障房建設思路。住宅彈性化,個性化,多樣化的設計理念在很大程度上滿足不同業主個性化的需要,可以進一步擴大市場需求,符合可持續發展的理念,未來的市場前景遠大。
2工業化住宅概述
工業化住宅是指住宅建設由傳統的以手工操作為主的小生產方式向社會化大生產方式過渡,將住宅分解為構件和部品,釆取大工業化生產方式,最后現場組裝在一起的住宅建筑。工業化住宅以科學技術為指導,采用先進、適用的裝備,在住宅標準的基礎上研制建筑部品和配件,帶動了相關企業和服務部門的發展,是住宅發展走向專業化和社會化的道路。
3保障性住房的工業化設計研究
3.1以裝配整體式的工業化主體結構體系為支撐
裝配式住宅是把需要大量建造的住宅,采用標準化系列化的住宅部品,按照工業化生產住宅部品,通過機械化施工及科學的組織管理,使之形成具有優良品質的住宅的產業化全過程。裝配式住宅具有生產系統之分割的特質,即結構體系統與內裝體應分開的前提下,再進行進一步的分割,使其確保生產的獨立性,從而滿足工業化生產的組織專業化、施工工業化、部品預制化的要求。
3.2裝配整體式的鋼筋混凝土主體結構技術集成
建筑主體結構采用了集成建筑的裝配整體式鋼筋混凝土主體結構技術體系。該體系在充分吸納國外先進理念與技術的基礎上,自主創新,解決新技術與高成本的矛盾,創新研發出符合中國國情的、集多項專利與核心技術為一體的、基于裝配式剪力墻體系的多層和基于現澆剪力墻體系的結構體系,可大幅度縮短施工周期、提升建筑質量、控制建筑成本、節能環保低碳。
集成住宅結構體系一是一種等效現澆跨框架—剪力墻結構體系。該體系的豎向承重結構體系如柱、剪力墻(短肢剪力墻)采用現澆方式,水平結構體系則采用由疊合梁和疊合板組成的疊合現澆樓蓋體系。內部預制輕質填充墻采用與疊合梁下懸拉接方式。護墻體全部采用了預制鋼筋混凝土外掛板,上部設拉接筋與疊合樓板現澆部分整體現澆,下部僅設螺栓固定點作為自由活動端,其受力獨立于與主體之外,完全不起承重作用。按照這種方式建造的集成住宅結構體系,本質上是一種等效現澆跨框架—剪力墻結構體系,可以按照現行規范進行受力計算。
這種裝配整體式住宅技術體系的主要特點有,適應建筑主體的傳統體系和新型結構體系;以模數協調、模塊集成、技術優化為基礎;以大工廠流水線生產、大裝備成批量制造、大規模市場定制為工業化手段;以機械化作業和裝配施工為作業方式;以功能完備、節能環保、價廉物美為產品特性。同時,沒有一味追求不切實際的預制化率,而是基于國內相關技術與現行規范的實際情況,開展切實可行的工業化技術的研究與實際應用。
3.3以標準化設計為基礎與統領
3.3.1實施貫穿全過程的標準化設計和模數化控制
工業化建筑設計除了需要關注專業之間協作之外,尤其需要重視工業化建造全過程各環節的要求。比如,相比傳統建筑,需要考慮構件和部品的生產環節和運輸環節、施工條件(如吊裝機械和場地等)、土建裝修裝修一體化設計以及相應的對內裝部品的選擇與設計、設備與管線設計等。設計除了應能夠施工順利安裝并保證品質外,很重要的一個考量因素即是成本的降低,這也是工業化建筑的生命力所在。
國內外經驗證明,在工業化住宅設計中,以模數控制為基礎,以標準化設計為主體,才能統領上下游各環節,實現構件部品的工廠化制作和現場的裝配式安裝,達成工業化建造。在標準化模數化基礎上,進而實現規?;土慨a化,才能充分發揮工業化大生產的優勢,保證品質降低成本。因此實現標準化和模數化是工業化住宅設計的核心和基礎,統領著全過程。
3.3.2土建裝修一體化設計
由于使用功能的要求和環保的要求,公共租賃住房一般要求實現住宅內裝全裝修,有別于傳統的主體完工之后再進行二次裝修。而工業化預制裝配式建造由于構件精度高,有利于實現一體化裝修,同時將傳統內裝分解為部品化的集成設計與組裝,實際上僅在現場完成工業化部品的組裝。
3.4以部品化生產采購和裝配式干式工法為特征
運用工業化的理念,采用標準化設計基礎之上的部品化建造的住宅工業化為主線,應該是系統的、且有完整的生產產品架構;在建立標準體系基礎上,把住宅部品化,即將住宅分成不同的模塊,然后組成一個系統,最后形成架構。從工業化、標準化、耐久化、環?;拇笾黝}來打造公租房住宅,力求在住宅筑全生命周期中實現持續高效的利用資源、最低限度地影響環境,積極推動住宅工業化體系的形成和住宅產業化的發展。本項目即是在結構體系統與內裝體分開的前提下,具體實施部品化制造安裝和裝配式干式工法施工。
4結語
住宅工業化是伴隨住宅建設發展的必然趨勢?;仡櫸覈▏詠碜≌I化的發展路程,從結構體系設計、構件標準化、政策支持等方面發展住宅建筑工業化,但沒有發展大生產方式的大批生產力,完成半手工半機械方式向大生產模式的轉變,是整個住房建設過程形成一個完整的系統,在政府和市場的共同協調下,從而帶動建筑領域的經濟增長。
我國在住宅工業化發展過程積累了相當多的經驗,但是我國還處于住宅工業化的初期階段,在吸取國外經驗教訓時,應根據我國具體情況進行分析釆納。從我國當前的狀況來看,發展住宅工業化應該注意一下五個方面:第一,加快我國住宅工業化生產的制度和技術標準的建立,促進工業化良性發展,保證住宅質量;第二,注重住宅的配件的標準化設計,增強通用性,降低成本;第三,建立優惠的市場政策,鼓勵開發商進行工業化住宅建設項目的實踐,加快工業化技術發展;第四促進我國住宅工業化建設的試點工程項目建設,探尋適宜我國本土情況的技術體系。在住宅工業化發展的理念指導下,進行住宅體系及技術轉型和創新的發展,探索集約、開放、多樣的住宅建設,促進我國住宅生產方式的根本性轉變。
參考文獻
[1]劉康,壽青云.日本工業化住宅發展的研究與分析[J].住宅科技,2002(02)
當前,鋼結構建筑已經大量使用在民用建筑以及廠房建設當中,鋼結構在建筑領域里展現出尤為重要的姿態。因為鋼結構自身具有施工便利以及性能穩固的特征,因此在建筑行業的使用范圍廣泛,被用戶所喜愛,具備較好的應用價值以及發展前景。在當前的技術環境中,探尋鋼結構建筑,讓鋼結構建筑可以在經濟建設中展現出其自身的作用,成為了建筑行業關注的內容。本文通過對鋼結構建筑發展現狀進行分析,從而探討鋼結構建筑的發展現狀,以此論述鋼結構建筑的前景,加快鋼結構建筑的高速發展。
1 鋼結構建筑的發展現狀
1.1 鋼材的發展現狀
鋼材的發展成為了鋼結構建筑發展的重要內容,為了符合建筑市場的需求,成品鋼材會逐步向品種齊全、材料標準化的方向邁進。國產的建筑鋼結構不論在鋼的數量、品種乃至品質方面均呈現出迅猛的發展勢頭,為鋼結構建筑的發展提供了重要的環境。其他鋼結構內的型鋼和涂鍍層鋼板的產量均顯著增加,產品的品質也有了顯著的提升,具有較大的抗火、抗候鋼、超薄熱軋H型鋼等相應的新型鋼已經逐步運用于工程當中,為鋼結構建筑的未來做好鋪墊。
1.2 鋼結構設計和施工方法的發展現狀
鋼結構設計的規范在持續完善當中,這也為我國鋼結構行業的設計人員提高專業素養給予了有效的保障,并且計算機技術適合使用的各種形式的鋼結構設計軟件已經逐步被研發出來。近些年以來,我國在鋼結構的施工技術方面,有了較大的進步,比如跨度較大的吊裝滑移技術、具備智能系統的微機液壓整體提升技術、在鋼結構施工安裝當中使用的軟件仿真模擬技術等。在已經存在的鋼結構建筑當中,就存在諸多典型的成功案例,比如廣州的白云國際機場旅客航站樓的雙胎架滑移、哈爾濱的體育會展中心中屋蓋滑移等。透過三維實時動態仿真,將各類構建裝配以及吊裝測試乃至優化施工的過程基本完成,還可以預先發覺施工方案內存在的問題并及時給予修改,省去了工地試拼裝的程序,達到了事半功倍的成效。
1.3 我國鋼結構建筑當前的成績
在我國鋼結構建筑的發展當中,“鳥巢”因其較大的跨度、結構奇特而令人為之震撼,其與“水立方”遙相呼應,體現出我國鋼結構優秀的技術,并且正在向世界大跨步邁進,尤其將這樣的技術運用于奧運會當中,更加被世界所認可。這兩項建筑結合了新、奇、精致、漂亮、宏偉于一體,對世界展現我國當前建筑鋼結構的絢麗答卷。
2 鋼結構建筑發展的必然性
在我國全面建設小康社會步伐提速并深入的前提下,資源的剛性所需逐漸增大,廢棄物的產量愈發增多,使經濟發展與資源環保相互間的矛盾逐漸惡化,建筑行業的發展和資源環境相互間的問題愈發明顯。在城鎮化的建設當中,水泥與鋼材的耗費量以及產生的建筑垃圾量令人驚恐。此種通過犧牲環境而求發展的傳統方式已經無法再繼續前進,想要完成建筑的可持續發展,則需找出真正健康的發展形勢,因此集約化、智能化、低碳化的鋼結構建筑隨之產生。
鋼結構建筑的綠色化自身具備龐大的承載力,這不但指工程自身,還包含了生態層面的承載能力,具備較輕的自重、快速施工、良好的質量、較低的耗費等優越性,以此符合綠色建筑在節省土地、節省水、節省電、節省耗材、節省能源的環保標準,而且可以在建筑的整個使用過程中完成節約資源和低碳環保,完成資源優化配置與循環運用,成為不但可以保障資源不會枯竭,還可以呈現出生態保護的新型建筑發展形勢。鋼結構建筑運用工業化、現代化、標準化的生產形式,屬于資源節約型的良好的建筑形式,可以構成循環型的建筑工業化產業系統。
3 我國鋼結構建筑的發展性
當前時期,因為我國具備較為完善的標準、法律和規范,鋼結構的建筑設計在軟硬件方面也較為完善,鋼結構技術的研究水準全面提升,設計人員和建設人員在教育培訓機制方面較為完善,為發展較好的企業起到了良好的帶頭作用,我國的鋼結構建筑發展已經頗具規模,并且具備良好的發展空間。
比如對于“上海中心”而言,在2014年,“上海中心”得以竣工,為上海打造了全新的高度。如此一座驚人的建筑在主體結構方面使用了鋼結構。與其相鄰的金茂大廈以及上海環球金融中心這兩項著名的建筑均使用了鋼結構。三座著名建筑之所以均采用了鋼結構,是因為鋼結構龐大的優勢:鋼結構具備了較高的強度、較輕的自重、良好的抗震性能、有利于工業化的生產、可以循環使用,所以鋼結構建筑成為了當前時期推崇的一個主要建筑類型。上海作為我國鋼結構產業的發源地,我國鋼結構建筑企業當中,最早的則為大寶鋼鐵建筑廠,起源于1922年。隨著改革開放以后,最早的鋼結構大樓則為上海金沙江大酒店,在1985年動工,成為上海首幢通過自己打造并運用的國產H型鋼制作安裝的高層結構建筑。
在“十五”以及“十一五”期間,上海的鋼結構建筑也逐步朝著民用住宅前進,在上海市中心的中福城小區,就屬于鋼結構住宅小區。在2010年上海舉辦的世博會當中,上海鋼結構建筑的運用已經達到了全新的階段,在上海世博園內,建筑鋼結構使用的鋼材總量為15萬噸,而中國館的高度約為70米,屋頂周邊的長度為138米,懸挑在33米,使用了2.3萬噸的鋼量,構建總數達到了9000多件,而打造這樣一個優秀的作品僅用了100天,彰顯出鋼結構建筑環保、快速施工、綠色的特點。當前我國的住宅建筑中,鋼筋混凝土結構的建筑依然占據了所有城市住宅結構體系中的90%以上。未來鋼結構住宅會變成中國住宅的主要趨勢,并且具有較大的發展空間。
4 鋼結構建筑的應用前景
當前,鋼結構雖然大量涌現,可是從整體而言鋼結構建筑在我國尚處于發展時期,依舊具有諸多需要開發的方面。鋼結構建筑具有良好的發展前景,主要表現在以下三點:
4.1 鋼結構本身的特點可以較好地符合建筑發展所需
鋼結構具備自重輕、強度高的特征,因此鋼結構可以應用于一些跨度較大、負荷較重的建筑。這是由于磚混及混凝土建筑并不具有這些優勢,因此在建筑當中使用鋼結構能夠有效減少建設時間,最大程度減少施工成本,提高施工企業的經濟效益。近些年來,我國時常出現地震,對人們的生命財產安全造成嚴重的影響,處理好建筑抗震問題則成為當前建筑行業所注重的方面。鋼結構建筑存在良好的抗震性,這是由于鋼結構的應力幅度具備良好的韌性及彈性,不會由于突然加大的重量而導致斷裂。對于東南亞以及日本等一些地震高發地而言,鋼結構已經變成建筑施工的首要選擇,獲得了當地百姓較高的認可,并且多次體現出鋼結構建筑在地震中所受的破壞度最小。由于鋼結構建筑在高速發展階段,當前鋼結構建筑已經處于標準化建設時期,鋼結構的質量愈發穩定,施工技術要求較低,并且勞動強度也較低,施工人員僅需在施工當中嚴格安裝螺栓、焊接就可以將施工完成,較大層面地縮短了施工的周期。
4.2 高速發展的經濟對鋼結構建筑的旺盛需求
由于我國經濟的高速發展,推動了房地產行業快速發展,愈來愈多的人想要購買商品房,這令房地產建設的速度顯著提高。并且由于我國在國際當中的影響力逐漸提高,使得我國在承辦一些國際賽事上的機會越來越多,從而增加了制作高規格、大跨度建筑項目的機會,鋼結構在建筑行業中具有諸多優勢,從而需求更加旺盛。大型建筑不止需要較高的工程質量,也對建筑空間的利用率提出了更高的標準,但傳統建筑方式則較難符合這些標準。
不論作為磚混結構,還是混凝土結構的建筑,由于施工時間過長、結構跨度受到限制等,通常較難符合工期短、大跨度這些要求,而鋼結構卻恰好可以符合這一標準。針對當前我國體育場館的建設狀況而言,幾乎一切大型場館均使用了鋼結構建筑體系,有些較大的廠房也普遍運用鋼結構進行建設,這種對鋼結構的高度所需,會在此后較長階段進行延續,所以鋼結構還具有十分美好的發展前景。
4.3 國家在鋼結構發展方面給予鼎力支持
建筑行業屬于污染耗能的大型行業,我國的經濟在發展當中面臨著嚴峻的污染問題,如何降低建筑能耗并降低環境污染的程度成為當前建筑行業所關注的方向。
【關鍵詞】:工業建筑鋼結構應用設計
中圖分類號:TU391文獻標識碼: A 文章編號:
隨著我國經濟、技術的迅速發展和進步,鋼結構已逐步成為各類工程結構中被廣泛應用的建筑結構,如工業建筑、文化體育建筑、城市現代化建筑以及城鄉住宅建設等。
一、工業建筑中鋼結構的應用現狀與設計特點
1、工業建筑中鋼結構的應用現狀
當前,在我國工業建筑領域中,相比混凝土結構而言,由于鋼結構自重較輕、抗震性能優良且結構強度高,又便于進行工業化批量生產,是一種能夠進行循環使用又能達到節能環保的一種建筑結構,也符合我國經濟可持續性健康發展的潮流,又能很好的滿足我國建筑工業化的要求。因此,在高層建筑、輕鋼結構住宅建筑中發揮著越來越多的優勢。另外,由于鋼結構的建設周期短且在大跨度結構工程中的優勢較為明顯,各類鋼結構體系被廣泛應用于各類工業建筑建設中。如:平板網架結構在工業與民用建筑中得到了廣泛采用,技術已非常成熟;與此同時,網殼等其他空間鋼結構也取得了迅速發展,如:上海體育場屋蓋結構,采用馬鞍形大懸挑鋼管空間結構,長軸為288.4m,短軸為274.4m,中間敞開橢圓孔的長軸為213m,短軸為150m,屋蓋面積為36100m2。64榀懸挑主衍架的一端分別固定在32根鋼筋混凝土柱上,最大懸挑跨度達73.5m,為世界同類型建筑中懸挑跨度最大的屋蓋結構。另外,冷彎薄壁型鋼構件在工業與民用建筑中的應用(如檁條、墻梁、屋面板、墻板等)日益普遍。門式剛架輕型房屋鋼結構在吊車起重量較?。≦≤20 t)和無吊車的廠房、倉庫及需要大空間的民用建筑中的應用迅速推廣,并在繼續發展。
2、工業建筑中鋼結構設計的特點和要求
鋼結構設計除了要執行相關的技術規范,確保質量以外,還要做到技術先進、經濟合理、安全適用。和其他結構形式相比,在工業建筑的鋼結構的設計中,應選用合理的結構體系、鋼材品種、連接形式以及節點的構造措施;滿足結構在使用荷載狀態下的兩個極限狀態;同時滿足在運輸、安裝過程中的強度、穩定性及剛度要求;優先采用定型的和標準化的結構和構件,減少制作、安裝工作量;特別注意要符合鋼結構的防火要求和抗腐蝕性能;對于新型結構體系,要充分發揮鋼結構靈活多變的特點,但需注意結構與建筑的協調統一。鋼結構設計應該重視和研究節約鋼材、降低造價的各種措施,總而言之,我國的鋼結構正處在一個迅速發展時期,鋼結構設計要注意鋼材價格較高對工程造價所產生的不利影響,注意充分發揮鋼材強度高、塑性好的特點,根據工程實際情況,選擇適當的結構方案和施工方案,進行多方面的技術經濟比較。同時,還應該不斷總結經驗,推廣先進的結構形式、構件制作工藝和施工安裝技術。
盡管鋼結構在進行防腐和防火維護方面存在著一定的局限性,使得很多時候鋼結構上部結構本身的造價相比混凝土結構要出很多;但是,鋼結構在大跨度和施工周期方面較混凝土結構有很大的優勢,而且鋼材本身的強度較鋼筋混凝土更高,同等強度的鋼構件較混凝土構件更輕,使得鋼結構的基礎較混凝土結構更小,總體投資較混凝土結構相差不多(輕鋼結構投資較混凝土結構還要低一些)。因此鋼結構被更廣泛的應用于工業建筑的設計和施工中,取得了很好的經濟效益。
二、鋼結構工業建筑設計中的關鍵
在鋼結構設計的整個過程中首先應該被強調的重點是鋼結構方案的確定,結構方案的選擇是否合理直接決定了工程設計的成敗;其次就是節點的設計,節點設計是否合理基本上決定了鋼結構的安全性。結構布置要根據體系特征、荷載分布情況及性質綜合考慮。一般要剛度均勻,力學模型清晰;盡可能限制大荷載或移動荷載的影響范圍,使其以最直接的線路傳遞到基礎;柱間抗側支撐的分布應均勻,其形心要盡量靠近側向力(風荷載、地震荷載)的作用線;否則應考慮結構的扭轉。結構的抗側應有多道防線:比如有支撐框架結構,柱子至少應能單獨承受1/4的總水平力。
在結構分析前,就應該對節點的形式有充分的思考與確定。設計中經常出現最終設計的節點形式與結構分析模型中使用的形式不完全—致,這種情況在設計過程中必須避免。節點按傳力特性可分為剛接、鉸接、半剛接,宜選擇前兩者進行簡單定量分析,因為半剛接節點在實際中的可操作性較差。節點連接兩種常用的方法是等強設汁和實際受力設計,設計手冊中通常有焊縫及螺栓連接表格供設計者方便查用。規范中對焊接焊縫的尺寸及形式有強制規定,應嚴格遵守。焊條的選用應與被連接金屬材質相適應,不得任意加大焊縫。焊縫的重心應盡量與被連接構件重心接近(詳細內容可查閱規范關于焊縫構造方面的規定)。高強螺栓現已廣泛的應用于工程實際中,根據受力特點分承壓型連接和摩擦型連接,兩者計算方法不同。高強螺栓最小規格M12,常用M16~M30,超大規格的螺栓性能不穩定,實際施工過程中會存在無法擰緊的現象,設計中應慎重使用。連接板選取厚度為梁腹板厚度加4mm,然后驗算凈截面抗剪。節點設計需考慮安裝螺栓、現場焊接等的施工空間及構件吊裝順序。節點設計還應考慮制造廠的工藝水平,比如鋼管連接節點的相貫線的切口需要數控機床等設備才能完成。
在保證結構安全的前提下,為了充分發揮鋼材的作用,更合理的使用鋼材,還應該深入研究結構設計理論與方法,使結構和構件的計算方法更能反映實際工作情況。另外,應加大對空間結構的研究和應用,網架結構、網殼結構、張拉結構體系等均屬于空間結構,這些新技術的應用,在減輕結構自重、提高結構的承載力、節約鋼材等方面效果十分明顯。另外,在普通鋼結構中施加預應力后形成的預應力鋼結構,能增強結構的剛度,提高承載能力,從而節省鋼材。預應力鋼結構可應用于桁架、梁及框架等結構或構件,但目前應用較少,有待研究和發展。鋼結構的防腐和防火,一直是鋼結構設計中需要認真處理的問題,至今仍沒有十分有效的措施。因此,在鋼結構的維護和防火處理上還需要花費較大的資金投入,加大了鋼結構的造價和維護費用。
三、總結
鋼結構作為一種強度和柔度都很大的結構形式,在設計過程中首先應該注意的是結構方案的合理性,結構剛度分配要均勻,抗側力性能要強。另外,要考慮鋼結構節點的設計是否合理決定了鋼結構工業建筑的安全性,在結構分析前就應該有充分的思考與確定。
【參考文獻】:
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關鍵詞:施工現場;工程項目;傳感技術;信息技術
一、引言
我國建筑業安全管理工作一直處于嚴抓、嚴防、嚴控的階段,但大量安全事故卻層出不窮,更不乏具有惡劣社會影響和大量人員傷亡的重大安全事故。因此,認真分析工程項目安全管理工作的規律,準確辨識和管理危險源,降低事故發生的概率和危害程度就成為當前安全管理工作的重中之重。在各項工作中,安全預防是一項核心并且特殊的工作,需要投入大量資金、人力和物力,并且要不斷創新預防預警方法,提高安全管理效果。
二、工程項目安全管理的特點和趨勢
近十幾年,我國建筑業一直處于繁榮發展階段,各種專業和不同規模的建筑公司承擔著大量工業與民用建筑,以及基礎設施建筑的建設工作。隨著大量層數高、跨度大、技術復雜、工期成本和質量目標較高的工程的出現,傳統的人員能力、管理及技術水平都需要得到改進提升,以適應復雜情況的出現。從安全管理的角度來講,要充分認識安全管理的特點,把握安全管理和安全技術的發展趨勢,提高企業和項目部的整體安全管理水平。
(一)工程項目安全管理的特點
安全事故主要發生在施工現場,是在施工全過程中安全隱患不斷積累并被觸發的結果。因此,工程項目安全管理的地點較為集中。同時,工程項目安全管理還是一項綜合性的工作,它貫穿從項目勘察、建造到使用全壽命周期,并涉及組織、管理、技術、人員、機械、交通等多個方面。另外,工程項目安全管理的階段性較強,在不同的階段有不同的內容和工作重點。歸根結底,工程項目安全管理工作是一項因果型的工作,事故的發生基本都有對應的危險源和觸發條件。
(二)工程項目安全管理發展現狀
當前的工程項目安全管理工作已經有較為完善的安全生產法規,各企業也制定了詳細的安全管理制度和表格化管理流程。但大量有規律的安全事故數據表明當前安全管理體系已經遇到了管理效率瓶頸,其基本現狀表現有:項目安全投入程度不夠;從業人員安全觀念薄弱,安全知識匱乏;項目安全管理信息化技術研究和應用程度較低;項目安全預案執行力弱,危險源管理失控;項目安全管理的針對性研究較少等。
(三)工程項目安全管理趨勢
隨著工程建設領域管理和技術的發展,工程建設領域的時代特征和發展趨勢逐步明顯。在這個背景下,工程項目的安全管理將在人員管理、系統化數據管理、法制化管理、信息化管理等方面齊頭并進,提高安全管理層次。具體來說,工程項目安全管理的趨勢可以描述為安全管理系統化;安全科技應用普遍化;安全從業培訓規范化;安全管理法制化;安全投入固定化等等。
三、施工現場安全傳感技術的類別和應用范圍
施工現場是工程項目安全管理的重點區域,主要工作就是危險源管理、施工過程安全監控、施工人員交底與培訓等等。在這個過程中需要處理大量的數據和信息,而有效的數據和信息是保證施工現場安全的重要內容。施工現場安全數據和信息的獲得一方面是通過人為觀測、檢查等方式來獲得的,另一方面是通過技術的手段來獲取的。安全傳感技術是由傳感器、數據傳輸方式和信息處理識別等構成的,是獲取安全數據和信息的重要方式。其中,傳感器是傳感技術中的核心內容,本文依據傳感器的類別來區分安全傳感技術如下。
(一)環境感應型
工程項目安全事故的發生主要原因歸結為人的不安全行為、物的不安全狀態、環境的不安全因素和管理缺失,其中人的不安全行為一方面是意識或專業知識不夠而導致的,另一方面是由于環境的不安全因素導致的。施工現場環境復雜多變,土方溫度傳感器、空氣溫濕度傳感器、雨量傳感器、光照傳感器、風速風向傳感器等環境感應型傳感器都可以及時獲取施工環境突變狀態,并轉換為人出現不安全行為的警示數據。
(二)位移應變型
隨著進度的推進,部分施工部位也有位移和應變等方面的技術要求,來測量位移、力、力矩、壓力、加速度、重量等數據。位移傳感器和應變傳感器的數據獲取和傳輸、識別、處理將使工程項目管理方及時獲取受控部位的安全狀態,以及后續管理和技術措施。
(三)智能交互型
施工現場的交叉作業和立體施工使人、機械設備等呈現移動狀態,避免碰撞、臨邊越界、孔洞墜落等就成為安全管控的重點。事實上,高空墜落和物體打擊都是工程項目施工現場的常見傷亡致因,且比例較高。智能交互型傳感器主要包含位置傳感器、距離傳感器、視覺傳感器、聽覺傳感器、觸覺傳感器等,可以進行即時的、動態的數據交換,確保施工安全。目前常見的安全質量視頻監控技術就屬于智能交互型傳感技術。
傳感器是傳感技術的核心,與之相配合的是數據傳輸和信息識別處理技術。目前數據傳輸主要包含有線和無線兩種方式,且隨著現代通信技術的發展在時效性和準確性上大幅提高。信息識別及處理技術是以電子信號識別及處理、安全管理大數據庫建設、信息系統建設等為核心的,可以起到自動報警、數據記錄、即時監測、事故快速反應等功能。
四、施工現場安全傳感技術的應用前景
本文根據我國2008~2012年的工程建設安全事故進行數據統計和歸類分析,繪制出五年間各類事故致因導致的事故及傷亡數目,詳見下圖。從圖中可以看出,消除高處墜落、起重傷害、坍塌、物體打擊等四類事故的數目將可以大幅降低傷亡數據。而這四類事故僅靠傳統的管理和技術手段已無法進行優化控制,亟需依靠現代計算機技術、通信技術、傳感技術等進行管理升級。
傳感技術與計算機技術、通信技術一起被稱為現代信息技術的三大支柱。當前我國現代信息技術發展迅猛,傳感技術的研發和應用力度逐步加大,依托于現代信息技術的新型管理模式正在多個行業快速推進。建筑行業作為傳統性較強、技術含量復雜、從業人員多、危險源多變的國民經濟支柱產業,迫切需要加強現代信息技術的研究和應用實施。
首先,從技術上來看,以傳感技術為主的現代信息技術已經能夠解決工程項目安全管理所需信息和數據的需求;其次,從上圖所示數據分析來看,安全傳感技術的應用空間廣闊,能在項目施工階段的多個環節進行實施;再次,隨著綠色建筑、智能建筑、BIM建造、建筑工業化的推進,建筑業對物聯網、信息化、智能化、現代通信和網絡技術的需求越來越迫切;最后,大量接受現代信息技術教育和實踐的高素質人才快速融入建筑業企業和相關管理部門,為現代信息技術的研究、推廣和應用奠定了良好的基礎。綜合來看,安全傳感技術具備很好的實施背景和技術積累,可以為工程項目的安全管理工作提供更多支持,應用前景廣闊。
在安全傳感技術的研發和實施過程中要爭取幾個方面的保障。一是行業主管部門的政策和資金支持,將其納入規定的安全投入成本范疇,避免因較低利潤導致的投入缺失。二是行業內研究型企業和科研院所、高校等要加強對工程項目傳感技術的研發和實施模式探索,以系統化的解決方案來提供支持。三是工程項目各參與方等要積極推進現代信息技術的應用,搭建信息共享平臺,加強信息、數據的傳輸與處理。四是行業內從業人員的教育與培訓要強化對現代信息技術、專業軟件等信息化能力的知識普及和技能訓練。最后,還要積極學習國外建筑業及國內其他行業的傳感技術應用經驗,避免過度依賴單一技術(比如施工現場的視頻監控系統)來實現安全管理工作。
五、結語
抓好工程項目施工現場的安全管理工作是保證行業秩序、企業運營的重要內容。安全傳感技術內容豐富,可以很好的解決現有安全管理體系面臨的安全監控、安全預警和信息處理等難題。安全傳感技術的研究和應用是建筑業現代信息技術應用的一部分內容,發展前景廣闊,但在其發展過程中要尤為注意觀念轉變、政策支持、技術研發和人才培養等關鍵工作。總之,施工現場安全傳感技術將為成功的工程項目管理提供更多保障。
參考文獻:
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