发布时间:2023-09-25 11:24:07
序言:作为思想的载体和知识的探索者,写作是一种独特的艺术,我们为您准备了不同风格的14篇装配式建筑设计,期待它们能激发您的灵感。
[关键词]预制装配式;设计;施工;一体化;优化
引言
预制装配式建筑(prefabricatedconcrete)即PC建筑,是通过工厂化生产构件,经过养护、运输、吊装、连接、与现浇段结合等步骤形成的混凝土结构。预制装配式建筑是未来建筑工业化的发展方向,符合绿色建筑的理念。预制装配式建筑在我国仍处于发展的初期阶段,与传统的现浇结构建筑存在较大差异,其设计、施工也与传统建筑截然不同,至今仍没有国家标准规范指导,施工作业人员缺乏经验。本文以上海市内环第1个预制装配式住宅建筑为例,对预制装配式建筑的设计施工一体化进行分析研究。
1预制装配式建筑特点
预制装配式建筑与传统现浇混凝土建筑相比有如下特点。1)结构深化设计需要对建筑结构进行构件拆分,构件拆分需要综合考虑设计、施工、吊装、运输、施工场地布置等因素。机电管线、线盒需预埋预设在预制构件中,到现场后直接对接安装。2)构件工业化生产,生产模具重复使用率高,构件尺寸精度高,达到清水混凝土的效果,预制构件甚至能根据设计需要在构件表面印出清水花纹。3)构件在工厂中预制,后运输到施工现场直接吊装施工,方便快捷。最大程度减少现场湿作业,减少对环境的扬尘、噪声等污染,减少现场施工作业人员配置,在城市市区内施工有明显优势。4)预制构件与现浇构件结合的现浇节点受力复杂,是设计施工的关键节点,钢筋排布密集,在后期存在漏水隐患。预制装配式建筑的以上特点导致其设计、施工相比传统建筑有其自身特性,并且两者相互影响,因此单独研究预制装配式建筑的设计、施工存在片面性,不利于其发展,需对预制装配式建筑的设计与施工进行一体化研究,使预制装配式建筑的设计与施工相互配合、相互促进,优化提高,为建设项目增值。
2预制装配式建筑设计
2.1联系现场实际的结构深化设计
现阶段开发商为加快资金回笼,不断压缩项目周期,而预制装配式建筑在建筑施工图完成之后仍需对建筑进行构件拆分,进行结构深化设计。构件拆分的大小、质量、形状,直接影响到现场材料堆放的布置、施工临时道路的设置、吊装的选择、塔式起重机基础的设计等。在施工方案总设计中需考虑施工现场实际情况,并在可行的情况下进行优化,尤其在施工场地狭小的城市核心区域。因此预制装配式建筑的结构构件拆分深化设计需与施工单位紧密联系,并在前期总体设计中考虑运输、施工难度和成本等。
2.2考虑全施工过程的受力设计
预制装配式建筑构件在工厂内生产,经过养护,构件强度达到要求后运输到施工现场,再通过吊装安装到位。构件在成为结构的一部分前需要经过运输、翻身、吊装等多个过程,出现多种不同的受力形态,这些过程均需通过预埋在构件内的球形铆钉实现。因此构件拆分及设计过程中不仅需考虑构件在建筑结构中的受力还需考虑生产施工全过程中构件的受力。构件吊点的设置需考虑到构件重心位置、吊装中的平衡、构件运输过程中摆放角度等。以本工程中转角飘窗设计为例:转角飘窗属于多维度异形构件,构件内存在大开洞,构件自重达9.7t,且构件重心位置不在墙身竖向范围内,因此在构件上部设计了4个吊点,确保构件吊装的平衡。考虑吊装运输过程中构件的受力,通过MIDAS软件分析构件的应力分布,如图1a所示。通过分析发现,转角飘窗在吊装过程中局部应力分布过大,需进行加固处理。通过研究采用3根槽钢对转角飘窗进行加固处理,加固后的应力分布如图1b所示,应力集中明显减弱,可以确保吊装运输的安全。
2.3机电管线设计
预制装配式建筑中的机电管线与现浇结构中的机电管线施工存在较大不同,在现浇结构中机电管线通过预埋并直接整体浇筑在混凝土中,而预制装配式建筑中机电管线需预先埋设于构件中,抵达现场后与现浇结构中预埋管线进行拼接,体积和质量巨大的构件在现场完成机电管线精确对接施工难度极大。因此机电管线设计需尽量避免埋设于预制构件中,本工程同时使用BIM软件对现浇和预制构件部分进行建模,分析构件内部的管线排布、线管线盒的位置,确保机电管线能够精确对接。
2.4利用预制构件特性完善建筑设计
预制构件为工厂化生产,尺寸精度高,表面整洁,能达到清水效果,且能够预制出相应的花纹。在建筑设计过程中应充分考虑到预制构件自身优势,减少建筑做法,减少现场湿作业。在本项目中,设计多处利用到了预制构件的特性,如在楼梯部分充分利用了预制构件的精度,安装完毕后表面不再做面层处理,如图2所示;墙壁后期做挂石材处理,墙壁取消了传统的抹灰湿作业。
3预制装配式建筑施工
3.1充分领会设计意图
预制装配式建筑在国内仍处于发展的初级阶段,施工操作经验不多,因此在施工过程中需充分领会设计意图。构件作为一类特殊产品,在最终成为结构的一部分前需经历吊装、运输、翻身等过程,而构件一旦破坏再生产需经过较长周期,将直接影响到整个项目施工工期,因此施工需要充分领会设计对构件受力分布的考量,防止构件在吊装、运输等过程中出现破坏。
3.2施工关键节点优化处理
预制装配式建筑彻底颠覆了传统的施工方式,施工中的吊装作业、建筑做法等与传统的现浇结构完全不同,施工中要充分考虑施工的各个过程优化。预制构件与现浇段间的连接是装配式结构施工的关键,该节点受力复杂,钢筋预埋较多。施工中需充分理解构件预留钢筋与现浇段之间的连接关系,分层次完成钢筋绑扎连接。现浇结构中窗附框位置经常存在漏水隐患,若预制结构后期再装窗附框将同样存在漏水隐患,因此在施工前与设计沟通研究,将窗附框在工厂中与预制构件一同浇筑完成,形成整体,避免后期存在的漏水隐患。3.3现浇段与预制段节点处理预制构件与现浇段连接处是关键节点,因为混凝土浇筑时间不同,存在施工缝且收缩不一致,存在渗漏隐患,同时也是结构连接的薄弱环节。为避免后期出现渗漏情况,本项目在预制构件的上部和下部分别采取了不同的方式进行节点处理。为方便构件堆放,构件下部设计为拉毛平面,构件吊装完成后在构件外侧采取3道防水措施,如图3所示,从外到内依次为220mm防水卷材,13mm厚耐候胶,20mm×30mm橡胶条。在构件的内侧采用预制构件上部留有预留纵筋和箍筋,施工中无法采用上述3道防水措施,通过与设计沟通研究,将构件上部设计为凹槽形式,如图4所示。在与现浇段钢筋绑扎后采用防水混凝土浇筑,凹槽的设计不但可以防止水流向内侧,还能有效增强节点连接。
4结语
预制装配式建筑在国内仍处于发展的初级阶段,在进一步摸索前进的过程中,设计与施工一体化协作,可以有效地促进设计、施工的优化提升,为建设项目增值。通过本工程的应用研究,在结构深化设计中联系现场实际、综合考虑施工全过程中构件应力分布、机电管线设计优化、利用预制构件特性等对设计施工有极大促进作用。同时在施工中充分领会设计意图、做好成品保护、优化关键施工节点等可有效地促进生产效率,提升工程质量,提升经济效益,促进预制装配式建筑的发展。
参考文献:
[1]粟新.工业化预制装配式(PC板)住宅建筑的设计研究与应用[J].建筑施工,2008,30(3):201-202,208.
[2]李滨.我国预制装配式建筑的现状与发展[J].中国科技信息,2014(7):114-115.
[3]严薇,曹永红,李国荣.装配式结构体系的发展与建筑工业化[J].重庆建筑大学学报,2010,18(3):259-261.
[4]宋菲菲.预制装配式混凝土结构技术的研究与应用[J].住宅产业,2010,5(4):116-117.
[5]孟少平,潘其健,张林振,等.预制预应力混凝土框架结构形式及设计方法研究[J].工业建筑,2011,10(8):158-159.
[6]黄立雄,李琰.框架结构整体预制装配建造关键技术研究与示范[J].建筑施工,2014(6):684-687.
[7]张军,侯海泉,董年才,等.全预制装配整体式剪力墙住宅结构设计及应用[J].施工技术,2009,38(5):22-24.
关键词:装配式建筑;BIM;可视化
前言
在建筑工程中,其核心管理技术就是BIM技术,该技术的主要作用就是避免在三维空间中出现阶段性的信息缺失,其中BIM技术的优势主要体现在对建筑设计过程各个专业之间的协调以及对建筑工程的数据管理。BIM将建筑物所有的数据都进行统一管理并提供分析软件的接口,实现数据导入以及建模计算,分析该建筑的整体或是构件的情况。
一、BIM与标准化设计
1.标准化BIM构件库的建立
装配式建筑的典型特征是标准化的预制构件或部品在工厂生产,然后运输到施工现场装配、组装成整体。装配式建筑设计要适应其特点,在传统的设计方法中是通过预制构件加工图来表达预制构件的设计,其平立剖面图纸还是传统的二维表达形式。在装配式建筑BIM应用中,应模拟工厂加工的方式,以“预制构件模型”的方式来进行系统集成和表达,这就需要建立装配式建筑的BIM构件库。通过装配式建筑BIM构件库的建立,可以不断增加BIM虚拟构件的数量、种类和规格,逐步构建标准化预制构件库。
2.可视化设计
与传统建筑方式采用BIM类似,装配式建筑的BIM应用有利于通过可视化的设计实现人机友好协同和更为精细化的设计。
3.BIM构件拆分及优化设计
在装配式建筑中要做好预制构件的“拆分设计”,俗称“构件拆分”。传统方式下大多是在施工图完成以后,再由构件厂进行“构件拆分”。实际上,正确的做法是在前期策划阶段就专业介入,确定好装配式建筑的技术路线和产业化目标,在方案设计阶段根据既定目标依据构件拆分原则进行方案创作,这样才能避免方案性的不合理导致后期技术经济性的不合理,避免由于前后脱节造成的设计失误。BIM信息化有助于建立上述工作机制,单个外墙构件的几何属性经过可视化分析,可以对预制外墙板的类型数量进行优化,减少预制构件的类型和数量。
4.BIM协同设计
BIM模型以三维信息模型作为集成平台,在技术层面上适合各专业的协同工作,各专业可以基于同一模型进行工作。BIM模型还包含了建筑的材料信息、工艺设备信息、成本信息等,这些信息可以用来进行数据分析,从而使各专业的协同达到更高层次。
二、BIM与工厂化生产
1.构件加工图设计
通过BIM模型对建筑构件的信息化表达,构件加工图在BIM模型上直接完成和生成,不仅能清楚地传达传统图纸的二维关系,而且对于复杂的空间剖面关系也可以清楚表达,同时还能够将离散的二维图纸信息集中到一个模型当中,这样的模型能够更加紧密地实现与预制工厂的协同和对接。
2.构件生产指导
BIM建模是对建筑的真实反映,在生产加工过程中,BIM信息化技术可以直观地表达出配筋的空间关系和各种参数情况,能自动生成构件下料单、派工单、模具规格参数等生产表单,并且能通过可视化的直观表达帮助工人更好地理解设计意图,可以形成BIM生产模拟动画、流程图、说明图等辅助培训的材料,有助于提高工人生产的准确性和质量效率。
3.通过CAM实现预制构件的数字化制造
借助工厂化、机械化的生产方式,采用集中、大型的生产设备,只需要将BIM信息数据输入设备,就可以实现机械的自动化生产,这种数字化建造的方式可以大大提高工作效率和生产质量。
三、BIM与装配化施工
1.施工现场组织及工序模拟
将施工进度计划写入BIM信息模型,将空间信息与时间信息整合在一个可视的4D模型中,就可以直观、精确地反映整个建筑的施工过程。提前预知本项目主要施工的控制方法、施工安排是否均衡,总体计划、场地布置是否合理,工序是否正确,并可以进行及时优化。
2.施工安装培训
通过虚拟建造,安装和施工管理人员可以非常清晰地获知装配式建筑的组装构成,避免二维图纸造成的理解偏差,保证项目的如期进行。
3.施工模拟碰撞检测
通过碰撞检测分析,可以对传统二维模式下不易察觉的“错漏碰缺”进行收集更正。如预制构件内部各组成部分的碰撞检测,地暖管与电器管线潜在的交错碰撞问题。
4.复杂节点的施工模拟
通过施工模拟对复杂部位和关键施工节点进行提前预演,增加工人对施工环境和施工措施的熟悉度,提高施工效率。
四、BIM与一体化装修
1.装修部品产品库的建设
土建装修一体化作为工业化的生产方式可以促进全过程的生产效率提高,将装修阶段的标准化设计集成到方案设计阶段可以有效地对生产资源进行合理配置。
2.可视化设计
通过可视化的便利进行室内渲染,可以保证室内的空间品质,帮助设计师进行精细化和优化设计。整体卫浴等统一部品的BIM设计、模拟安装,可以实现设计优化、成本统计、安装指导。
3.信息化集成
产业链中各家具生产厂商的商品信息都集成到BIM模型中,为内装部品的算量统计提供数据支持。对装修需要定制的部品和家具,可以在方案阶段就与生产厂家对接,实现家具的工厂批量化生产,同时预留好土建接口,按照模块化集成的原则确保其模数协调、机电支撑系统协调及整体协调。
五、BIM与信息化管理
1.经济算量分析
经济算量的主要原则是做到“准量、估算”,按照工业化建筑的组成及计价原则分为预制构件部分和现浇构件部分。结合工业化住宅的特点自主开发了装配式设计插件,通过该插件可以将预制构件与现浇构件进行分类统计。通过分类统计可以快速地对设计方案进行工程量分析,从而进行方案比选,再由确定的工程量结合地区的定额计算出本项目的工程量清单,实现在方案策划阶段对成本的初步控制。
2.RFID等实现装配式建筑质量管理可追溯
实现在同一BIM模型上的建筑信息集成,BIM服务贯穿整个工程全生命周期过程。一方面,可以实现住宅产业信息化;另一方面,可以将生产、施工及运维阶段的实际需求及技术整合到设计阶段,在虚拟环境中预演现实,真正实现BIM信息化应用的信息集成优势。通过在预制构件中预埋芯片等数字化标签,在生产、运输、施工、管理的各个重要环节记录相应的质量管理信息,可以实现建筑质量的责任归属,从而提高建筑质量。
3.利用BIM云平台实现适时、全球化、数字化的管理
BIM信息化技术与云技术相结合,可以有效地将信息在云端进行无缝传递,打通各部门之间的横向联系,通过借助移动设备设置客户端,可以实时查看项目所需要的信息,真正实现项目合作的可移动办公,提高项目的完成精度。
结语
综上可知,装配式建筑设计如何在行业BIM信息化的背景下,融入信息化大潮,发挥自身研发、设计和集成的优势,实现产业链拓展和过程阶段延伸,必将成为建筑产业化新时代的创新趋势。围绕这一创新趋势,设计行业将大有可为。
参考文献
关键词:装配式建筑;结构设计;技术优化
近年来,我国建筑业发展迅猛。为了解决传统建筑模式中人工成本高、工期长、工程量大、环境污染严重等重要问题,装配式建筑应运而生,顺应了行业发展的要求,并且采用装配式施工方法绿色、环节、节能,符合当前社会经济发展的理念。但目前装配式建筑在我国发展还较为缓慢,还处于待完善阶段,主要在东部经济较为发达的沿海地区进行尝试性发展。因此,很多企业于装配式建筑物的特征不够了解,ζ淅斫獠磺澹在建筑设计、抗震设计及构建制作上缺乏经验,不能是装配式建筑的优势充分发挥,在建设过程中不但没有降低建筑成本,反而使建筑成本大大增加。装配式建筑结构有效设计是装配式建筑结构成功与否的关键,再依循设计方案进行建筑结构的拆分、构件制作及结构组装。稳定性、安全性和实用性是装配式建筑结构的基本原则,所以对装配式建筑结构设计优化显得尤为重要,确保建筑物质量,进一步促进整个装配建筑行业的发展。
1 装配式建筑的设计要点
可行性、使用性是装配式建筑结构设计的关键点。同时,在设计中首先必须注意在确保建筑物功能性和安全性的前提下,通过专业、标准、精细的设计,充分发挥建筑设计的优越性,注重能源的损耗,为人们提供一个安逸舒适的建筑环境。将建筑物的结构高度、不规则度及结构复杂度控制在合理范围。建筑设计在进行初步设计过程中必须充分考虑建筑材料、结构体系、结构布置、各参数等,对多种设计方案从可行性、经济性等方面进行充分比较,获得最优设计方案。另一方面,根据国家相关标准,对结构设计进行精确计算,保证在建筑过程中对风险处于可控范围。
2 装配式建筑的结构优化设计分析
装配式建筑的结构优化设计主要从设计流程、设计体系建立、结构技术体系、预制构件拆分与控制、预制构件节点优化设计及有效利用相关政策六方面进行优化。
2.1 设计流程优化
装配式建筑在考虑功能性需求的同时还需要关注结构设计对工厂化生产及装配式施工的影响。装配式建筑的设计需要涵盖整个过程,从构件生产到运输、装配,对建筑物的要求都非常严格。在设计阶段,对构件设计、拆分等方面需要做好优化工作,保证装配式构建在设计、生产、施工过程中的紧密连接,形成完整的工艺流程;在图纸设计方面,以方案的可行性作为前提,细化设计建筑物装配结构的各构件,优化预制构件生产工序,降低现场管理难度和施工难度,降低施工成本。
2.2 设计体系优化
设计体系优化主要在于建立标准的设计体系。规范建筑户型模块和交通核模块,充分发挥建筑物经济性和功能性要求,降低楼板和外墙的构件种类,使装配式建筑物施工效率大大提高。建筑户型模块方面,在确保室内空间尺寸的精准、合理的前提下,可对室内结构布置、客厅布置及卧室开间布置做适当调整;交通核模块方面,主要对建筑物使用过程中的人的上下通行和物品上下运输(主要包括楼梯、电梯井、走道)、设备的安装布置(主要包括机电管井)等进行规范性设计,使其与板楼、通廊相互搭配更加规范,满足各种客户对房屋的不同需求。
2.3 结构技术体系优化
与现场实际相结合,选择合理的结构技术体系是装配式建筑结构设计优化的关键。所谓结构技术体系是指配整体式的框架结构、叠合剪力墙、装配整体式剪力墙结构等与结构设计有关的技术体系。建筑物的平面部分,在结构技术优化时可采用叠合板、叠合梁形式;建筑物剪力墙采用预制装配式时可采用预制的叠合剪力墙,也可采用双面预制的叠合剪力墙,竖向连接可采用钢套筒连接形式进行。在各构件之间连接时方法较多,连接形式也不固定,具体根据施工需要而定。
2.4 预制构件拆分与控制
在不同项目中装配式建筑结构的预制部位和预制形式不同,需结合具体工程项目而定,一般住宅建筑,首先应该考虑其水平构件的预制技术,主要有楼梯、阳台、预制叠合梁以及外墙保温与装饰等一体化设置,减少外墙脚手架的使用,优化承重墙与非承重墙的设置等。
2.5 预制构件节点优化设计
装配式建筑的设计重难主要在于节点设计,在抗震性、功能性方面对建筑物起着决定性作用。因此,在建筑构件连接处控制所使用的钢筋、套筒、预埋件等的成本,优化节点处的连接方式,保证建筑物具有良好的抗争性能,同时降低施工成本,提高工作效率,达到稳固连接各部件的目的。
2.6 有效利用相关政策
装配式建筑发展处于起步阶段,技术不成熟,因此其发展受到了较大的阻碍,为了鼓励新技术的发展,提高建筑业走向更加绿色环保、低能耗的目的发展道路,政府必须出台一些优惠政策,鼓励企业发展装配式建筑结构,降低装配式建筑结构的建设成本,充分发挥装配式建筑结构的优势。
3 结语
我国的装配式建筑近年来发展缓慢主要原因在于其建设成本较高,因此降低装配式建筑物建设成本是其向前发展的关键。企业应该加强管理,建立健全各模数标准、部件产品标准,通过这些标准是个装配式构建统一流水线式工厂生产,降低构建的预制成本。另一方面,在工程实际中要不断对装配式建筑结构设计方案进行优化,改进施工工艺,提高工程质量和效率,降低施工成本,推动装配式建筑的不断创新与发展。
参考文献
[1] 石建光,林树枝.预制装配式混凝土结构体系的现状和发展展望[J].墙材革新与建筑节能,2014(01):45-48.
【关键词】预制装配式建筑;发展前景;结构设计
引言
一、装配式建筑的方案设计
建筑设计的过程是复杂的,涉及到方方面面的问题,但建筑的作用一般只有一个,是做住宅、办公、商场、还是剧院。此过程一般都是建筑外观设计,明确设计任务,考虑到建筑信息化,主要是建立项目的工程信息。最好还能给详细设计软件提供统一的设计模板,模板可以是一个配置文件,可以是一个数据库,里边规定了本项目中应用的一些构件属性的限制值。比如使用的入户门宽不能小于多少,梁、柱的承载力不能小于多少等等。设计室负责人将从设计师的草图中挑出相对较好的创意,通过各种绘图软件进行精细效果图的绘制,建筑项目的信息化从这里的开始。
二、装配式建筑的详细设计与并行化
设计精细的效果图的目的是为了进行详细设计,数字模型工程师能够使用BIM 软件使建筑模型由精细效果图变为三维建筑信息模型。这种模型包含各种基本的建筑构件以及构件的尺寸、材料、强度等等物理特性。在装配式建筑的详细设计的过程中,基本包括3 个专业:建筑、结构、设备。BIM 软件的发展使建筑、结构、设备进行并行设计成为可能。
2.1构件的详细设计、分析与制造流程
装配式建筑的模型的建立是一个建筑信息模型,应包括装配体、子装配体和单个设备等相关的所有数据,都会与三维模型的数据联系在一起,包含在一个统一的建筑信息模型中,同时连装配体如何装配,装配的顺序都会有所说明。在装配式建筑的设计过程中,有包括建筑构件设计、构件生产工艺、构件装配工艺、后期的构件维护工艺人员参与其中。经过BIM 软件系统仿真后获得结果,知道满足需要为止。
2.2设计领域的改变――并行化
并行工程已经在制造业十分成熟了,但在建筑行业,并行工程的提法还很少见,并行技术是绿色建筑与市场竞争的必然选择,建筑设计的并行化是面对建筑领域的绿色倡导,同时降低成本,缩短时间的唯一捷径。
实现并行工程,需要建立一个并行工程集成管理环境。其中关键方面包括以下几点:
1)建筑软件(包括建筑、结构、设备专业)的信息化。BIM 软件的大力发展,为并行工程提供统一的协同平台与数据管理平台,便于各个专业充分在数据层面表达自己的设计。
2)建筑的详细设计过程改变。详细设计过程变成一个类似敏捷开发的过程,逐次修正迭代。一个项目在详细设计阶段由众多专业的工程师参加,每个专业都会对模型做出本专业的修正,但每次修正表现在整体的模型上不一定总是积极的,出现消极冲突的时候,就需要相关专业的人员对修正进行讨论迭代,趋向于共同解决消极修正,以此避免建设过程中的设计冲突返工。
3)分布式管理、统一协调、持续的跟踪,也就是人的作用。随着并行工程的进行,工程内部系统复杂程度进一步加剧,问题也多样化,分布式管理便于信息收集、统一协调,并与信息整理,持续跟踪便于问题的解决。
随着BIM(建筑信息模型)技术的大力推广,并行工程一定会得到重用。
三、装配式建筑的全寿命周期中的BIM 与射频技术
装配式建筑的统一制式,有利于BIM 软件的管理,同时装配式建筑的大空间的移动离不开BIM(建筑信息模型)技术和射频技术的大力支持,射频技术是BIM 数据从虚拟三维计算机空间输出到现实的捷径,两者都是装配式建筑转向绿色全寿命周期建筑的关键技术。
3.1 BIM 技术
BIM 技术是建筑工程全寿命周期的核心管理技术,避免在虚拟的三维空间中产生阶段性的信息孤岛。建筑设计多专业协同与建筑全寿命周期的数据管理是BIM 技术的优势,装配式建筑需要的管理系统正式这样管理系统。BIM 以装配式建筑全寿命周期的数据为核心,对装配体、子装配体和单个设备等相关的所有数据继续管理,同时提供通用有限元分析软件的接口,便于导入数据到分析软件进行建模计算,也可以实现一些耦合软件,在整体与构件之间做分析。
3.2射频技术与物联网技术
射频技术能随时随地的记录构件的几何、物理信息。因装配式建筑是在工厂内生产,项目地组装,会涉及到构件的生产、仓储、物流、安装与验收,各个环节都需要能随时识别出构件的身份,避免产生阶段性的信息孤岛,减少人工信息录入出错的可能性,有利于BIM 模型信息及时更新。同时射频技术有利于工程材料的物联网监控管理,极大方便构件的动态运输。
3.3维护的技术难点
在装配式建筑的全寿命周期中,建筑的维护、加固是不可忽视的问题,轻型装配式物流中心仓库有过替换的实际工程,但是又太多装配式建筑还没有发挥出这一优势。如何找到那个合理的“千斤顶”是装配式建筑能够像机械一样做替换的关键。
四、结束语
未来预制装配式技术的发展,应充分发挥工厂预制件和现场装配的优势,将新材料、新工艺不断应用到建筑上,使结构与建筑及设备等专业密切配合,充分优化建筑性能与功能。 随着低碳、节能、绿色、生态和可持续发展等理念的深入人心,预制装配式建筑会在我国有广阔的发展前景。作为结构设计人员,应密切关注国家建筑产业政策,转变观念,积极推进新型装配式结构体系的应用,从而推动我国建筑工业化的进程。
参考文献:
[1]栗新.工业化预制装配式(PC)住宅建筑的设计研究与应用[J].建筑施工.2008(03)
[2]严薇,曹永红,李国荣.装配式结构体系的发展与建筑工业化[J].重庆建筑大学学报.2004(05)
关键词:混凝土装配式建筑;保障性住房;标准化;模数化;工业化生产
中图分类号:TU241.92
文献标识码:A
文章编号:1008-0422(2012)06-0140-05
1 前言
保障房建设是当前重要的民生工程,牵涉到亿万居民的切身利益。社会意义和政治意义都非常深远,所涉及的方面很多、政策性很强,需投入的资金量巨大、运转周期长。因此从政府的角度出发,把保障房的建设办好是头等大事。
住宅建筑工业化生产是住宅生产方式的变革,推动预制装配式结构住宅产业化,是住宅建设的发展趋势,是实现节能减排、发展低碳经济的必然需求。当今世界,能源紧张,节能减排已是全球共同的话题,建筑的工业化势在必行。
装配整体式混凝土结构运用在住宅建筑中,通常有装配式框架体系、装配式混凝土框架—剪力墙体系、装配式剪力墙体系。根据闵行浦江基地的实际工作经验,本文仅对装配式混凝土框架—剪力墙结构体系在保障性住房中房型设计上的运用进行讨论。
2 装配式建筑简述
装配整体式混凝土结构是由预制混凝土构件或部件通过钢筋,连接件或施加预应力加以连接并现场浇筑混凝土而形成整体的结构,又简称为预制装配式结构(precast concrete,PC结构)。按照此工艺建造的建筑,称为装配式建筑,也可称为PC建筑。装配整体式混凝土结构是工业化住宅的理想结构体系。
2.1装配式建筑的特点
1)预制构件表面平整、外观美观、尺寸准确,建筑物的质量明显提高;
2)施工方便,模板和现浇混凝土作业减少,预制楼板无需支撑,叠合楼板模板较少;
3)建造速度快,对周围的环境影响小;
4)预制结构在设计和生产时还可以充分利用工业废料,变废为宝,以节约资源和其他材料。
2.2装配式建筑的要求
我国建筑行业一直走的是粗放型的发展道路,标准化缺失,模数化没有真正落实。住宅开发及部品生产标准化概念淡薄,对模数协调理论不重视。
我们号召向制造业学习,像造汽车那样造房子,向机械行业、计算机行业学习。学习他们的标准化、模数化及模块化,结合建筑行业的实际,解决难以标准化的问题。
装配式建筑一定要用标准化、模数化、模块化的理念进行设计。
3 装配式建筑在保障性住房中运用的可行性
3.1保障性住房的社区规模大、易形成规模效应,适合住宅工业化的推行
上海市政府为了加快推进全市配套商品房的建设、解决城市低收入住房困难家庭的住房问题、完善现有的保障性住房建设体系,积极部署规划了多个大型居住社区保障房建设是当前重要的民生工程。市政府规划了顾村、泗泾、浦江、三林、周康航等多个保障房的大型居住社区。每个大型居住社区的规模都在100~200万平方米左右。只要将其中部分建筑量以装配式建筑的工艺进行设计和建造,就能形成一定的规模效应,对降低建造成本提供了一定量上的保证。现闵行浦江基地,建设单位已将其中的30万m2的住宅,以PC工法的工艺进行建造。
3.2保障性住房的房型面积小、房型式样不多,适合标准化、模块化生产
受政策等各方面的影响,保障性住房的套型建筑面积均不大。经济适用房在90m2以内,公共租赁房在60m2以内。小面积的户型增加了设计难度。但从另一方面讲,由于是小面积的户型,各功能房间仅满足基本功能的需求,户型的变化少,这对推广标准化和模块化是有利的。在实际工程中,保障性住房对个性化的设计要求并不是很高;一个项目中房型的种类基本在3~4种;在建筑设计上退台、错层等的设计手法,很少使用。所以适合工业化设计的要求。
3.3政府政策层面上支持
保障性住房是政府的重大民生工程,政府在政策上肯定是大力支持的。装配式建筑、工业化生产,这与国家产业结构改革、节能减排、原材料的循环利用、提升建筑质量等是密切相连的,政府在政策层面上必定是支持。上海市已经出台了《关于加快推进本事住宅产业化的若干意见》和《关于本市鼓励装配整体式住宅项目建设的暂行办法》。此办法,对于装配式建筑在容积率上给予3%的奖励。
4 保障性住房向工业化、标准化转型
4.1当前保障性住房的设计状况
目前建筑的建造模式以现场浇筑为主。在此建造工艺的前提下,保障性住房的设计存在以下几方面的状况:
1)由于建筑面积小,建筑尺寸的模数化概念不强。例如:主卧室的开间尺寸通常会设计成3.3~3.6m之间,但次卧室的尺寸往往就多种多样了;
2)房型平面凹凸多,体形系数大,对节能不利。为了解决平面凹凸所产生的结构问题,在结构设计时增加了大量的结构连板,这些结构连板在建筑上没有功能要求;
3)有些开发单位过分地追求建筑形象,在立面设计上添加了大量的装饰构件。这些装饰构件通常是没有功能作用的。这与绿色建筑的理念是相违背的。
上述几点情况,是目前保障性住房设计对工业化、标准化建造不利的地方。在国家产业结构调整、节能减排、发展装配式建筑的前提下,保障性住房的设计必须要有所改变和调整。
4.2初步尝试,采用装配式框架—剪力墙体系做户型设计
最初做设计时,在常用的剪力墙户型的基础上,做一些规则化处理。将其改成框架剪力墙的结构形式,预制外墙板挂在梁柱外侧。主要在以下几个方面进行调整:
1)将原先的剪力墙体系调整成框架—剪力墙成体系;
2)主要柱网和剪力墙纵横两个方向基本对齐;
3)东西山墙和北向外墙拉平;
4)内部隔墙尽量对齐;
5)将户型设计成对称的式样,以减少预制构件的种类。见图1。
关于本户型预制及现浇构件的说明:
1)主体框架柱和剪力墙现场浇注;
2)楼板、阳台板和框架梁为叠合构件;
3)护墙板、内隔墙、空调板、楼梯等为预制构件。
按此方案实施预制率为50%,如将框架柱改为预制构件预制率为70%。
经过各方的协同努力后,本方案在闵行浦江基地进行试点实施。从目前实践的情况来看,本方案存在的问题主要是:室内存在凸出的梁柱,与常规的剪力墙户型相比,带来使用上的不方便,北向的次卧室尤为明显;中间套型的起居室偏暗;整体造价较高等。针对上述的问题,我们进行了反思。
1)以成本考量为导向,标准化工作必须先行,且初期不宜追求过高预制率;
2)标准化涉及到可拼装组合的户型、构件拆分等多个方面,只有实现了彻底的标准化才能真正有效的降低成本;
3)实施PC之前需从项目策划、概念设计的源头开始,拿任何已有的现浇体系的住宅改成PC,成本控制的难度会非常大;
4)不能为了预制而预制,应着眼于PC技术体系的成熟和进一步发展;
5)而建立一套自己特色的技术体系则需要长时间的实践和坚持,只有不断改进和优化才能进一步降低成本,将技术的推广应用找最为成熟;
6)PC技术体系不能仅仅为了做住宅;
7)住宅采用PC技术的优势就是每年住宅的建设规模大,传统住宅的户型的诸多变化导致标准化的缺失。
综上所述,在传统户型基础上调整出来的装配式建筑、为了装配式建筑而去装配等的做法是不合适的。要使装配式建筑能在保障性住房中推广,为市场接受,必须在建筑房型平面设计上有一定的改变和突破。
4.3设计提升,在装配式框架—剪力墙体系下户型平面设计转型
由于初步尝试的户型存在一些不足,我们进行了反思。突出标准化、模数化的设计理念。标准为“在一定范围内获得最佳秩序,对活动或其结果规定共同的和重复使用的规则,导则或特征的文件。该文件经协商一致并经一个公认的机构批准。”标准应该以科学技术和经验的综合成果为技术,以促进最佳社会效益为目的。标准化的形式和方法主要是:简化、统一化、通用化、组合化、系列化、模块化。
如某些家具设计最能体现此概念(见图2)。
装配式建筑的设计应该充分体现此理念。结合保障性住房的实际情况,对户型的设计提出了若干原则。
1)装配式框架—剪力墙体系的预制率的高低可调节性大,且此体系还可以用于办公、商业、学校等一系列的公共建筑中,市场前景广阔。因此,新的户型设计依旧选用装配式框架—剪力墙体系。
2)如果是大空间的建筑,房间内存在凸梁凸柱对建筑的使用功能影响不会太大。但保障性住房的房间面积小,凸梁凸柱的影响不能不考虑。提出将梁柱外凸到室外,以减弱凸梁凸柱对室内的影响。
3)建筑尺寸尽量统一,从而可以较少预制构件的种类和规格。通过构件之间不同的组合来达到各种户型的使用要求。
4)厨房、卫生间、阳台等小构件尺寸尽可能一致。
在上述原则的指导下,提出了以下的户型设计(见图3)。
此户型构件的种类少,大部分的构建是以6.6m和3.3m为基本尺寸。平面规则,基本没有凹凸,体形系数小,对节能有利。柱网规则,纵横两个方向均能对齐,对结构受力有利。没有凹口,对房间采光有利。梁柱外凸,减少了结构构件对平面的影响。此户型设计成一房、二房、三房,三种不同户型的组合形式,满足了保障性住房的基本功能需求。户型单元之间可分可合(见图4、图5)。
此户型的建筑构(部)件可拆分为:交通核剪力墙部分、楼梯、框架柱、框架梁、护墙体、阳台、楼板、空调板等。剪力墙为现浇构件、楼板和阳台为叠合构件、其它的均可做成预制构件。可根据工程实际情况,自主选择预制构件。调整预制率的高低比较方便(见图6)。
4.4户型的可延展性设计
仅一种户型是不可能满足市场的需求。在上述对装配式建筑的认识、实践和设计原则的指导下,提出了一系列的户型设计方案。同样的建筑构件,通过不同的组合,再配以不同的现浇的交通核,来满足不同住宅需求。让装配式建筑在保障房中实现:简化、统一化、通用化、组合化、系列化、模块化。
在此,衍生出来了三种系列的户型平面图,如下:
A系列:由三户组成一个单元,开间模数3300,进深模数4500。通过现浇交通核的不同,来满足11~24层的户型要求(见图7、图8、图9)。
B系列:由四户组成一个单元,开间模数3300,进深模数3300和3600。通过现浇交通核的不同,来满足11~24层的户型要求(见图10、图11、图12)。
C系列:由四户组成一个单元,开间模数3300,进深模数由三种。通过内天井来实现中间户型厨卫等房间的通风和采光。此设计建筑进深大,有利于节约用地(加图13、图14、图15)。
通廊式户型(见图16)。
上述系列的房型都体现了标准化、模数化、系列化的概念。户型平面规整,有利于建筑节能。但建筑的进深不大,对节约土地不利。如果能提倡暗卫生间,那对装配式建筑的户型设计是非常有利的。既可以减少凹凸和内天井,又能加大建筑进深。小面宽、大进深的建筑可以节约土地。
4.5装配式建筑立面设计
装配式建筑的立面设计同样应体现标准化、模数化的理念。在二进制的计算机领域里“0”和“1”创造了数字世界,简单却拥有无限可能。在做立面设计时可以借鉴这个概念。“0”可以看做装配整体式混凝土结构,“1” 可以看做标准化、模数化的通用部件。两者相结合,并以不同的排列和组合来达到立面设计的变化与同一性。
上述建筑户型的立面上已经存在有四种元素——柱、梁、板、阳台(栏杆)。此四种元素是建筑的基本构件。现代住宅建筑中通常会在空调板外加百叶,来隐蔽空调室外机。因此,立面上总共有柱、梁、板、阳台(栏杆)、百叶共五种元素。通过五种元素的不同组合方式、柱和墙面的颜色和材质的变化,来到达立面设计的标准化、模数化、多样化(见图17)。
4.6装配式建筑相关构造示意图
住宅窗户损失的热量占到总量的接近一半,增强外窗的节能措施将起到很好的作用。PC墙板预埋窗框,解决了窗框与墙体之间的气密性问题;凸梁凸柱的结构形式,增加了南向外窗的遮阳效果,形成一个天然的外遮阳效果。夏季高太阳方位角的直射强光被凸梁凸柱遮挡,冬季低太阳方位角的光线可以直射入室内,增强户内得热效果(见图18)。
墙板竖向上下端与结构体连接处构造见图19。
标准墙板标准墙板与立柱连接处构造见图20。
标准墙板水平连接处构造见图21。
5 结语
在我国20世纪50~60年代,混凝土装配式建筑曾经推广过。但由于技术等各种原因,被市场所淘汰。经过几十年的发展,如今混凝土装配式建筑的技术在国外已经达到了很高的水平,但国内发展较慢。在经济和产业面临转型之际,混凝土装配式建筑必定会迎来大发展的时期。保障性住房是国家重大的民生工程,混凝土装配式建筑对国家的产业转型,节能减排等有着积极的意义。两者如能完美结合,必定是利国利民的好事。
参考资料:
[1]中国建筑文化中心编.编委:于华 史健等.保障性住房设计图集.江苏人民出版社 2011.6
装配式建筑是指用预制的构件在工地装配而成的建筑。这种建筑的优点是建造速度快,受气候条件制约小,节约劳动力并可提高建筑质量[1]。装配式建筑最初出现于上世纪初期,并不需要现浇作业,只需要现场装配即可,同时,这种建筑中的构件成本并不高,性价比也很好,且带有绿色建筑特点。在生态环境保护备受重视的今天,装配式建筑因具有绿色环保特征,受到人们的青睐。
2装配式建筑结构体系
2.1种类划分
对于装配式建筑来说,拥有多种类型,按照形式划分有剪力墙形式、框架与核心筒形式、框架与剪力墙形式等;按照高度划分有多层混凝土式、高层混凝土与低层混凝土式[2]。在我国应用最多的装配式建筑结构形式为剪力墙结构,但在商场等建筑项目中多采用框架式。
2.2抗震性能
在自然灾害频发的今天,任何建筑最重要的一点莫过于具有良好的抗震性能。通过研究可以发现,装配式混凝土建筑结构大致可以分为两种,一种是全装配式;另一种是半装配式,无论哪种装配形式,其装配程度的高低不会影响到建筑整体刚度,能够影响结构刚度的只有受力构件刚度与节点刚度,如果它们的刚度不达标,那么在地震等自然灾害发生以后,建筑使用者的安全将受到极大威胁,因此,应提升受力构件与节点刚度[3]。同时,在装配式建筑中有多个节点形式,不同结构刚度所带来的影响也不会不同,尤其是抗震性能存在一定差异,所以,在装配式建筑结构体系设计过程中,应加强与现实情况的联系,提升建筑结构的抗震性能。
3装配式建筑结构设计
3.1框架结构体系设计
对于装配式建筑框架结构体系来说,在我国商场建设中应用较多,也是应用力度较大的装配式建筑结构。之所以采用这种结构体系,主要是由于该体系质地相对较轻,便于运输,同时它属于综合性能相对较好的高层框架。在利用框架结构体系的过程中,无论是叠合板还是合梁都会在工厂内部完成,然后利用运输设备将这些框架运输到施工场地,再在现浇处理节点或梁端键槽等方式的作用下完成下一阶段的设计。为提高框架结构体系装配式建筑的受力能力,在实际设计中还需要关注以下几点问题:一,强度等级控制。无论是柱混凝土还是预制框架柱底的强度等级至少要达到C30左右;二,平面设计原则。在设计梁柱中心线的过程中应做到竖向平面相同,且呈现对齐形式,在纵向上也要以对齐为主;三,预埋件的处理。对于框架结构体系设计来说,预埋件属于不可缺少的一部分,所以,在实际设计过程中应保证处于不同区域的预埋件能够很好的连接在一起,无论是承受轴力还是剪力都处于良好状态。
3.2剪力墙结构体系设计
剪力墙结构体系在我国居民保障住房中的应用较多,在设计这种结构体系的装配式建筑时,可以根据需求与工厂实际情况选择剪力墙结构,既可以是半预制式,也可以是全预制式,无论哪种形式都能满足设计需求。为确保装配式建筑结构质量,满足使用需求,应关注以下几点内容:一,设计好承重墙板。承重墙是装配式剪力墙结构体系设计中不可缺少的一部分。为做好承重墙设计,保证建筑质量,需要将承重墙搭建在两侧的山墙上。同时,做好内力计算结果与抗侧力设计。此外,在结构竖向抗侧力设计的过程中,应保证现浇方式能够将竖向主承力钢筋浆锚与连接带组合在一起,并做好抗震设计与连接设计,以便提升建筑结构的整体性,避免出现中断的情况;二,控制好钢筋直径与强度。在剪力墙结构体系设计中应保证各个预制构建间的连接性处于良好状态。在实际设计的过程中不仅要确保传力良好,还要提高构造的可靠性。如果发现该结构的抗震能力较差,应适当提升钢筋直径与强度;三,注意与现场吊装环境的联系。对于剪力墙结构体系来说,如果在设计中采用的是分块设计,那么在实际设计中应注意与现实情况的联系,如房间构造、拼接位置等。对于竖向接缝的部位,应做到避免应用到暗柱中,且尽量避免在同一个建筑结构中应用多个构件。此外,在实际设计中应严格按照相关要求操作,做好验算,避免出现配筋变形等情况,只有这样才能保证设计合理,满足人们实际需求。
4结语
通过以上研究得知,装配式建筑是现代建筑中应用较多的一种形式,它不仅可以降低劳动强度,还有利于生态环境保护,但不同的装配式建筑在结构体系与设计上的方式并不相同,注意要点也存在差异,因此,本文联系实际情况,分别对框架式装配式建筑与剪力墙装配式建筑的结构设计进行了研究,希望能为相关人士带来有效参考,加大装配式建筑在我国的设计与应用力度。
作者:黎静 单位:青岛博雅置业有限公司
参考文献:
[1]陈秋实.预制装配式建筑结构体系与设计[J].江西建材,2017,(02):50-53.
关键词:建筑配电与照明;工程化;实训装置;设计;应用
中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1006-8937(2015)15-0059-02
高等职业教育的核心工作是对学生的职业能力培养,而实践则是职业能力培养的重要手段,是高等职业教育人才培养的重要环节。科学的设计和实施专业实践教学,对于培养学生的实践能力和创新精神具有重要作用,重视实践,是提高人才培养质量的重要途径,是培养创新型人才的必由之路。高职教育要培养出高素质技能型专门人才的培养目标对高职实践尤其是校内实训装置提出了更高的要求。为加强和完善建筑电气工程技术专业实训基地建设,彰显办学特色、提高实践质量,本文设计和制作了建筑配电和照明“工程化”实训装置。
1 建筑配电与照明“工程化”实训装置的内涵和设计
基本原则
1.1 设计内涵
“建筑供配电与照明”、“建筑电气施工技术”是高等职业教育建筑电气工程技术专业重要的专业核心课程,主要培养学生掌握建筑高低压供配电系统、照明系统、防雷与接地系统方案设计、负荷计算和设备选择的基本知识,能够熟练识读建筑电气平面图。系统图、施工图,正确理解设计意图和施工要求,具有进行低压供配电及照明系统、防雷与接地系统的设计和施工能力。
结合建筑工程技术专业核心能力培养目标、施工任务特点并兼顾建筑实体环境的多元性、复合性,技术性要素等,形成了“工程化”实训装置的设计思路。
“工程化”实训是依据工程实践进行实践设计,将知识和技能重新进行整合和序化,构建真实情景的环境,以职业岗位能力培养为主线,按真实职业活动从方案设计、系统配置、安装调试、运行维护、技术改造到施工工程管理等完整的项目内容进行构建。通过解析职业能力要素并全部融入工程训练,以实训装置为载体进行人才培养。
1.2 设计基本原则
在设计原则方面,从实用性、安全性、经济性、可观瞻性等方面考虑,对建筑配电与照明“工程化”实训装置进行设计与实现。
①实用性。按照能力为本并满足实训教学内容和要求进行设计,通过实训,使学生掌握低压配电系统、照明系统、防雷系统的识图、设计及施工。包含识读建筑电气图纸目录、设计说明、图例、平面图、系统图、施工图;熟悉建筑电气设计常用规范;设计建筑照明系统,包含设计照度、选择照明方式、选择光源和灯具、合理布置灯具、照度计算;确定低压配电系统,选择配电箱、电能表、开关、插座、导线截面和型号以及敷设方式、穿管管径的选择和安装;安全接地等项目的训练。
②安全性。由于在实训的过程中需要模拟建筑配电与照明的施工过程,学生实训过程中的安全是第一位的,因此必须保证装置整体的安全性。
③经济性。为了尽量减少投资,结合实训室的环境要求,选择使用性价比高、易维护、现场情境既具备工程化同时兼顾可重复操作性的材料进行设计和制作。
④可观瞻性。学生更愿意在安全舒适的良好环境中的参与实训,因此,加强实训装置的客观瞻性设计,使其美观、整洁,具备工程任务解决环境。
2 建筑配电与照明“工程化”实训装置的设计方案
2.1 实训装置设计方案
实训环境分为办公区和施工区。建筑配电与照明“工程化”实训室平面图如图1所示,实际实训场地可根据实际情况进行调整。
办公区每单元由办公方桌、一体化电脑、凳组成,每个办公单元可供学生以小组方式讨论和学习,设置讨论单元,所有电脑联网运行,可接受教师主机广播、查阅资料和接受工作任务。办公区提供可供角色扮演的施工现场办公环境,办公区兼设计和施工技术准备区。在办公区提供计算机辅助设计软硬件平台,提供设计参考资料,满足建筑配电计算、照明计算、设备和器材的选型和配置、制图和设计文档制作,提供工艺流程、规范等技术文件。即在办公区可以完成技术图纸识读和技术交底、二次深化设计、施工技术方案准备、施工组织与管理等工程化工作。
施工区为金属结构仿真建筑房屋,采用金属网孔板与铝合金支架组合房屋模型,如图2所示。房屋墙面、屋顶采用金属网孔板制成,如图3所示。金属网孔板配合实用新型专利产品“方形塑料钉”如图4所示。形成电气设备与管线可重复安装面,实现建筑配电与照明系统施工的作业空间。在房屋模型内可安装插座、线槽、线管、灯具、配电箱等电气设备和部件。在施工区完成施工材料、工具、人员组织与调度、建筑配电与照明控制线路安装、设备故障分析和检修、施工成本控制、施工进度控制、施工质量控制、施工安全与环境管理、项目质量验收等工程化工作。配置电脑桌、一体化电脑、投影机设备。
这种针对建筑配电与照明实训项目从设计到施工以及验收全过程“工程化”实践教学设计,可提高对知识的综合运用能力。
2.2 实训设计方案
2.2.1 实施过程
①学生按照任务要求,以小组团队、分工合作进行工作任务的解读。
②查找技术规范和图纸资料,进行工程设计,制定工作方案,确定施工技术。
③领取工具和器材并完成施工训练任务。在教学中要求学生充分利用教材、网络、实训设备、专业规范等各种资源完成项目任务,掌握任务中的基本知识以及相关拓展问题。最终的学习成果包括各项技术图纸、各项施工技术方案文本、施工组织和管理文本、质量目标、成本控制、安全管理措施、项目验收报告等文本以及工程的施工现场和调试成果。
2.2.2 设计特色
建筑电气工程技术专业培养目标主要定位于建筑电气工程施工技术管理岗位,这就要求本专业学生在具备核心专业技术能力的同时,还需一定的社会职业能力,例如沟通能力、协调能力、领导能力、执行能力等等,“工程化”实训装置能够最大可能地训练学生的社会能力和方法能力。
建筑配电和照明“工程化”实训装置的应用过程中,教师角色进行转换,从“教师”变为“导师”,是从“授”转变成“导”,即进行引导、指导、诱导、辅导和教导。强调知识的系统性,按照由易到难、局部到整体的认知规律排列任务顺序。通过工作任务培养学生的实践意识和技术应用能力。实训过程是师生共同参与的实践活动,根本宗旨是让学生自己发现知识、提高技能。针对不同层次的学生,教师可以把握好指导的尺度,注重学生的个性化发展,引导学生自主学习,开拓创新。
学生在这样“工程化”的实践学习环境中,个性定制和规划自己的职业成长兴趣和志向,选择性的定位自己在任务中的角色,比如团队的组织者、工程任务的设计师、造价员、施工技术员、施工监理、甲方验收代表等,实现了职业岗位的能力训练,进而达到培养目标。
3 结 语
通过近两年的实践应用,建筑配电与照明“工程化”实训装置在建筑电气工程技术专业实践中取得了良好的效果。“工程化”实训装置的设计理念也为同类专业的实践改革提供了参考,而进一步优化过程、完成配套实训教材等问题,还需要进一步进行研究和探索。
参考文献:
[1] 伍波,邓治宇.高职自动化专业工程化综合实训装置探索[J].职业教育研究,2014,(3).
【关键词】建筑装饰;色彩元素;搭配
随着社会文明的进步,人们对衣食住行的需求也越来越高,建筑装饰设计中只出于用途和性质的考虑已不能满足人们个性化的、多元化的需求,人们更加追求的是一种舒适安逸的生活体验,是人生经历与情感品味的心灵空间。在建筑装饰设计文化中色彩不仅具有表达自我展现个性的特点,还能营造气氛以及抒发感情。在建筑装饰设计中,合理的家居色彩设计, 不仅能更好的凸显整体装饰风格表达设计师的计意图,还能通过色彩这种视觉语言更好的为业主服务。
1. 强化色彩意识
物体的色彩来源于光源的色彩和不同质物体对光的选择吸收与反
射的能力。不同的人或同一人在不同时间、地点,对物体的色彩认识和感受都有可能不同。因此,建筑装饰中为了更好地认识和使用色彩,必须对色彩有全面的了解。
1.1 色彩与建筑装饰色彩
建筑装饰中的色彩分装饰色彩和建筑表现色彩两大类。装饰色彩着重物象固有色的对比、协调及颜色组合问题,在色彩运用上与建筑表现色彩比较,装饰色彩注重色的单纯和大色域对比,主观性强;而建筑表现色彩也考虑不同建筑固有色因素、不同材质色调的协调问题,但更注重不同光照条件下建筑的客观色彩变化和色彩之间的相互影响而产生的各种色彩关系。它们之间既相互区别,又相互联系。
1.2 理解建筑色彩形态
色彩与形体是建筑色彩的重要因素,两者是互相依存、不可分割的
统一体,这形与色结合产生的建筑形象让我们得到了艺术的享受。形体的色彩主要由光源色、固有色、环境色构成色彩关系的三方面。光源色是由于光波的长短不同,形成光的不同颜色,是光自身的色彩倾向,它会影响到物体的色彩。固有色是受光物体对光源色的色彩吸收与反射作用形成的,根据各种物体吸收与反射色光的性质不同,人们将的视觉上形成了不同的颜色称为固有色。把固有色作为某种假设,有其存在的必要和价值,它不仅能适应人们的直观与习惯,还方便人们对物体的色彩观察、分析和研究。环境色是由于色彩的反射作用,使得同空间物体的色彩相互影响而形成的,它所呈现出的色彩是与光源的照射分不开的,具有客观真实的视觉。因此,同一建筑场景不同的建筑体上,通过吸收与反射,相互之间会受到不同程度的色光影响,光源色、固有色和环境色三者有主有次并相互制约,形成和谐统一的色彩整体。建筑色彩表现中要强化色彩的可变意识,正确认识和把握三者在描绘物象上的相互关系,防止过分强调物体的色彩变化而忽视形体。
2. 把握空间色彩的功能、性质
要解决本质问题,必须正确认识和理解色彩与空间的关系,把握色彩
需要依靠感觉,因为色光波的散射程度不同,光波的长短也不同,色彩在空间的传递中也会随之变化。空间距离近的,物体轮廓清晰,明暗色调差别大;空间距离远的,建筑物体轮廓模糊,明暗色调差别小,建筑物体明暗面层次不清且色调统一。利用色彩与空间的关系,可以在二度空间乃至三度空间上表达出具有长、宽、深的三维空间。在装饰设计房屋时,要同时考虑建筑的实用性和装饰的美观以及与周围环境的色彩协调性。建筑物装饰不仅反映出其本身的实用性,同时也能带给人们美的视觉感受。
家居空间设计中色彩的功能就是满足人们精神上的需求,这个满足光靠色彩这个抽象的概念很难做到, 它的完成需要很多的辅助条件。因此,对于家居空间设计中色彩功能的把握,不仅要认真分析, 还要根据特定条件和使用对象的不同来设计不同的方案,使得家居空间色彩的设计新颖、特别。在方案设计前,首先要了解业主的年龄、性格、喜好以及从事的行业,为作好方案设计奠定基础。这样做不仅可以让自己的作品得到业主的认可, 还可以使装饰空间色彩的设计得到有效的发挥和设计风格的多样化。在服务对象中,可分为儿童、年轻人、中老年人三类。儿童对色彩有着天生的捕捉能力,鲜艳靓丽的色彩可以培养儿童的活泼可爱的个性,温暖柔软的色彩容易培养孩子梦幻般的想象力;年轻人大多追求时尚,喜欢特别的、变幻的色彩旋律,因此可以选择看起来比较暖和、硬朗的色系加以颜色点缀,以此得到明丽、时尚、个性的效果;老年人不能选用灰色系或太过刺激的色系,这两个色系容易带给人萧条暗淡的感觉或者容易令人产生兴奋、激动的情绪,因此可以选择淡米黄、浅肉色、暗红色等类似色。另外在设计中我们还要考虑家具构造设计上颜色的和谐统一,家具在同一个空间中要采用同类色作为主体色, 使得房间内的颜色看起来比较舒适。
3. 色彩的搭配
色彩的搭配分为纯粹追求美的配色如美术作品、重视实用化机能的配色和追求美又注重生活机能的配色三种。在家居空间设计中,不同颜色之间的相互配合关系决定了色彩效果, 这种关系的维系讲究的是色彩组合的美感和色彩与色彩之间恰到好处的组合关系, 同一颜色在不同的色彩组合关系中,其色彩效果是可以做到迥然不同的。因此在家居空间设计中配色要和谐科学、合乎逻辑,重要的是不仅颜色的组合搭配要正确而且色彩感情的表达也要准确。我们对色彩三要素的了解和色彩的和谐搭配是密不可分的。配色的方法如下:同类色、相临色、对比色和互补色这些都是根据24 色相环来理解的。 同一色就是在24 色相环中色块之间的距离在45 度左右的颜色组合,如:深红、大红和玫瑰红;类似色就是在24 色相环中色块之间的距离在90 度左右的颜色组合,如:紫罗兰、群青和翠绿;对比色就是在24 色相环内色块之间的距离在110 度左右的颜色组合,如:橙色与湖蓝。在空间色彩设计中每一种配色方式都会带给我们不一样的感觉,然而配色也有其两面性的反应,就如:同一色配色,深红、大红和玫瑰红这些颜色合理的搭配在一起会产生华丽、时尚的感觉,但是也容易让人感觉到烦躁与不安;类似色配色,紫罗兰、群青和翠绿这些颜色合理的一起搭配有种古朴、安静的感觉,但如果得不到很好的运用就容易让人感觉到寒冷与凄凉。因此做好颜色的搭配需要严格遵循设计原理,即在符合原则的前提下,尽可能了解我们的设计对象,做到合理地满足不同居住者对色彩的爱好和色彩个性需求;在进行家居空间色彩的设计时,应了解居住空间所处的周围环境,合理利用家居空间设计中出现的色彩和居住环境的密切联系。另外在我们准备好色彩方案后还要跟业主沟通好,与业主达到共识,合理的运用科学的手段去表达着我们的设计意图。
4. 色彩的构图
色彩的构图可分为以下五个方面:(1)色彩的均衡,是以左右相对对称的形式来完成。(2)色彩的呼应,用相邻色块或同类色块在上下、前后、左右等方面互相呼应,让局部和整体之间达到和谐状态。(3)色彩的主从,根据设计构思的需要,分出主要色调和次要色调。(4)色彩的层次,应注意前进色和后退色之间的关系。(5)色彩的衬托,对比对比色、互补色、冷暖色之间形成的面积。通过色彩面积的大小来体现着其相互之间的作用,既是相互独立的又互不可缺,形成一个完整的色彩空间。
参考文献
[1] 向正祥.现代建筑装饰设计新概念[J].家具与室内装饰,2000,(04)
关键词:装配式建筑;教学方法;土木专业
一、装配式建筑的特点
与传统建造方式相比,装配式建筑建造速度快,构件工厂化制作受环境条件影响小。装配式建筑的大力发展促使原有的部分手工劳动建筑工人转变为机械流水线操作工人,实现施工现场无粉尘作业,节省劳动力,节约时间和降低能耗成本,提高建筑质量与效率。装配式建筑构件通过工厂化生产,产品将更加标准化、规范化,提升建筑构件的精确度,保证建筑整体偏差缩小。预制装配式建筑能够缩短施工现场用时,对建造工期有更高的可控性。通过工业化与信息化集成设计,装配式建筑有利于研究发展绿色、环保、低碳、节能型建筑。装配式建筑的抗震性能、耐火性能、隔音效果可以通过模块化设计与检验得到显著改善。工厂化生产的建筑外墙板不但可以达到质轻、高强与节能,经过引进工艺,可使建筑物的外观像其他工业产品一样美丽多彩。
二、装配式建筑的技术人才需求
装配式建筑将是未来建筑业发展的主流,对手工劳动和劳动技能过分依赖的传统建筑岗位将出现大幅缩减。这给传统的建筑专业技术人员提出新的挑战。为此,高校需要培训建筑工程人员从传统的劳动方式向新的劳动方式的转变。目前,装配式建筑相关产业链的软硬件基础薄弱,工程建设从业人员缺乏工业化的管理思维。对装配式建筑产业化从前期策划管理到技术支撑能力与工程实施经验存在认识不足。构件化的装配式设计流程、装配式的施工过程给设计、施工提出了新的技术挑战。建筑行业BIM技术的应用发展迅速,对于BIM人才的需求愈发急切,加快培养掌握BIM技术、了解装配式建筑的设计、施工工艺技术的技术研发人才迫在眉睫。土木工程专业在装配式建筑的教学内容上,就技术研发、设计、生产、施工及维护方面应加大教学工作量,积极探索优质高效的教学模式,解决我国在这方面专业技术人才短缺问题。
三、房屋建筑学课程应补充的内容
为顺应装配式建筑的发展需要,土木工程专业应推动建筑构造教学内容的改革与补充。为建筑业输送具有装配式建筑方面知识和能力的应用型人才。在房屋建筑学课程教学中,在以下几个方面进行调整,补充相关的教学内容。1.装配式建筑设计原理内容。在房屋建筑学课程教学中,通过对教材内容的补充,以了解装配式建筑设计的基本原理为教学核心,围绕这一核心建构一套课堂教学,与房屋建筑学课程设计相结合,鼓励学生在装配式建筑设计方面进行创新构想,把房屋建筑学课程设计变为第一次装配式建筑设计的起点,着力培养学生装配式建筑的设计能力。2.装配式建筑构造内容。装配式建筑通过形式创想与精细化设计将会出现许多实用的新型构造。从内部结构节点连接到复合多层装修构造等,专业教学一定要紧跟发展需要,及时总结,把成熟、可靠、适宜的内容补充到教学之中。要充分利用国标与地方标准图集中有关装配式建筑构造内容。装配式建筑构造教学中应积极推广三维仿真培训系统的使用,应用三维仿真软件进行教学,为学生提供空间的直观感触。3.装配式建筑工业化与智能化内容。在房屋建筑学课程的教学内容中重新加入关于装配式建筑工业化的教学章节。装配式建筑工业化应包含:设计标准化、构件工厂化、施工机械化与管理科学化。现在被大家热谈的BIM技术在装配式建筑中即将发挥重要作用,利用BIM技术可以实现对设计、构建、施工、运营的全专业全过程的管理,为装配式建筑信息化运作提供数据支撑。装配式建筑适合实现工业化生产,装配式建筑的发展成为我国建筑工业化发展的重要标志。
四、装配式建筑的实践教学
认识实习是学生获得感性认识的主要实践环节,通过参观调查装配式建筑,学生对装配式建筑有一个概况及入门的认识,给学生以具体丰富的感知。在认识实习教学中,教师要引导学生自主搜集材料,鼓励学生带着资料参观建筑。组织学生合作探究装配式建筑构造,提供丰富的辅导资料与教学答疑为学生开阔眼界。在专业教学过程中,适时开展装配式建筑的实地调研,促使学生把课堂学到的概念和实际的建筑实体对应起来,学习被调研建筑中的一些建筑设计策略和装配式建筑技术。
五、专业教师的教学水平提高
【关键词】建筑遮阳;预制装配式建筑;节能
1 研究背景
在国家经济飞速发展的今天,人们的生活质量普遍提升,房屋建筑也从最基本的需求不断向更高层次提升,以低碳、节能、环保等为目的的绿色可持续建筑日益发展,因此在进行建筑设计的同时,节能方面的遮阳、通风、采光等等条件应该进行必要的考虑。然而,我国的建筑模式相对而言仍比较传统,很难满足现代社会发展需要,以及达到可持续发展的要求,并且我国现阶段人口老龄化逐步加剧,未来劳动力会相对减少,因此预制装配式建筑在未来有很大的发展空间,并满足现代社会发展需要,遮阳设施作为预制装配式建筑的一部分,具有很大的发展空间。
建筑工业化将是建筑发展的必由之路,具有遮阳作用的预制装配式建筑作为其重要的体现,将会得到很大的发展。
2 研究和推广意义
遮阳技术在预制装配式建筑上的探讨研究。预制装配式建筑在未来将会有很大的发展空间,这必然会联系到未来建筑的绿色问题。建筑遮阳类型的选择和设计是建筑设计一个重要的组成部分,对节约建筑能耗和改善室内光环境和室内热舒适度有非常积极的作用,同时,也是体现建筑自身文化性与地域性的造型语言。在当今社会,建筑遮阳设计不仅在满足建筑节能的同时,也要满足人们对美的追求和视觉观感。
合理地将遮阳技术运用到预制建筑上,并综合遮阳与通风、采光、视线遮挡、建筑节能等方面,将会对建筑的发展有着推动作用。
3 预制装配式建筑中的遮阳设计
建筑的遮阳类型主要有:外门窗遮阳、屋面遮阳、墙面遮阳、绿化遮阳等。建筑遮阳应根据当地的地理位置、气候条件、建筑类型、使用功能、建筑造型、透明围护结构的朝向等方面,选择合适的遮阳形式运用到预制装配式建筑,并且宜优先选择外遮阳。
对此,我们认为建筑遮阳设计全过程、复合化、智能化、地域化、生态化这五种要素是在设计过程中必须考虑的前提。首先,通过对遮阳构件的重复与变化以形成节奏感,呈现韵律与动感之美。利用遮阳构件创造层次感与光影效果,使得整个建筑造型更加丰富。这可以使预制建筑的造型美观。其次,建筑遮阳应该结合太阳能等功能材料,以及与建筑的功能构件相结合,打破建筑各功能构件的联系,考虑采光口与阳台、外廊、检修道、屋顶、墙面的综合遮阳设计,使遮阳构件与预制装配式建筑本身融为一体。建筑双表皮遮阳是其中比较特殊的一种。建筑物的双层表皮是指在建筑立面外附加一层立面,以实现单层立面不能满足的物理功能和使用功能。双层表皮通过特殊处理的玻璃和附加机械系统,能实现自然通风、遮挡辐射、减少能耗(包括热负荷和冷负荷)、隔绝噪音等目标,高层双层玻璃幕墙就是一个很好的例子。
预制建筑的智能方面,太阳辐射强度受天空中云量影响很大,同时太阳高度角和方位角也随时间不断变化,因此不同季节不同气象条件下对遮阳的需求也不同,而固定式的遮阳构件无法满足这种不断变化的遮阳及采光需求,所以智能化、活动式建筑遮阳构件应运而生。智能遮阳系统可以根据阳光的强弱程度自行调节遮阳设施的角度,夏季可以将阳光反射回室外,冬季将阳光更多地引入至室内,从而有效地调节和控制室内温度和照度。从而达到预制建筑的遮阳目的。
预制建筑的地域化以及生态化方面,利用现代技术把传统材料和民族性格等地方性因素融合到遮阳设计理念中。即使预制建筑是现代建筑的一种产物,可是现代建筑和当地的历史文化产生关系,让建筑在满足基本的功能需求的同时,得以通过其遮阳结合当地的传统元素,满足建筑的需求。预制建筑的生态方面,结合植物遮阳是一种趋势,落叶的乔木是非常好的遮阳设施,大多数乔木的树叶随气温的升高而繁茂,随气温降低而凋落,这正起到了夏季开启而冬天收起遮阳的作用。当然,这些措施应该是在建筑装置过程或者建筑已经落成之后完成。结合预制装配式建筑设计,合理设置垂直绿化与屋顶花园绿化。
在设计预制建筑中的遮阳方法过程中,垂直遮阳板可以成为一种较为方便的遮阳措施,这种技术可以在符合基地地理位置的特殊遮阳需求情况下满足一定的遮阳要求。但是依据建筑技艺资料研究表明,垂直板的扭转角度的问题,阳光还是有可能从板与板之间的缝隙射进室内。但是如果遮阳板可以活动,在阳光能够渗透到建筑内的那段时间,遮阳板的方向进行扭转,即可以用特殊的方式来应对各种问题。在以上所提到的双层表皮的应用,这里的活动垂直遮阳可以与双层表皮进行一定的综合使用,这样可以减小维护和操作的难度,双层表皮本身又将利用西晒所得的热量形成热浮力。通过屋顶设计的出风口,把热辐射从西立面带走,并且引导室内通风。达到良好的综合效果。
4 遮阳设计在预制装配式建筑中的探讨
光要进房间,所以有了窗户,窗户要和室外环境进行隔绝,所以有了玻璃这种透明的材料,而光的过多渗透到室内让人在这环境中产生不舒适的感觉,所以从一开始就进行光的阻挡是不错的选择。现如今,建筑能耗占社会总能耗的28%,采取必要有效的遮阳措施能有效减少建筑能耗,节约大量能源,因此利用新型的建筑材料来提升遮阳节能优势是建筑遮阳的一大趋势。
透明混凝土是一种由大量的光学纤维和精致混凝土组合而成新型混凝土,可节约大量的人工光能的同时遮挡一定的阳光来满足室内需求。利用透明混凝土来制备遮阳挡板可以有效控制室内光线进入量,调节室内光线,减少室内能耗。
透明混凝土多采用预制,与预制装配式建筑工序相契合。通过在工厂将透明混凝土加入遮阳配件中,制成遮阳构件,后期可方便装配到建筑中。透明混凝土可以通过改变光纤体积比和光纤直径来改变透光率,目前智能透明混凝土可以通过叠加或减少不同透光率的透明混凝土来改变整体的透光率,将它运用到遮阳中,可以根据外界的光线来智能调节遮阳系统,控制光线的进入量,减少室内能源消耗。所以,透明混凝土是未来预制装配式建筑中较好的选择。同时也可以结合上节所讲的活动遮阳设施,综合进行遮阳处理。
5 总结
尽管目前国内的建筑遮阳普及率较低,但是随着中国建筑业的不断发展,遮阳技术将会受到越来越多的重视,认可度被提高的同时,遮阳技术也会在未来得到更大的改善。对于建筑来说,遮阳是在围护建筑内部的同时,也作为建筑表皮所存在,成为建筑的主要构件。所以,人们应该加强对遮阳的重视程度。在预制装配式建筑不断发展的过程中,如何更好提高遮阳技术,并运用到装配式建筑上去,还有很大的发展空间,这值得广大建筑人员思考。
[1]陈燕男,建筑遮阳设计思路[J],中国建筑工业出版社,2013.6
[2]白胜芳,建筑遮阳技术[M],中国建筑工业出版社,2013.6
关键词:住宅工业化,装配式建筑,密封胶,耐久
1 概述
在我国住宅建设中,混凝土结构大都采用现浇体系。虽然该施工方式技术成熟,但同时也普遍存在高能耗、高污染、科技含量低等问题。在“低碳经济”、“绿色建筑”等新兴概念的引导下,改革住宅建造方式,推进住宅建筑工业化,发展预制装配式住宅已成为我国住宅建筑发展的必然趋势[1-4]。根据经验表明,与传统混凝土现浇建造方式比较,装配式建筑可节水80%左右,省材20%以上,减少建造垃圾约80%,综合节能70%,降低后期维护费用95%左右。同时,可减少施工场地占用,提高土地利用效率。
所谓装配式工业化住宅,就是将住宅建筑分成多个单元或构件,其中的主要构成部分(墙体、梁、柱、楼板以及楼梯等)均在工厂生产,然后运到工地,然后将预制混凝土构件在现场进行装配化施工建造[5]。利用预制构件吊装的建筑,除了满足安全性之外,还需要满足建筑的一般要求,如外观、防火、防水等。而这其中,工业化住宅的防水设计和材料选择成为国内研究的重大课题。
工业化建筑预制外墙接缝的防水一般采用构件防水和材料防水相结合的双重防水措施,防水密封胶是外墙板缝防水的第一道防线,其性能直接关系到工程防水效果[6],这就要求在实施工业化建筑时,需要选择专业的、具有针对性的防水密封材料。
根据JGJ1-2014《装配式混凝土结构技术规程》和四川省《装配整体式住宅建筑设计规程》的要求,预制外墙接缝密封胶必须与混凝土具有良好的相容性,较好的位移能力及防水、耐候、低温柔性等功能,同时需要满足相应的国家和行业的标准要求。
2 装配式建筑用密封胶的性能要求
2.1 粘接性
对于密封胶来说,对基材的粘接性始终是最重要的性能之一。对于装配式建筑所用的基材亦是如此。目前,市场上所用的PC板片大多数为混凝土板,因此需要接缝用密封材料对混凝土基材有很好的粘接性能。
对于混凝土材料,普通的密封胶在其表面的粘接性是不易实现的,这是因为:
(1)混凝土是一种多孔性材料,孔洞的大小和分布不均匀不利于密封胶的粘接;
(2)混凝土本身呈碱性,特别是在基材吸水时,部分碱性物质会迁移到密封胶和混凝土接触的界面,从而影响粘接;
(3)PC板片在车间预制生产的末端,为了脱模会采用脱模剂,而部分脱模剂残存在PC板片的表面,也使密封胶的粘接受到挑战。
为了保障接缝密封胶对预制板块的粘接性,首先在施胶之前需要将粘接表面的灰尘处理干净,且保持干燥;同时在选择预制建筑接缝密封胶时,需将以上影响粘接的因素考虑在内,选择一款适合混凝土基材的密封胶。
硅宝科技在考虑了混凝土材料本身特性情况下,研制的专利产品硅宝668混凝土建筑接缝用硅酮密封胶可以对混凝土实现良好粘接(表1),从而为装配式建筑的防水密封提供了保障。
2.2 力学性能
混凝土板片接缝中采用的密封胶,除了要求粘接性之外,胶体本身的力学性能也非常重要。这是因为混凝土板片会随着温度的变化产生热胀冷缩,以及建筑物会因风压和地震等产生轻微震动,因而混凝土接缝会随之产生位移。根据四川省《装配整体式住宅建筑设计规程》的要求,“外墙接缝宽度设计应满足在热胀冷缩及风荷载、地震作用等外界环境的影响下,其尺寸变形不会导致密封胶的破裂或剥离破坏的要求。在设计时应考虑接缝的位移,确定接缝宽度,使其满足密封胶最大容许变形率的要求”[7]。除此之外,现行的一些国内外建筑用密封胶的标准也对力学性能有所规定,如表2所示。
表3给出了按照行标JC/T881测试的硅宝668产品的部分力学性能,从结果可以看出,硅宝668混凝土接缝用硅酮密封胶属于25级LM产品,完全满足国内外对于接缝密封材料的要求。对于一般建筑规程要求的10至35mm混凝土接缝来说,良好的位移能力和弹性恢复率能够保障密封胶的应变适应性和完整性,可以用于预制混凝土接缝防水密封。
2.3 耐候性
在JGJ1-2014《装配式混凝土结构技术规程》中,明确表示建筑接缝防水密封材料应选用耐候性材料。如果材料选择不当,则会影响密封胶使用寿命。轻则几年之后密封胶出现开裂,造成漏水;严重则甚至使装配后不久就出现密封胶失效,影响建筑物的安全。
对于硅宝668硅酮密封胶来说,在耐候性方面拥有明显的优势,这主要是由其分子结构决定的。在常用的密封材料中,聚氨酯的主链为C-O键,C-C键和C-N键,其中C-C键的键能约为348kJ/mol;硅酮密封胶的主链化学键则为Si-O键(键能对比图1所示),键能大约为445kJ/mol。而宇宙中辐射到地球表面的最强紫外线波段处于UVB,其波长典型值约为300nm。根据得知,其能量为399kJ/mol。
也就是说,照射到地球表面能量最高的紫外线不足以破坏硅酮密封胶的Si-O主链结构,保证了其良好的耐紫外性能。与之相反,该紫外线能量可以破坏聚氨酯的主链结构,导致其在使用一段时间过后,会出现不同程度的开裂,从而造成漏水,影响使用效果。
2.4 低温柔性
由于我国幅员辽阔,纬度跨度较大,从海南到黑龙江的温差也较大。因此,预制建筑板片接缝用密封材料也要具备温度适应性及低温柔性。
对于硅酮密封胶来说,其分子结构上的Si-O键较长,且硅原子上的甲基间距比较大,因此可以自由的进行旋转。此外,甲基上的氢原子在低温下有很高的运动性,这种运动主要围绕Si-C键旋转;而且氢原子占据的空间自由体积大,与临近分子间距大,分子间作用力小。这些化学结构上的特点都使得硅酮密封胶具有良好的低温柔性。
测试结果表明,硅宝668表面无龟裂,仍具备良好的弹性,证明其在低温下性能保持良好。此外,根据表3的测试结果来看,硅宝668混凝土接缝用硅酮密封胶在经历-20℃条件的测试,拉伸模量为0.4MPa,满足JC/T 881-2001的要求,从而仍起到完好的密封防水作用,保证了整个密封系统不受破坏,使得整个建筑物的使用寿命得到保障。反之,若采用了模量高、硬度大的密封胶或耐低温性能差的密封材料,则会在极寒温度条件下发生开裂,导致漏水,从而影响建筑物的安全。
3 结语
装配式建筑是建筑模式的发展趋势,在整个系统中密封胶的选择将成为装配式建筑防水的关键环节。为了保障整个建筑体系的防水效果,要求密封胶必须具备对混凝土有良好的粘接性,优异的力学性能,极佳的耐候性以及低温柔性。根据测试,硅宝668混凝土接缝用硅酮密封胶可以满足以上要求,并在实际案例中为装配式建筑提供可靠的防水密封解决方案,保障装配式建筑的长久安全及使用寿命。
参考文献
[1] 赵志缙,李庆梅. 我国建筑安装施工技术的进步[J]. 施工技术,2002,31(5) : 1-4.
[2] 严薇,曹永红,李国荣. 装配式结构体系的发展与建筑工业化[J]. 重庆建筑大学学报,2004,26(5) : 131-135.
[3] 粟新. 工业化预制装配式( PC 板) 住宅建筑的设计研究与应用[J]. 建筑施工,2008,30( 3) : 201-202,208.
[4] 段凯元,张季超,预制装配式混凝土住宅设计施工一体化研究[J]。施工技术,2014,43(22):45.
[5] 张苏苹.装配式工业化住宅应用实例[J],山西建筑,2012,38(6):3.
1.装配式混凝土结构技术规程(JGJ1-2014)
《规程》较全面地总结了我国近年来装配式混凝土结构的研究成果和全国各地的工程实践经验,同时借鉴了国外先进技术,主要技术指标设置合理。
2.工业化建筑评价标准(GB/T51129-2015)
《标准》首次给出了诸如“工业化建筑”、“预制率”、“装配率”、“建筑部品”等术语和定义。由于经验不多,《标准》暂以单体建筑为评价对象,要求预制率不应低于20%,装配率不应低于50%。
3.预制带肋底板混凝土叠合楼板技术规程(JGJ/T258-2011)
此《规程》主要介绍预制带肋底板混凝土叠合楼板结构设计、构造要求、工程施工、工程验收。
4.木结构设计规范(2005年版)(GB50005-2003)
《规范》内容涵盖基本木结构构件计算、木结构连接计算,普通木结构、胶合木结构、轻型木结构、木结构防火、木结构防护等。
5.木结构工程施工规范(GB/T50772-2012)
适用于木结构的制作安装、木结构的防护,以及木结构的防火施工。
6.木结构工程施工质量验收规范(GB50206-2012)
内容主要分为方木和原木结构、胶合木结构、轻型木结构、木结构的防护、木结构子分部工程验收。
7.胶合木结构技术规范(GB/T50708-2012)
主要内容是胶合木基本设计规定、构件设计、连接设计、构件防火设计、构造要求、构件制作与安装、防护与维护。
8.轻型木桁架技术规范(JGJ/T265-2012)
适用于在建筑工程中采用金属齿板进行节点连接的轻型木析架及相关结构体系的设计、制作、安装和维护管理。
9.装配式混凝土结构技术规程(JGJ1-2014)
主要技术内容是装配式混凝土建筑设计、结构设计基本规定、框架结构设计、剪力墙结构设计、多层剪力墙结构设计、外挂墙板设计、构件制作与运输、结构施工、工程验收。
10.木骨架组合墙体技术规范(GB/T50361-2005)
此《规范》对木骨架组合墙体设计、施工和生产、质量和验收、维护管理进行了规定。
国家现行图集
1.装配式混凝土结构表示方法及示例(剪力墙结构)(15G107-1)
2.装配式混凝土结构连接节点构造(15G310-1)
3.装配式混凝土结构连接节点构造(15G310-2)
4.A制混凝土剪力墙外墙板(15G365-1)
5.预制混凝土剪力墙内墙板(15G365-2)
6.桁架钢筋混凝土叠合板(60mm厚底板)(15G366-1)
7.预制钢筋混凝土板式楼梯(15G367-1)
8.预制钢筋混凝土阳台板、空调板及女儿墙(15G368-1)
9.轻型木桁架技术规范(JGJ/T265-2012)
关键词:房屋建筑;装配式;混凝土结构
装配式混凝土结构是当前房屋建筑中的一种新型施工技术,相对于传统建筑模式,其关键在于将钢混预制构件从传统模式下的施工现场制作转移到工厂制作,实现了建筑构建的批量化生产。通过工厂化、批量化完成建筑构建后,再将其运输至建筑现场完成装配。运用装配式混凝土结构施工,能够显著提升建筑施工的效率,降低施工成本;同时还能够更好地保障建筑质量。工厂化生产建筑构建,无论是效率还是质量控制都更为有效。另外,钢混预制件在工厂生产,也大幅减少了施工现场的作业内容,缩短了工期也降低了对周围环境的影响,更符合绿色节能的要求[1]。
1装配式混凝土结构的建造技术
1.1PC技术
PC技术(precastconcrete),就是一种较为常用的预制混凝土技术,万科集团在这方面的应用较为突出。通常是用于处理房屋内部的剪力墙、电梯井等特殊部位。如果施工过程中是针对建筑外部装饰层、窗框、房屋墙体、保温层等来安装预制件,PC技术同样可以发挥很好的效果。通过采用上述的施工技术以后,能够最大程度地确保房屋密闭性,并且能够极大地提升房屋整体结构的施工效率。所以当前,该技术的应用正在不断推广。
1.2NPC技术
NPC技术(newprecastconcrete)是一种新型水泥预制技术,中南集团是这种技术研发和使用的代表性企业。该技术是基于PC技术的基础上产生的一种新技术,主要同样在建筑物剪力墙结构方面有较为广泛的应用,其主要优势体现在节能性和环保性方面更加突出。NPC技术具有更强的综合性,还在需要一定程度上考虑现浇需求,从而将现浇与预制综合。所以在实际施工过程中,需要更加慎重的选择实际,保证现浇技术应用从而确保整体的质量[2]。
1.3PCF技术
PCF技术(precastconcreteform),该技术与其他装配式结构相比,其应用的范围更广,更能够满足多种建筑需求。PCF技术最突出的特点在于现浇技术与预制技术的同步应用。在实际工程建设中,一些工程内容,诸如内部隔墙、电梯井等因为其预制具有较高的难度,所以这些部分采用现浇作业。就PCF技术的实际应用状况来看,虽然该技术依然存在一定的限制,但是在研发和施工能力有限的条件下,采用这种技术依然是一种很好的选择。相对于传统现浇施工,在效率和环保方面的优势还是相当显著的。当然比起PC技术、NPC技术,其改进程度有限,预制构件形式有限,同时在实际施工中对吊装设备有较高要求[3]。
2装配式混凝土结构中的常见问题
尽管在房屋建筑过程中采用装配式混凝土结构具有效率、环保等多方面的优势,但是就当前装配式混凝土结构的实际应用状况来看,依然存在以下一些问题。首先是结构设计问题。如果要充分保证房屋建筑具备良好的性能,更好地满足住户的需求,就必须要针对房屋整体构造展开优化设计;同时还需要设计人员结合装配式房屋的相关特点来对房屋结构设计展开优化。然而就实际情况来看,很多设计人员依然采用的是传统施工模式下的结构设计方法,并没有考虑装配式施工的特点,这在一定程度上会影响建筑的施工质量。甚至在影响严重的情况下,还会造成严重的质量缺陷[4]。其次是预制构件本身的质量。尽管从理论上来说,预制构件采用工厂化模式生产,其质量控制手段会更加有效,所以理应在质量方面更好,也能够更好地保障房屋的坚固性与安全性。但是就实际情况来看,因为预制构件本身在生产制造的过程中,还需要对其实施一定的前期施工处理;而工程生产人员对这些处理并不熟悉,导致预制构件容易出现问题。另外预制构件在工厂生产完成以后需要运输至施工现场,在这个过程中可能会对构建造成碰撞、挤压等进而造成质量缺陷,也会对实际施工造成影响[5]。最后是预制构件的连接施工问题。对于装配式建筑来说,预制构件的连接是最关键的操作,构建的连接质量直接决定了整个房屋建筑的安全性和稳定性。但是一些施工企业对于预制构件的连接施工重视程度不足,同时因为装配式施工才刚刚应用不久,在经验方面有些不足,所以在施工过程中容易出现一些问题,这不但会对建筑本身造成质量隐患,也会导致质量成本因此而增加。当前对于装配式建筑还必须要进行严格的质量检测。
3装配式混凝土结构问题的解决对策
3.1优化结构设计工作
建筑房屋的结构设计在很大程度上影响着建筑的质量,所以要想真正解决装配式混凝土结构问题,必须要针对设计工作展开持续优化。对于工程设计人员来说,务必要对装配式建筑结构的结构设计给予高度重视,同时设计人员必须要对装配式建筑的特点有充分了解,从而能够结合装配式施工来展开设计优化。要保证设计的建筑结构一方面能够充分满足建筑的性能需求,另一方面能够全面发挥装配式建筑的优势,这样才能够最大程度地规避潜在的结构设计问题[6]。
3.2强化预制构件质量
房屋建筑采用装配式混凝土结构,就必须要高度重视预制构件的质量,这也是整个建筑工程质量的基础。建筑工程中需要预制的构建很多,不同构建有不同的生产方法、质量标准,所以在工厂生产预制构件的时候,务必要根据不同的预制构件设置有效的质量控制措施,从而在提升生产效率的同时能够最大程度保证质量。产品出厂前务必要进行全面的质量检测,并且对预制构件的运输方法要不断优化和改善,避免出现预制构件在运输过程中受到损坏。施工现场在接收预制构件的时候,同样需要严格做好质量检测,另外在安装过程中,务必要严谨认真,避免发生预制构件的质量损坏,确保用于房屋建筑的预制构件均满足相关的质量标准。
3.3合理连接预制构件
质量合格的预制构件还必须要对其实施高质量的连接,才能够完成工程房屋建筑的整体架构,所以在施工过程中务必要保证预制构件的连接质量。在施工过程中,施工人员必须要严格依据预制构件连接的相关作业程序和步骤展开施工,决不能随意增减施工步骤或内容;同时必须要确保预制构件连接与设计图片相符,避免出现错连接和漏连接。如果施工中为严格依据标准流程和图纸完成构建连接施工,必然会导致建筑的牢固程度受到影响,也无法最大程度地发挥装配式建筑的优势。并且在施工过程中要带着高度责任心小心操作,避免对预制构件造成损坏,破坏了预制构件的完整性和牢固性。
3.4使用先浇筑预制装配技术
当前在使用装配式建筑施工的过程中,采用改良型的先浇筑的施工技术已经得到了一定的推广。采用这样的先浇筑预制装配技术,能够达到有效简化操作环节,提升建筑施工效益的目的。要采用这样的先浇筑预制装配技术,需要对相关技术手段实施一定的改良,这样能够为房屋提供更有效的质量保证,从而达到提升建筑稳定性,延长建筑寿命的效果。近年来在建筑设计领域中,基本上已经实现了房屋建筑设计的标准化与一体化,其一体化的主要体现就是房屋围护、房屋主体以及房屋装饰的一体化。采用改良型的先浇筑预制装配式房屋的关键施工为水平后浇带的设置,另外要特别注意连接与搭接锚固等作业内容。采用这种施工技术完成的房屋,能够保证纵向连接配筋结构。
3.5运用BIM技术
BIM(BuildingInformationModeling)技术,国内一般将其称之为“建筑信息模型”。这是一种建筑设计技术,将该技术引用于装配式建筑中,能够极大地提升施工的效率和管理的精度,从而更好地保证施工的质量。通过BIM技术能够构建设计、加工、装配、施工的统一的信息共享平台,这样一来各个方面、各阶段就能够实现信息的全面共享和系统控制。在设计时能够最大程度地考虑施工的需求,从而实现最右的预制装配式结构设计,最大程度地满足预制柱、预制板等要求,保证设计的科学性。在生产阶段BIM可以实现机械加工集成管理,确保生产与施工的信息共享,强化生产质量。在施工过程中,通过各种物联网技术,可以对相关构建实施动态控制。
4小结
综上所述,预制混凝土结构作为一种新型施工技术,当前已经在我国建筑领域有广泛的应用,并且表现出了显著的效果。未来该技术必然还会进一步发展,这对于建筑行业的未来发展将起到巨大的推动作用。
参考文献:
[1]张斌,胡江海.房屋建筑装配式混凝土结构建造技术创新研究[J].工程技术研究,2020,5(05):147-148.
[2]马雪晴,焦亚军.房屋建筑装配式混凝土结构建造技术探讨[J].九江学院学报(自然科学版),2020,35(02):20-23.
[3],徐马成.房屋建筑装配式混凝土结构施工关键技术分析[J].中国标准化,2019(08):67-68.
[4]万里霜.房屋建筑装配式混凝土结构关键技术分析[J].城市建设理论研究(电子版),2020,330(12):25-26.
[5]马世丁.房屋建筑装配式混凝土结构关键技术分析[J].江西建材,2017,000(023):69.
(华南理工大学建筑设计研究院,广州510000)
摘要院进入二十一世纪,“安全高效、绿色环保”越来越成为衡量建筑设计水平高低的重要指标,随着全国建设工作会议上“建筑产业现代化”的明确提出,新型建筑工业化以其迫切的需要和可持续发展的潜力重新走入国内建筑界的视野。在建筑产业化的革命中,预制装配这种建造方式重新进入到工程实践中,因此,针对这种新型建筑技术所对应的建筑作适应性的探讨,是文章关注的问题。
关键词 院可持续发展;建筑产业现代化;新型建筑工业化;预制装配式建筑;适应性
中图分类号院TU111.3 文献标识码院A 文章编号院1006-4311(2015)27-0078-05
0 引言
这是建筑产业现代化的时代,“安全高效、绿色环保”的目标已经成为全社会发展的共识,传统的混凝土全现浇结构无法适应时代的发展,不久的将来,必将被新型建筑工业化所取代。过去,由于材料技术水平的限制,人们对预制装配式建筑的质量和适应性存在疑虑和误解,但是,随着新材料新技术的运用以及管理水平的显著提高,我国现阶段的预制装配式建筑又重新迈出发展的步伐。因此,在这个历史性的机遇面前,笔者希望通过对新时期预制装配式建筑的特点总结及其适应性探究,为建筑产业化进程提供理论性的支持。
1 概念解析
建筑产业现代化,是以绿色发展为理念,技术进步为基础,信息技术和工业化深度融合为手段,运用先进适用的建造技术和科学的管理方法,对建筑全产业链更新、改造和升级,实现传统建造方式向现代工业化生产方式转变,从而全面提升建筑工程的质量、效率和效益。
新型建筑工业化是建筑产业现代化的基础和核心,它是指采用标准化设计、工厂化生产、装配化施工、一体化装修和信息化管理的生产方式。新型建筑工业化并不只是装配化,而是现代科学技术和现代企业管理的融合叠加,即“新型建筑工业化(生产方式)=现代科学技术(生产力)+现代企业管理(生产关系)”。
预制装配式建筑,是指建筑的全部或部分构件在工厂进行预制,运输到施工现场,通过可靠的安装方法建造而成,具备一定使用功能的建筑物。发展预制装配式建筑是新型建筑工业化的重要环节。
2 国内外发展状况
17 世纪,英法等国家开始了建筑工业化道路的最初探索,20 世纪50 年代,二战客观上促进了欧洲国家建筑工业化的大力发展,积累了大量实践经验,并针对预制装配技术研制了成熟的行业规范和技术准则。美国在20 世纪初成立了预制混凝土协会(PCI),长期致力于装配式建筑规范和标准的制定,一直推动着建筑工业化的发展,取得长足的进步。日本的建筑工业化水平世界领先,在预制装配式住宅的建设上取得了空前的发展,它结合自己的实际建筑环境,将装配式建筑的理念成功引用至高层和超高层建筑的防震设计中,取得了卓越的成绩。
相比之下,国内建筑工业化水平比较落后,行业规范和技术标准还处于匮乏阶段。我国开展工业化建筑的探索时间并不晚,从20 世纪50 年代开始到80 年代,各种预制屋面板、空心楼板、屋面梁已经在住宅的建设中得到广泛应用(据不完全统计,到1985 年全国预制装配式建筑比例已占所有建筑量的35%),但是进入90 年代,我国在预制装配这个领域的研究和实践几乎为零,预制装配逐渐被全现浇结构所取代。直到21 世纪,现浇施工方式所造成的环境污染、噪声影响、资源浪费、施工危险等弊端逐步显露,中国建筑业界和相关部门才重新开始重视预制装配式建筑的发展。
3 新时期预制装配式建筑的特点
3.1 技术创新
预制装配式建筑的技术创新并不是单一技术的创新,而是集成建造技术的系统创新,它包含了主体结构的创新、装饰装修的创新和设施设备系统的创新,并综合体现在建筑设计、工程质量、工期控制、经济效益和环保节能等方面:
3.1.1 建筑设计方面
设计理念先进,兼容性强。建筑构件在工厂进行预制并运输到施工现场进行装配,可以最大程度实现钢结构、混凝土、新型材料的复合化施工,是一种符合现代建筑设计理念的生产方式。
结构体系灵活,可变性强。实现支撑结构和填充体系的彻底分离,保证支撑体的耐久性和填充体的可变性,有利于使用者在实际使用时进行改动和调整,一改以往建筑承重墙多、分隔死、开间小、空间无法灵活分割的缺点。
模数控制生产,工业化强。将建筑分离成支撑体系和填充体系,两种体系又各自拆分成不同部品构件进行标准化设计生产,这种方式有利于标准化的建筑空间和建筑立面的大规模重复性生产建造。
设施设备系统一体化设计。在设计过程中,水、空调、新风、暖气、电气等设备管道预设同步进行,从而减少设计缺陷和返工次数,极大提高设计效率,同时保证设备管道的质量控制水平更高,有利于房屋舒适度和洁净度的营造。
实例分析:中粮万科长阳半岛五裕地块项目,位于北京市长阳镇,地上部分采用预制混凝土装配整体式剪力墙结构,产业化楼建筑面积约9 万平方米。项目工业化预制率达到61%,外墙、内墙、阳台、叠合、挑板、防火隔墙、外挂板、楼梯、梯梁、女儿墙等十种构件都采用预制方式;建筑设计采用业内先进的设计理念,如24 小时新风负压系统、横向排烟系统等内装部品化集成技术、SI 内装分离与线管几成技术等;深化设计阶段更是采用三维手段协同设计,以确保准确快速落实设计方案,并最终保证此预制项目的实施质量。
3.1.2 工程质量方面
材料性能和构造水平提高,抗震性强。采用新型轻质材料,在隔声耐火、保温隔热、防腐防潮等方面具有优越的物理性能,同时由于构造水平提高和自重减轻,建筑的抗震性能也显著增强。
工业化生产建造,整体性强。预制手段机械生产的建筑构件,通过一体化的控制方式,在专业指导下使用可靠的连接方式进行安装,能够最大程度保证建筑整体性能。装饰效果优良。预制外墙板使用各种饰面进行预先处理,配合建筑设计预嵌瓷砖、石材、清水模等;预制内墙质量控制更加方便且外观优良,无需经过再粉刷的程序即可做装饰工程,从而保证了质量和效果。
3.1.3 生产效率方面
预制构件采用机械化方式进行生产加工,现场只须对构件节点进行浇注,这样的施工方式大大减少了现场工作量和施工难度,可同时进行交叉作业,遇到雨雪天气也可不用停工,节约工期,保证施工进度,节省投资,降低施工成本。
实例分析:位于北京回龙观019 地块的住宅及商业金融项目2 号楼,是北京住宅产业化基地的实验点。在全装配环节,每层楼的用工人数从42 人降低到28 人,综合测算节省了33%的用工量,其中混浆工这个工种已经完全不再需要,钢筋工的人数降低了53%,最终完成精装修的时间比运用传统工法的楼栋快了一个月。
3.1.4 经济效益方面
在西欧、北美和日本,预制装配的生产方式与传统建筑方法相比,可节约人工约25%-30%,降低造价约15%-20%。现在国内由于预制装配建筑仍处于摸索阶段,受生产技术、生产规模等因素的影响,预制率较低(仅为15%-20%),其建设成本仍略高于传统现浇建筑。但是,从住宅全生命周期角度来分析,装配式住宅由于其能耗、管理、维修成本的降低,能有效节省消费者后期费用支出。因此,综合来看,预制装配式建造方式在建筑经济性上拥有更广阔的发展潜力。
实例分析:万科集团在上海所开发的新里程项目、金色里程项目、四季花城项目、金色城市项目以及北京假日风景项目都采用了工业化生产的方式,根据这五个项目的成本估测数据,可得到建安成本和使用成本的工业化增长率。根据此工业化增长率对南京某一处传统住宅(103m2)进行工业化假设,将工业化住宅与传统住宅建造成本进行对比(详见附表1 和附表二)。传统住宅建安总成本为528390 元,使用费用50 年为306231 元;工业化住宅建安总成本为580302 元,使用费用50 年为254833 元。现阶段成本总和两者相近,但是未来工业化住宅经济效益还有非常大的提升空间。
3.1.5 环保节能方面
预制装配所产生的噪音、烟尘和垃圾远低于现场施工,对周围环境的影响降到最小。工业化的设计和施工节省了大量现场的模板和脚手架,减少了木材使用量,在降低造价的同时也保护了我国宝贵的森林资源。此外预制外墙和屋面板已经将保温隔水等防护层统一处理完毕,避免现场施工易破坏的情况发生,有效实现建筑使用阶段的节能。
实例分析:“小天城项目”位于长沙远大三路与远大城交汇处东北角,建筑面积18 万平方米,是全国第一幢以工厂化装配式方式建造的超高层钢结构可持续建筑。小天城的工厂化率超过90%,据项目工程测算,相比传统建造方式,节能80%,节水85%,节省混凝土60%,建筑垃圾甚至只有传统建造方式的1%。
3.2 管理创新
新型建筑工业化的目标是建立专业化、协作化的工程总承包队伍,在研发设计-构件生产-施工装配-运营管理等环节实行一体化的现代化的企业运营管理模式,从而可以整合优化整个产业链上的优质资源,使效率和效益最大化。(图1)
4 现阶段预制装配式建筑的适应性分析
综上所述,预制装配式建筑具有平立面规律性强、构件重复率高、多工种一体化施工可行性强、标准化快速生产、整体安全性能佳、综合效益高等突出特点,笔者根据预制装配生产方式在国内的现实应用情况,对其适应性建筑类型进行研究比对,总结如下:
4.1 住宅类建筑
从需求上分析:住宅是中国社会上需求量最大的建筑物类型,2010 年以来全国新建住宅年平均成交量维持在2.25 亿平方米水平,这需要一种快速、安全、可靠的生产方式来完成,以最大限度节约社会的劳动力成本和资源环境成本,运用预制装配技术可以实现这样的目标。
从实施条件上分析:建筑设计上,现代住宅趋向工业化的生产,住区楼栋标准化,户型单元模数化,公共交通核心模块化,内外墙部品构件工厂化,还要保证室内大开间和灵活分割的可能性;结构设计上,预制装配式框架、剪力墙结构体系和钢结构体系已经非常成熟,可以实现与现有结构的平稳衔接过渡;设备系统设计上,住宅内部设备管道单一重复,给水系统、排水系统、电气系统、通风系统和供暖系统等都可以使用部品生产和集成技术应用;这些都是住宅类建筑使用预制装配生产方式的有利条件。(图2)
4.2 车间厂房类建筑
从需求上分析:现今国内工业正处在快速发展的转型阶段,车间厂房类建筑应用广泛,需求量大,需要体现出工业建筑“快速施工,提高投资回报效率”的特点,很适合用预制装配的方式进行生产建造。从实施条件上分析:建筑设计上,车间厂房类建筑根据使用对象的不同,其跨度、进深和层高都有严格的等级和模数要求,其外立面风格简洁统一,无特殊性要求,非常适合进行模式化的预制部品生产;结构设计上,车间厂房主要采用排架结构体系和门式钢架体系等,其屋架梁、行车梁、天沟、屋面板均适合使用预制手段生产,在现场吊装就位后焊接将其连成整体结构便可快速安装,体现环保节能高效的现代化需求。(图3)
4.3 办公酒店类建筑
从需求上分析:现代酒店和办公楼是城市商务区中最常见的建筑类型,伴随信息时代的到来,智能化的建筑环境、人性化的建筑空间、可持续发展的建筑环境越来越成为社会一致的追求。因此,在这种建筑类型上运用新型工业化的生产方式,势必能极大促进现代城市商务区的规划和建设。
从实施条件上分析:建筑设计上,它以现代办公和居住功能为主,其房间开间、进深、层高需求以及外墙、门窗等部品尺寸都相对统一,而且这类建筑后期使用过程中房间大小或格局变动的可能性很大,使用工业化生产的预制装配轻质构件通过灵活的分隔方式可以轻松地实现;结构设计上,无论是普通框架结构或框架———核心筒结构,都属于预制装配施工方式的适用范围;设备系统设计上,预制装配技术在设计阶段就已预设完善设备管道,适合实现这类建筑中集成化的中央空调和新风循环系统。(图4)
4.4 医院类建筑
从需求上分析:现代医院作为延续生命、保护健康的重要场所,其整体医疗环境正日益受到人们的重视。医院需要洁净无污染的就医和治疗环境,预制装配建筑使用的各种新型材料有质量保证,可以确保建筑物安全无毒,对人体和环境无害,符合人类健康与环境再创造的综合利益。因此,在医院类建筑上应用预制装配技术,不仅有利于建筑微环境的营造,更有助于全社会节能环保事业的推进。
从实施条件上分析:建筑设计上,医院类建筑以诊室、病房、办公室等集中性的使用功能为主,尺寸固定,便于实现标准化控制;结构设计上,由于没有大跨度空间的特殊要求,普通预制结构体系便可基本满足使用需求;设备系统设计上,集成化的设备管道保证各系统的安全高效运行,有助于营造舒适的建筑内部环境。(图5)
4.5 学校类建筑
从需求上分析:学校是师生进行教学的重要场所,需要一个稳定、安全、舒适的建筑环境。装配整体式混凝土结构具有与现浇结构完全同等的整体性和安全性,同时由于建筑整体质量更轻,在抗震设防上处于更有利位置,现代化的管理方式也使它的质量监控也更加直观有效,因而适合运用在校园建筑上。
从实施条件上分析:学校类建筑结构简单,以普通课室、实验室、办公室、宿舍等使用功能为主,空间重复率高,立面构件统一,便于实现标准化的建筑设计。
近年来有一种特殊的学校类型吸引越来越多的社会关注,那就是在灾区或偏远地区建设的低成本学校。这类学校因客观原因的限制,只能用尽可能少的资金成本完成功能齐备、质量优良的建筑,同时还必须应对后期随时可能出现的功能置换甚至是异地重建状况。使用工业化预制装配技术进行建设,既能节约时间和成本完成设计施工,又能保证房屋质量,更能轻松解决使用功能变化或建造场地变化带来的问题,一举三得。以香港中文大学朱竞翔教授为代表的建筑师已经在这个领域取得了喜人的成绩,他的“轻质建筑”实践便属于新型建筑工业化的一种尝试。(图6)