摘要:近年来随着我国建筑行业的发展,建筑耗能逐年增加,作为目前我国的支柱产业,建筑行业的节能是我国可持续发展战略的一个重要方向。发展装配式建筑,实现建筑行业的工业化,不仅有利于减少环境污染,而且能够节省大量的人工成本和资源消耗,近年来受到了国家的高度重视。本文总结了目前我国装配式建筑的类型,据此分析了装配式建筑设计和施工时的关键技术,同时简要的介绍了应用于装配式建筑的一些新技术和新理念。
关键词:装配式建筑;工业化;关键技术
装配式建筑就是用预制部品部件在工地装配而成的建筑。大力发展装配式建筑是我国建筑施工和设计方式的重大变革,有利于节约资源、减少环境污染、提高劳动生产效率和。同时,装配式建筑的发展可以有效地促进我国建筑业信息化和工业化,推动供给侧改革,化解过剩的产能。2016年10月份,国务院办公厅颁布了《大力发展装配式建筑的指导意见》,该《意见》要求:各地要因地制宜的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。同时,2016年10月举办的“第十五届中国国际住宅产业暨建筑工业化产品与设备博览会”以“发展装配式建筑 建设绿色宜居家园”为主体,重点介绍了国内外最新装配式建筑技术和部品,集中展示了成套集成技术,宣传绿色环保理念。这些都表明发展装配式建筑,是我国建筑业这个传统行业转型升级的必然趋势,得到了国家的大力支持和引导。
我国传统的木结构建筑就是装配式建筑的一种,新型的装配式建筑则是在上世纪六十年代进入我国的。虽然装配式建筑刚刚进入我国时发展缓慢,但是近十年来,随着政府的鼓励和推广,我国积极吸取美国、日本、新加坡等国家的先进经验,先后出现了“宇辉预制装配式剪力墙结构体系”、“远大住工现浇结构外挂板体系”、“南京大地装配式式框架外挂板体系”、“中南建设装配式剪力墙体系”、等一些列有中国特色的装配式建筑产品,并形成了中国特色的中国装配式建筑设计、施工工法。
1 装配式建筑的分类
装配式建筑根据建筑材料和施工方法的不同可分为:砌块建筑、板材建筑、盒式建筑、骨架板材建筑、升板和升层建筑五类。
(1)砌块建筑
砌块建筑就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层的建筑。砌块的类型按照体积可分为小型砌块、中型砌块和大型砌块三种。砌块建筑具有适应性强,施工简便的特点。
(2)板材建筑
板材建筑是指将建筑的内外墙板、楼板和屋面板等先在工厂中预先制作完成,然后再拼装完成。板材建筑是我国建筑工业化发展的主要方向,具有重量轻、整体性较好的优势。
(3)盒式建筑
盒式建筑是在板材建筑的基础上发展起来的一个建筑,每个户型都是由不同的盒子组成的。盒式建筑具有很强的工业化,在工厂中不但完成了每个盒子的主体结构部分,还将盒子内部的装修和设备等也都安装完毕,现场施工所需的时间极短。根据装配形式的不同可分为:全盒式、板材盒式、核心体盒式和骨架盒式四种。
(4)骨架板材建筑
骨架板材建筑是由预制骨架和板材组成,分为全装配式和预制和现浇相结合的装配整体式两种类型。骨架板材建筑的节点连接非常重要,应根据环境和施工条件选择不同节点的连接方式。
(5)升板和升层建筑
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,外墙现浇或者预制的都可以。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。
2 装配式建筑关键技术
2.1 建筑的科学拆分
装配式建筑的重要特点是工业化和标准化,对建筑的科学拆分是实现工业化和标准化的前提。建筑的科学拆分,关系到建筑物的受力特点、结构安全性、使用舒适性、造价合理性等各个方面,建筑不同的拆分方式,会导致本质上的区别。
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对构件的拆分主要考虑五个因素:一是受力合理;二是制作、运输和吊装的要求;三是预制构件配筋构造的要求;四是连接和安装施工的要求;五是预制构件标准化设计的要求,最终达到“少规格、多组合”的目的。
2.2 关键节点的处理
关键节点的设计和施工是装配式建筑的重点和难点。关键节点的施工质量决定了建筑的保温性和安全性。关键节点包括:装配式墙板的设计,包含了墙板尺寸、墙体错固件布置和板端形状的设计;墙体与主体结构的结构连接方式;板缝位置、地坪层、屋面位置和口窗涧口位置的保温构造;是外墙构造密封、板缝位置密封和口窗洞口的密封做法。
(1)钢筋套筒连接技术
钢筋套筒连接技术是1970年由美国首先研制成功,目前在日本和美国得到广泛应用。钢筋套筒连接技术是在预制工厂将套筒一端的钢筋通过螺纹完成机械连接,另一端在施工现场通过灌浆进行连接。钢筋套筒连接技术要求钢筋套筒应有足够的强度,灌浆材料应早强、高强,并且套筒、灌浆材料和钢筋之间应该相互匹配。
(2)钢筋浆锚连接方式
钢筋浆锚连接又称间接锚固,是将两种需要搭接的钢筋分开一定的距离,锚固在灌浆套筒、凹槽、节点等处,并通过横向配筋将两个需要搭接的钢筋的拉力转化成剪力。决定钢筋浆锚连接强度的因素为:灌浆料中钢筋的抗拉拔强度、灌浆料的剪切破坏、混凝土的劈裂破坏等。
(3)“三明治”墙板
“三明治”预制夹芯板顾名思义由三层构成,最内侧为内叶板起结构支撑作用,中间层为保温材料作为墙体的主要保温手段,最外侧为外叶板起保护保温材料兼顾结构支撑作用。三者在工厂预制完成,以墙体错固件连接,兼有防水、防火、保温和围护等作用。
“三明治”墙板应保证内外叶与中间夹芯层有良好的粘结性;内外叶还应具有一定的柔韧性从而适应夹芯层的热胀冷缩而产生的温度应力;保温材料应具有高抗温强度和低吸水率。
3 装配式建筑新技术的应用
3.1 BIM技术
由于国家的推广,BIM技术得到了广泛的应用,将BIM与产业化住宅体系结合,既能提升项目的精细化管理和集约化经营,又能提高资源使用效率、降低成本、提升工程设计与施工质量水平。BIM在装配式建筑上的应用主要包括施工场地管理、5D动态化成本控制和可视化交底三个方面。
(1)施工场地管理。通过BIM技术可以在计算机中对建筑场地进行虚拟布置和施工过程,尽量避免二次搬运和起重臂交叉等。
(2)5D动态化成本控制。BIM的5D动态化成本控制是在原有的3D模型的基础上加上时间和成本,通过虚拟现场材料堆放、控制施工进度可以有效地优化工期、优化资源配置和控制成本。
(3)可视化技术交底。可视化交底即在各工序施工前,利用BIM 技术虚拟展示各施工工艺,尤其对新技术、新工艺以及复杂节点进行全尺寸三维展示,有效减少因人的主观因素造成的错误理解,使交底更直观、更容易理解,使各部门之间的沟通更加高效。
3.2 三维扫描技术
三维扫描技术是一种新型的全自动高精度点云立体扫描技术,是一种空间获取的最新手段,它通过三维扫描技术获取物体表面的各点的空间坐标。目前三维扫描技术在建筑领域逐步得到了应用,但是由于还处在研究探索阶段,针对具体的作业领域还缺少完整的解决方案,因此还需要进一步的研究。可以预见,随着研究的深入,三维扫描技术必将在预制构件的生产和施工中占有重要地位。
参考文献
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[3]蓝亦睿. 装配式被动房关键节点构造技术研究[学位论文]. 山东建筑大学, 2016. 79.
[4]刘永欣, 杨秀英. 装配式建筑混凝土结构建造技术进展[J]. 工业建筑(增刊), 2016
论文作者:钟小婷
论文发表刊物:《基层建设》2016年24期8月下
论文发表时间:2016/12/7
标签:建筑论文; 钢筋论文; 技术论文; 套筒论文; 板材论文; 砌块论文; 节点论文; 《基层建设》2016年24期8月下论文;