关于预制装配式房屋建筑的未来发展.doc

关于预制装配式房屋建筑的应用随着整个社会工业化、机械化、信息化进程的加快,中国经济的持续发展,未来社会对建筑产品的建造将会朝着高品质、少污染、可持续的规模化方向发展。传统手工操作式的建筑生产方式已经不能满足对建筑产品的这种建造需求,实现建筑工业化是解决问题的必要途径。现浇混凝土结构体系存在的缺点阻碍了其建筑工业化生产的实现,而预制装配式房屋将真正实现建筑从建造向制造的转变,是实现建筑工厂化的有效途径,把房屋拆分成各种构件(柱、墙、梁、板、楼梯、)在工厂进行预制生产,再在现场通过必要的节点连接、局部现浇拼装成整体的装配式结构。起源：装配式建筑的理念起源于欧洲，在20世纪初就开始引起人们的兴趣。人们提出传统的房屋建造工艺应当改革，应该由专业化的工程成批生产可供安装的构件，而不是把全部工艺过程都安排到施工现场完成。英、法、苏联等国首先作了尝试。1851年伦敦建成的用铁骨架嵌玻璃的水晶宫是世界上第一座大型装配式建筑。发展现状：中国基本上是和国外同一时间提出的建筑工业化，即建筑装配化思想。在20世纪50年代，国内在借鉴前苏联和南斯拉夫的经验基础上，开始在全国建筑业推行标准化、工厂化、机械化，大力发展预制构件和预制装配建筑，提出了自己的建筑工业化之路。以预制混凝土构件为例，从20世纪70年代初到80年代中期，预制混凝土构件生产经历了大发展时期，到20世纪80年代末，全国已有数万家构件厂，全国预制混凝土年产量达2500万立方米。工厂化的新发展是商品混凝土得到了很大发展，我国大、中城市基本上都已拥有商品混凝土生产企业，年生产能力已达到3000万立方米以上，部分大城市的商品混凝土产量已超过现浇混凝土总量的50%。我国的建筑机械行业得到了巨大的发展，通过引进、消化、吸收，迅速缩小与国外先进水平的差距。而到了21世纪的今天，工艺的发展为多元化，随着需求的增加，室内功能的保证、建筑外观的设计、整体建筑的安全性能更是得到了人们的关注。早在多年前国外已经开始了装配式的建筑，而国内的发展方向已与最初的发展目标渐行渐远。预制装配式房屋的定义：预制装配式房屋即集成房屋是用工业化的生产方式来建造住宅，是将住宅的部分或全部构件在工厂预制完成,然后运输到施工现场，将构件通过可靠的连接方式组装而建成的住宅，在欧美及日本被称作产业化住宅或工业化住宅。预制装配式房屋主要分为三大开发模式：预制钢筋混凝土结构、预制轻量钢结构、预制集装箱房屋。三大开发模式：预制装配式混凝土结构，是以预制混凝土构件为主要构件，经装配、连接，结合部分现浇而形成的混凝土结构。PC构件是以构件加工单位工厂化制作而形成的成品混凝土构件。 最早提出PC住宅产业化行为的是以美国为代表的欧美国家，于二战之后率先提出并实施的PC住宅产业化之路的。PC住宅具有高效节能、绿色环保、降低成本、提供住宅功能及性能等诸多优势。在当今国际建筑领域PC项目的运用形式，各国和各地区均有所不同，在中国大陆地区尚属开发、研究阶段。其中，预制装配式混凝土结构又有三种技术：其一，万科集团的PC(precast concrete)技术该技术主要用于全预制混凝土构件如阳台、楼梯、空调板、部分内隔墙板等PC技术主要解决了全预制构件制作及安装技术并将装饰、保温及窗框与墙板整体预制不仅解决了窗框渗水问题而且减少了现场湿作业量及免去后期施工工序。其二，中南集团的NPC（new precast concrete）技术体系，该技术引自国外预制混凝土技术结合我国设计要求形成了具有自身特色的技术体系。竖向构件剪力墙、填充墙等采用全预制水平构件梁、板采用叠合形式。相邻构件的连接竖向通过下部构件预留插筋连接钢筋、上部构件预留金属波纹浆锚管实现钢筋浆锚连接水平向通过适当部位设置现浇混凝土连接带以现浇混凝土连接水平构件与竖向构件通过竖向构件预留插筋伸入梁、板叠合层及叠合层现浇混凝土实现连接通过钢筋浆锚接头、现浇连接带、叠合现浇等形式将竖向构件和水平构件连接形成整体结构。其三，半预制装配式混凝土结构技术PCF（precast concrete form)该技术主要用于预制混凝土剪力墙外墙模以及叠合楼板的预制板等结构其他部分如内部剪力墙、部分内隔墙、电梯井等仍然采用支模现浇。PCF技术解决了外墙模板问题避免了外围脚手架及模板的支设节约模板并提高施工安全性。轻钢房屋具有自重轻、跨度大、抗风抗震性能好，保温隔热、隔声等各项指标卓越的特点，是一种高效、节能、环保、符合可持续发展方针的绿色建筑体系。适用于别墅、多层住宅、度假村、会所等民用建筑及建筑加层、屋顶平改坡、轻质内隔墙等。可预拼装，墙体包括事先安装好的外墙围护、保温和窗户。屋架系统也可以预拼装的形式提供给开发商，与传统的建筑方式相比，大大缩短了工期。钢结构体系早已应用于我国的建筑业，但采用于住宅建造，在我们国家还属于空白。美国、日本、澳大利亚等国家，早已采用轻钢结构特别是采用镀锌轻钢龙骨作为承重体系应用于住宅建造。在美国普通的低层民用住宅中。钢结构的住宅所占的比例从90年代初的5已发展到现在的25左右，而且应用技术更加成熟、完善。美国四合公司早在1991年开始凡在中国大陆推广装配式木结构民用住宅技术。后来公司认为轻钢结构住宅在中国有着更广泛的发展前景，因此近几年来，美国四合公司不仅在国内投资设立了“深圳市美圳投资发展有限公司”，专业从事及大力推广轻钢结构住宅体系从全套美国进口发展到今天凡要结构体系全部国产化，且通过多个项目的实践取得了宝贵经验。以集装箱为基本模块，采用制造模式，在工厂内以流水线制造完成各模块的结构建造和内部装修后再运输到工程现场，按不同的用途与功能快速组合成风格各异的房屋建筑。集装箱房较早的试验场是英国和荷兰。与在国外以时尚和潮流的身份呈现的集装箱不同，国内似乎更迫切需要此类房屋来满足居住要求。汶川灾后重建给集装箱房的规模应用提供了更大空间。事实上，以中集集团为代表的一些国内企业已经把集装箱房屋建造作为重点发展方向之一了。以中集开发的珠海城市职业技术学院1万平方米的学生公寓为例，集装箱房屋与砖混结构房屋相比，施工用水量是砖混结构房屋的1/30，混凝土损耗则是1/50；减少了施工垃圾和装修垃圾约99%，减少混凝土使用量约9800立方米，减少施工用水量约1450吨，减少建筑垃圾约495吨；建材回收率比传统建筑提高70%，建筑工期缩短了约50%，与砖混结构房屋相比总体节能约50%。 此外，集装箱房采用的50mm岩棉板，比传统砖混结构房屋采用的250mm砖混墙体，保温性能仍高出2倍。开发预制装配式混凝土结构10大优点：传统房屋与低碳预制房屋的比较：施工方面：以上海浦江大型居住社区为例。预制外墙板，采用预制混凝土外墙墙板和外墙内保温设计，预制外墙板采用了干式连接和湿式连接两种连接模式，墙板上部预留钢筋，插入梁内与梁一起现浇固定，下部利用预留铁件将上下两块墙板焊接连接。预制柱，预制柱长度同结构净高，底层与预留钢筋用钢套筒灌浆连接，上部预制高度至梁底，并留好连接钢筋。钢筋用量方面，多螺箍柱的主筋+箍筋使用量较传统节约10%左右，具有较好的经济效益。预制主次梁，预制梁采用预制叠合梁，箍筋采用闭口箍，主梁留凹槽，次梁采用牛担板与主梁连接。梁、柱节点，主梁与柱节点采用现浇混凝土连接，在工厂铺设梁上部主筋，将两侧预制梁端部钢筋上弯，吊装放入接头处，再将梁柱节点与楼板整体现浇，在梁端设有剪力榫。预制叠合楼板、阳台板。预制叠合楼板、阳台板设计采用桁架式配筋粗糙面与下部预制部分结合成一体这种配筋和构造方式既保证上部现浇混凝土的钢筋位置准确又能保证预制部分和现浇部分结合的整体性满足结构上的强度和刚度要求。防水构造，在设计中为确保外墙拼接处不漏水，在水平拼缝处采用了三道防线，从外至内分别为：一次防水、减压空间防水、二次防水。最外侧为一次防水层，采用PE条和聚硫橡胶材料。拼缝中部为构造形成的减压空腔，在上下两块预制混凝土墙板相对应处分别这只凹槽，当二块板拼接时形成内高外低的空腔，并在下块板的顶部设置排水槽，在排水槽的尽端垂直拼缝底部设置排水管。在预制墙板的拼接内侧设置空心橡胶止水条。吊挂节点施工操作平台和定型整体式钢模系统，由于PC施工的特殊工艺，传统建筑物外脚手架可以尽量节省，对于边梁边柱节点则采用外挂吊篮的方式来解决封模和拆模所需的操作平台问题。现场使用的吊篮根据设计图纸单独设计并进行严格的安全稳定性验算，实际使用时再使用一道钢丝绳与梁主筋连接成为防止吊篮倾覆的双保险。吊篮底部采用花纹钢板，侧面使用密目钢丝网片围护，可以有效防止零星材料和工具从高空坠落，有效保障施工安全。工业化预制装配式住宅主要工序 1、 设计设计工作的主要工序为：方案设计初步设计施工图设计深化设计。与钢结构类似，PC住宅设计增加了深化设计环节，用于预制构件的工厂化生产。预制构件深化设计是工业化住宅实施关键环节，也是工业化住宅优于传统住宅最集中的体现。通过预制构件深化设计工作，将各专业需求进行集合反应，在预制构件生产前，即对整个后续构件生产、构件安装、各专业施工及各专业功能的实现进行综合考虑，最终实现预制构件深化设计的高度集成化。2、 构件制作构件制作的主要工序为：模具制作就位钢筋骨架就位窗框、预埋件就位隐蔽验收混凝土浇筑蒸汽养护拆模起吊堆放修补检验出厂运输。3、 现场装配施工现场采用复合式PC预制工法，即将混凝土结构采用工厂预制、现场吊装与现浇结合的方法进行，标准层施工顺序依序为：柱定位大梁吊装小梁吊装楼板铺设梁柱接头钢筋摆设顶层钢筋铺设楼板灌浆至下一楼层柱定位外墙板或其它预制构件可与梁柱同步吊装或于框架完成后吊装。这里只是以预制装配式混凝土结构为例。在国内，钢结构的住宅钢结构住宅仍有很大的发展空间。以上是以预制装配式混凝土结构为例。而轻钢结构方面，通常是采用混凝土结构及钢结构相结合的施工工艺，这样才能更好满足安全及功能的要求。所以，无论是轻钢结构还是集装箱式都是以混凝土结构为基础。成果：日前，在国内舆论不断的就数一篇关于15天30层楼T30酒店远大可持续建筑的视频。视频先在国外被传开，洞庭湖边一块被夷平的黄土地里，工人们紧张忙碌，平板车把生产好的钢结构材料、一体化保温墙板和三层玻璃窗户拖到工地，像搭积木一样，数台吊车起吊备件依次组装到位，360个小时过后，一座30层高楼拔地而起。15天建30层楼被英国媒体每日邮报冠上“中国速度”称号，一些国外网友表示不敢置信这效率，赞美中国人民有智慧并说这将是“未来十年最值得瞩目的技术之一”，也有一些网友对“速成”大楼的质量担忧，说“连靠也不敢靠近”，两派在网上激烈争辩。远大员工将新产品可持续建筑简称为“可建”，特点是“9度抗震、6倍节材、5倍节能、20倍净化、1%建筑垃圾及98%工程制造”，运用的是模块化建造技术。模块化建造技术如同搭积木，先把建筑划分成若干个尺寸适宜运输的空间模块，继而在工厂完成家具、洗浴用具安装甚至做完室内精装修，最后运至工程现场吊装。一天可建8层，只要做好防腐，可用数百年。如此之快的速度是由于盖楼采用纯钢结构，所用结构材料皆已在搭建之前便准备完毕，只需像搭积木那样将其一一拼接即可，有如此速度不足为奇。在上海世博会上，远大便早已露过一手，远大馆采用同样的建筑方式，一天之内搭建完毕，可见模块化建筑技术的效率。1851年，伦敦园艺师帕克斯顿设计的“水晶宫”展览馆，为玻璃铁架结构，建筑总面积74000平方米，不足9个月便完成施工，完全表现了工业生产的机械本能，开辟了建筑形式与预制装配技术的新纪元。 纽约水晶宫世博会的计划由埃德华瑞得（EdwardRiddle）提出。埃德华瑞得是一位波士顿的拍卖商和马车制造商，他召集了一群参观过1851年伦敦世博会的纽约银行家，他们有兴趣在美国投资一个类似的博览会项目。投资人看中了麦迪逊广场（MadisonSquare）作为世博会场址并向议会提出申请，但这一方案遭到有些人的反对，理由是它会破坏周边的美学格调，会严重影响交通。最后，纽约大法官否决了麦迪逊广场的选址方案，而指定当时处于纽约郊区的一个公园（即现在的布赖恩特公园）作为世博会场地。没有人对这个选址方案提出异议，于是运作正式开始。1853年纽约世博会董事会是一个私人合伙公司，但合伙人多数具有丰富的政治人脉。董事会主席是游走于欧洲的政治外交家西奥多塞奇威克（TheodoreSedgwick），他通过自己的好友时任美国国务卿的丹尼尔韦伯斯特（DanielWebster），向全世界征集展馆设计方案。伦敦水晶宫的设计者约瑟夫帕克斯顿（JosephPaxton）、纽约州议会大厦的设计者利奥波德爱德利兹(LeopoldEidlitz)等提交了设计稿。董事会内部对展馆设计方案的选择出现了很大的分歧，董事会主席主张采用体现美国特色的新型展馆，而其他成员似乎只钟情于伦敦世博会的水晶宫展馆。结果显然是多数董事会成员占了上风，并最终确定了水晶宫的建筑方案。由纽约“楼特客(Lot-ek)”设计公司开发制造的“组合家居单元”就是一个40英尺长的集装箱。整个单元全部使用再生工业建材。这是专门针对喜欢环球旅行的爱好者设计的房屋，主人外出旅行时用汽车拖动，“房”内设施既可简约也可豪华，完全按照主人要求创设。在荷兰，集装箱被用来给学生建造一个有1000个房间的学生公寓，这让阿姆斯特丹成为世界上拥有最多集装箱房屋的城市。这是一个荷兰政府参与的大型项目，于2006