杨-07建筑工业化背景下的结构设计机遇与挑战

1、建筑工业化背景下的 机遇与挑战杨联萍 /上海现代建筑设计（集团）有限公司 汇报目录建筑业的变革 建筑工业化的机遇 建筑工业化的挑战建筑业的变革Revolution/ 建筑工业化的发展/ 建筑工业化的特征和目标1 建筑工业化的发展 20世纪50年代，国内曾经提出了建筑工业化的问题，借鉴前苏联经验，开始在全国建筑业推行标准化、工业化、机械化和模数化,发展预制构件和预制装配建筑 我国大概在上个世纪70年代初的时候就开始了“三化一改”，即：设计标准化、构配件生产工厂化、施工机械化和墙体改革。其最终目标是实现“三高一低”，即实现建筑工业化的高质量、高速度、高功效和低成本。 在构件工厂化、中小型建筑施工机

2、械、预制装配式工业厂房、砌块建筑等方面取得一定的进展，预制空心板在全国民用住宅中大量的推广运用国内预制工业化住宅建筑发展历史建筑业的变革6 上世纪70年代建筑工业化的技术方面，最早是学习前苏联的大板房技术。存在的缺点：抗震性能差、外墙的防水、防渗技术比较落后、没有采用构造防水，密封胶质量不过关、没有考虑保温、隔热、隔声的措施，造型单调等等。 由于技术层面的因素和社会经济转型导致的市场环境双重作用，早期的装配式混凝土建筑已逐渐被全现浇混凝土建筑体系取代唐山大地震房屋破坏照片(1976年7月唐山地震照片)建筑业的变革7 1998年建设部住宅产业化促进中心成立 1999年国务院办公厅转发建设部等部门

3、关于推进住宅产业现代化提高住宅质量若干意见的通知,第一次提出了住宅产业现代化的概念。 1998年到2005年止，陆续批准建立了一批国家级的住宅部品和设备的生产型企业住宅产业化示范基地 2006年6月，颁布了国家住宅产业化基地的管理规定，产业化基地包括三大类，除了保留原来的生产型基地之外，新增加了试点城市和以开发商为龙头的产业联盟 2010年以后，沈阳、深圳、合肥、长沙、上海等国内各地住宅市场涌现了以大型房地产开发商和建筑施工企业牵头的住宅产业化探索和一大批试点工程的建设目前的工业化住宅建筑类型盒子结构（英国） 预制框架结构（沈阳）预制框架结构（日本）预制框架剪力墙（上海）整体预制剪力墙（沈阳）

4、预制叠合剪力墙（合肥）内浇外挂PCF（上海）整体预制剪力墙（沈阳）叠合剪力墙内浇外挂PCF（上海）预制外墙（深圳）预制外墙剪力墙现浇（长沙）国内不同模式工业化住宅技术汇总名称梁、柱剪力墙楼板外墙板阳台楼梯工程项目预制框架、剪力墙现浇体系预制现浇叠合楼板预制预制上海城建集团浦江镇瑞和新城、预制剪力墙结构体系/叠合预制叠合楼板预制预制合肥新站平板显示基地公租房、沈阳万科春河里项目2、3楼预制框架结构体系预制/叠合楼板预制预制台北润泰新庄峰景凤翔社区深圳万科住宅产业化试验楼沈阳万科春河里项目预制外墙、剪力墙现浇体系/现浇现浇预制预制上海万科城花新园项目长沙远大浑南公租房长沙宁乡蓝色港湾预制外墙、框架

5、现浇体系柱现浇叠合梁/叠合楼板预制预制长沙洋湖#25号栋商务酒店建筑业的变革10建筑工业化与传统装配式区别 传统装配式，是将设计与建造环节分开，设计环节仅从目标建筑体及结构的设计角度出发，而后将所需建材运送至目的地，进行露天施工，完工交底验收的方式； 建筑工业化的生产方式，是设计施工一体化的生产方式，标准化的设计，至构配件、部品的工厂化生产，再进行现场装配的过程。11当前国内建筑工业化技术现状 设计-制造-施工(现状):当前的建筑工业化技术“设计-制造-施工”体系中，施工技术占比重最大，未来的发展要实现三足鼎立的局面，实现设计全过程参与的“制造”工业化建筑体系安装进度生产运输设计业主2 建筑工

6、业化的特征和目标建筑工业化的定义 工业化建筑体系：以现代化大工业生产为基础，采用先进的工业化技术和管理方式，从设计到建成，配套地解决全部过程的生产体系。可分为专用体系和通用体系。 专用体系：指以定型房屋为基础进行构配件配套的一种体系，其产品是定型房屋。 通用体系：以通用构配件为基础，进行多样化房屋组合的一种体系，其产品是定型构配件。专用体系是基础，通用体系是目标。工业化住宅体系（混凝土结构）主体结构构件预制非受力结构构件预制框架梁柱预制，剪力墙现浇纯剪力墙结构、剪力墙预制外墙板预制，主体剪力墙现浇盒子结构所有结构构件预制纯框架结构、梁柱预制外墙板预制，框架结构现浇建筑业的变革建筑工业化特征和目

7、标 建筑工业化：是指以技术为先导，采用先进、适用的技术和装备，在建筑标准化的基础上，发展建筑构配件、制品和设备的生产，培育技术服务体系和市场的中介机构，使建筑业生产、经营活动逐步走上专业化、社会化道路。建筑工业化的基本特征建筑设计标准化 / 构件生产工业化 / 现场施工机械化 / 工程管理科学化建筑工业化的关键技术生产流水线技术集成化技术建筑工业化关键技术部品构件连接技术信息化技术技术一：建筑工业化生产流水线技术 外围护墙体生产线按照 夹心保温墙、楼梯和阳台板预制构件，形成专业的钢筋加工和制作流水线；布置机械和自动传输带，自动化流水线电脑，进行预制构件钢筋绑扎，混凝土浇筑和蒸汽养护车间主体结构

8、墙板生产线按照叠合楼、板墙构件制作流水线布置机械和自动传输带，从模板图输入自动化流水线电脑，进行预制构件钢筋绑扎，混凝土浇筑和蒸汽养护车间，实现了流水线的工业生产技术二：信息化技术软件如CAD、Revit和AllPlan软件，可以采用基于参数化的三维设计技术，将常用的墙、板等构件作为基本模块，实现预制构件设计的BIM技术，应用于方案-设计-加工图-造价-建造-施工全产业链的各个阶段（实现建设过程的信息化、集成化）技术三：建筑工业化集成化技术 集成化构件： 采用“三明治”夹芯保温墙体，形成集保温、门窗、隔音及防火的围护墙体技术； 采用集成预制方式，形成集外墙瓷砖、窗户、滴水线和栏杆等集成外墙；

9、采用树脂模板技术，利用彩色混凝土，实现彩色外墙，实现建筑效果，不需要贴瓷砖等工艺。 模块化技术通风立面，是西班牙OSA的专利成果，可以灵活搭配集不同类别的建筑物外壳，包层构件于一体，如光伏板，LED显示屏等更加复杂精细的系统均可结合使用技术四：工业化建筑部品构件连接技术 部品构件连接技术 形成商品化的钢筋成品加工流水线，根据信息化软件生成的图纸，机器加工生产桁架钢筋、网片钢筋等； 发展各种构件连接技术，如夹芯保温墙体的预制锚件、吊装连接，形成技术和产品支撑； 大力发展钢筋连接技术：当前主要包括预埋套筒连接技术，如日本鹿岛建设在沈阳项目中叠合梁的连接技术、台湾润泰集团的框架柱套筒连接技术等建筑工

10、业化的目标像造汽车一样造房子! 构件预制现场装配住宅产品钢筋网片工厂模板构件制作现场吊装工业化建筑图片来源：网络建筑业的变革建筑工业化特征和目标21建筑工业化”装配”的建设过程图片来源：西班牙OSA公司介绍建筑业的变革建筑工业化特征和目标建筑工业化”装配”的建设过程天普大学模块住宅模块化设计与建造建筑业的变革建筑工业化特征和目标建筑工业化的机遇Oppotunity/ 传统建筑业转型和升级的机遇 / 产业融合和新兴市场发展的机遇 / 高新技术运用和发展的机遇/ 提高城市环境质量的机遇/ 建筑品质提高的机遇1. 传统建筑业转型和升级的机遇 建筑工业化的机遇 传统的现场湿作业方式，存在着技术含量低，

11、环境污染高，质量控制难，低廉劳动力难以维系、不符合绿色节能要求等问题 通过建筑工业化的道路，解决劳动力问题、减少环境污染，实现绿色节能技术应用，带来了传统建筑业转型和升级的机遇。2. 产业融合和新兴市场发展的机遇 建筑工业化的机遇建筑工业化是以传统建筑行业和工业化制造行业的融合，将实现传统建筑行业的革命，开拓工厂制造、构件运输等新兴市场，是产业融合和新兴市场发展的机遇。集成结构安装图纸 框架安装计划 截面和标高详图 工厂图纸 细部连接采购 材料清单 (BOM) 工程安装 安装计划与 跟进 编号与拆运 项目管理销售与投标 成本估算 备选方案概念设计 基本结构尺寸 与位置 构件材料 初步图纸制造

12、生产自动化 MIS 信息传送 CNC 下载273. 提高城市环境质量的机遇通过工业化建筑的“设计+制造+施工”的生产模式，实现了部分构件的工厂制造，现场混凝土浇筑的湿作业工作量减少，实现了“节能、节地、节水、节材和环境保护”，减少了建筑施工带来的城市PM2.5数量，带来提高城市环境质量的机遇。4. 高新技术运用和发展的机遇建筑工业化的机遇建筑工业化是集信息技术、可持续发展绿色理念，传统建筑业的一场深刻而又全面的革命，这不仅是一场技术革命，更是一种理念的更新！是新时代背景下高新技术运用和发展的机遇。BIM规划概念设计细节设计分析出图预制4D/5D施工施工物流运营维护拆除翻新 “Building

13、Information Model” 建筑信息模型系统“Building Information Management”建筑信息管理系统CADERPCAMNemetschek 混凝土预制件解决方案信息技术可以提高协同设计的效率 通过信息化技术手段的使用，可以提高协同设计的效率，实现信息共享、信息全面数字化、信息有效集成、信 息产生和处理自动化，达到事先查找并处理错误、效率提高的目的单兵作战设计协同 信息共享建筑工业化的机遇高新技术运用和发展的机遇建筑设计软件平台的变革30 设计软件平台从以建筑体系的空间关系（点线面空间位置和建筑形体）的处理为特征的计算机辅助绘图形式，发展到以构件为对象（具有构

14、件建筑属性）的集成化协同设计、制造、装配、工程管理（建造进度、造价和质量控制、以及信息管理）和运营管理的集成平台具备构件属性的建筑构件进行三维平面设计计算机生成三维和二维协同工程图纸建筑工业化的机遇高新技术运用和发展的机遇5. 建筑品质提高的机遇大力推广预制复合外墙技术，采用夹芯保温材料解决外围护保温带来的消防和保温等问题、采用清水艺术混凝土模板解决外饰面问题，采用预制方式解决内饰面抹灰问题，提高工业化建筑产品质量 鼓励在设计中使用建筑预制产品建筑工业化的挑战Challenge/ 建设模式变革带来建筑设计创新/ 技术标准体系/ 流水线制造技术/ 政府部门管理/ 产学研人才培养建筑工业化是传统建

15、筑业的一场深刻革命！1.建设模式变革带来建筑设计创新建筑工业化的挑战建造方式下的住宅生产模式传统的“设计-施工”生产模式：设计师完成二维平面图纸设计，现场按图施工，采用手工业建造方式完成三维建筑制造方式下的生产模式工业化建筑的“设计-制造-施工”生产模式，设计受到建造模式的影响，采用工业化制造模式，三维设计、工厂制造，现场装配完成三维建筑建筑的工业化思维 当前工业化建筑背景条件下，要求“设计+制造+施工”新的建筑生产模式条件下，需要具备工业化的思维模式：设计阶段：建筑设计必需前后级打通设计符合工业化生产要求、合理利用工业化建筑建筑立 面技术制造阶段：工业化建筑部件的工厂流水线生产施工阶段：工业

16、化建筑建造的建筑特点、建筑技术需要满足工业化建筑发展需求建筑工业化的挑战建筑设计必需前后级打通设计符合工业化生产要求工业化建筑制造要求 按照标准的建筑部品规格和制造工艺进行建筑设计，满足现代化建筑部件的制造、运输、安装和科学管理的工业化“精细”生产方式。建筑设计的一体化设计 工业化建筑的“设计-制造-装配”生产模式，建筑设计方法受到建造模式的影响，需要采用基于BIM的三维一体化设计手段实现。建筑工业化的挑战鹿岛（沈阳）PC建筑培训材料结构技术需要满足工业化建筑发展需求结构体系 叠合结构、板式结构、框架结构、结构构件连接技术、抗震体系等等。 结构体系的拆分 从受力性能上将结构“化整为零”。制作、

17、 运 输、吊装结构构件组装形成整体 连接形成结构整体并满足安全性、抗震能力、 防水、防渗性能和施工方便性建筑工业化的挑战建筑技术需要满足工业化建筑发展需求建筑平面布局 全生命周期建筑使用的可适应性、建筑形式的创新、使用者建筑环境的再创造、建筑更新改造。 建筑集成化性能化设计 建筑节能、环境保护、建筑内部微环境舒适性提升。建筑结构构件与次结构的连接技术发展 门窗、室内管道、固定家具与墙体连接构造创新。BIM信息化技术应用 建筑设计二维技术向三维技术回归，设计手段和图纸表达方式的变革。建筑工业化的挑战工业化建筑结构体系选择 目前上海地区考虑主体结构预制的高层住宅，主要有预制框架剪力墙体系和预制剪力

18、墙体系；结构体系的不同对于住宅功能影响，例如预制梁柱位置对使用空间的影响等预制框架剪力墙房型设计CAD平面 预制剪力墙房型设计CAD平面 建筑工业化的挑战建设模式变革下设计创新2.技术标准体系当前相关标准规范缺少覆盖行业从设计、制造、施工、验收到维护的整体工业化标准体系，缺少全面系统反映住宅产业化特性的技术标准规范，缺乏产业市场规划和设计。工业化技术和国内现行的建筑技术标准、规范不兼容，使得设计、审批、验收无标准可依，每一个项目还是需要通过专家论证，成为建筑工业化大规模推广的一个障碍构件模板图与配筋图ERP与TIM对接自动生产和堆料建筑工业化的挑战技术标准体系3.流水线制造技术上海地区建筑工业化发展采用“部分预制先行，逐步实现全预制”的技术路线，在现有住宅结构体系下，优先采用叠合预制技术，不必追求过高的预制装配率。形成多条平板混凝土预制生产流水线的合理布局，预制叠合板式混凝土技术体系可靠、整体性