裝配式建筑的發(fā)展及應(yīng)用前景

1、預(yù)制裝配式建筑的優(yōu)勢及普及化難點摘要：本文介紹了國內(nèi)外預(yù)制裝配式建筑發(fā)展及現(xiàn)狀，闡述預(yù)制裝配式建筑的特點及優(yōu)勢，結(jié)合國內(nèi)農(nóng)村房屋存在的問題淺談預(yù)制裝配式建筑未來在農(nóng)村建筑中的應(yīng)用前景及應(yīng)用難度。提出了未來預(yù)制裝配式建筑普及方向。關(guān)鍵詞：預(yù)制裝配式建筑；農(nóng)村房屋改進(jìn)方向；建筑工廠化。正文：0. 引言長久以來，我國建筑業(yè)主要采用的是現(xiàn)場施工的方法，即從搭腳手架、支模板、綁鋼筋、及澆注混凝土，大部分工作都是在現(xiàn)場完成人工完成。這造成了巨大的勞動強(qiáng)度及巨大的施工風(fēng)險，此外對環(huán)境的破壞較大，大量的固體建筑垃圾以及噪聲影響著城市的發(fā)展及市民的生活質(zhì)量，現(xiàn)場施工帶來的工程質(zhì)量與精度不高也亟待解決。預(yù)制裝配式

2、建筑是將組成建筑的部分構(gòu)件或全部的構(gòu)件在工廠內(nèi)加工完成，然后運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場將預(yù)制構(gòu)件通過可靠的連接方式拼裝就位而建成的建筑形式11. 國內(nèi)外預(yù)制裝配式建筑的發(fā)展及現(xiàn)狀上世紀(jì)50年代，二戰(zhàn)使歐洲遭受到嚴(yán)重的創(chuàng)傷，建筑尤其是住宅急需大量的重建。為了解決住房問題，歐洲采取工業(yè)化的建造方式建造了大批的房屋，并因此建成了標(biāo)準(zhǔn)的、完整的的住宅體系，并延續(xù)至今。同樣在上世紀(jì)70年代能源危機(jī)期間美國開始推行配件工廠化機(jī)械式的生產(chǎn)。美國的城市發(fā)展部頒布了一系列嚴(yán)格的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，并且沿用至今。美國城市的建筑結(jié)構(gòu)基本上是裝配式混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)。其預(yù)制與預(yù)應(yīng)力混凝土協(xié)會編制的PCI設(shè)計手冊中就包括了與裝配式結(jié)構(gòu)相

3、關(guān)的部分。該手冊不僅僅是在美國，更是在整個國際上都具有深遠(yuǎn)的影響力！2-3久遠(yuǎn)的發(fā)展歷史下產(chǎn)業(yè)化住宅的比例在瑞典占80%，英國、美國、日本都在70%以上。4與發(fā)達(dá)國家相比，我國的裝配式建筑起步時間較晚。在20世紀(jì)70年代才開始出現(xiàn)裝配化建筑的概念，期望可以發(fā)展出集高質(zhì)高效高速及低成本為一體的建筑形式。80年代，已有不少工程中采用預(yù)制屋面梁、吊車梁、預(yù)制屋面板、空心樓板等構(gòu)件，但是因為當(dāng)時的技術(shù)水平有限，雖然預(yù)制構(gòu)件得到不少應(yīng)用，建成的建筑質(zhì)量普遍不太高，并存在構(gòu)件跨度小、承載力低、整體性延性差等的缺點。樓屋面板由于密封膠的質(zhì)量問題及防水措施不完善，使用兩三年后就開始出現(xiàn)了滲水漏水現(xiàn)象，保溫隔熱

4、隔聲的效果也不好，使消費者留下了不好的印象。90年代現(xiàn)澆混凝土施工技術(shù)的迅速發(fā)展，更加使得預(yù)制裝配式建筑的發(fā)展一度停滯不前。5而到了最近十年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)快速的發(fā)展，人工成本又大幅度上升，預(yù)制裝配式施工技術(shù)和管理水平較以往有了長足的進(jìn)展，預(yù)制裝配式建筑的應(yīng)用重新被提及，并有了快速發(fā)展的趨勢。但是由于前期高昂的造價，建筑量占全世界50%的我國，裝配式建筑的比率仍不足7%！4不過，在國務(wù)院辦公廳發(fā)布關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見后，在黨和國家的政策支持下，我國裝配式建筑會得到大的發(fā)展與普及，有望后來者居上！2. 預(yù)制裝備式建筑的分類預(yù)制裝配式建筑主要有以下三種形式：6（）預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)形

5、式（裝配整體式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)）預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)是以預(yù)制的混凝土構(gòu)件（也叫構(gòu)件）為主要構(gòu)件，經(jīng)工廠預(yù)制生產(chǎn)，現(xiàn)場進(jìn)行裝配連接，并在結(jié)合部分現(xiàn)澆混凝土而形成的結(jié)構(gòu)。（）預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑以鋼柱及鋼梁作為主要的承重構(gòu)件。鋼結(jié)構(gòu)建筑自重輕、跨度大、抗風(fēng)及抗震性好、保溫隔熱、隔聲效果好，符合可持續(xù)化發(fā)展的方針，特別適用于別墅、多高層住宅、辦公樓等民用建筑及建筑加層等。（）預(yù)制集裝箱式房屋預(yù)制集裝箱式建筑是以集裝箱為基本單元，在工廠內(nèi)流水生產(chǎn)完成各模塊的建造并完成內(nèi)部裝修，再運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，快速組裝成多種風(fēng)格的建筑。3. 現(xiàn)行鋼筋混凝土現(xiàn)澆的缺陷：3.1工程施工工期長從搭腳手、支模、

6、扎筋、到混凝土澆筑及墻體砌筑,多數(shù)工作主要由手工勞動完成,生產(chǎn)效率十分低下,導(dǎo)致施工工期偏長。再加上現(xiàn)場露天作業(yè)受自然條件影響,有可能使工程工期進(jìn)一步延長。3.2工程成本難以有效控制由于現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)體系的工序復(fù)雜,手工勞動量多,受外界因素干擾大,許多成本因素難以控制。而且,工期越長,影響成本的因素變化就越多,進(jìn)一步加大了成本控制的難度。3.3工程質(zhì)量難以得到可靠保證7-11技術(shù)上：1) 鋼筋混凝土成型中常用的小板鋼模多次使用后板縫較大,易漏漿,尤其結(jié)點處模板連接更為困難,難以保證結(jié)點尺寸,漏漿更突出,其結(jié)果是造成混凝土表面蜂窩、麻面、露筋,甚至大的空洞。2) 模板的支撐體系處理不好,會造成下陷,使

7、結(jié)構(gòu)構(gòu)件外形尺寸不能滿足設(shè)計要求,改變其受力性能,無法正常使用,對于大開間的模板支撐體系,嚴(yán)重的還可能引發(fā)垮塌事故。3) 混凝土振搗過程中,易發(fā)生漏振,振搗不密實的情況,結(jié)點處由于鋼筋密集,振搗尤為困難,易使結(jié)點處的剛度和強(qiáng)度降低。養(yǎng)護(hù)時間不足就拆卸模板和支撐,造成結(jié)構(gòu)構(gòu)件開裂。4) 維護(hù)結(jié)構(gòu)的墻體多采用砌體砌筑,也是手工操作。由于不是承重結(jié)構(gòu),墻體的砌筑非常馬虎,垂直度、砂漿強(qiáng)度、砂漿飽滿度不易滿足設(shè)計及施工規(guī)范的要求,并且影響后續(xù)工作如抹灰、裝飾等工作效率和效果。管理上：由于所有工序均是現(xiàn)場作業(yè),給質(zhì)量控制帶來許多困難。1) 建筑工程施工中使用的材料種類多、數(shù)量大、來源廣、變異性大,但現(xiàn)場

8、很難建立穩(wěn)定、有效的制度進(jìn)行檢驗和控制,保證所有使用材料的品質(zhì)。2) 現(xiàn)澆體系在現(xiàn)場生產(chǎn)的工序環(huán)節(jié)多,生產(chǎn)條件不穩(wěn)定,很難對每一個工序的生產(chǎn)過程實行規(guī)范化管理,再加上多數(shù)工序均為手工勞動,其工序質(zhì)量很大程度上依靠工人的責(zé)任心、技術(shù)水平、身心狀況來決定。此外工人素質(zhì)本身就存在差異,使工序質(zhì)量很不穩(wěn)定,從而對最終工程質(zhì)量產(chǎn)生影響,加大了工程質(zhì)量控制的難度。3) 這種開敞的“作坊”式的現(xiàn)場施工,使社會和政府很難實施有效的監(jiān)督和管理,從客觀上為個別施工單位偷工減料提供了可乘之機(jī)。4. 預(yù)制裝配式建筑的優(yōu)點：4.1施工周期會縮短采用傳統(tǒng)現(xiàn)澆方式，主體結(jié)構(gòu)大概三到五天才能達(dá)到一層，由于各專業(yè)與主體是分開施

9、工的，其實際需要的工期大約是一層7天左右。而裝配式建筑的構(gòu)件可以在工廠進(jìn)行生產(chǎn)，并且每層的構(gòu)件生產(chǎn)方式與現(xiàn)澆不同，采用的是并聯(lián)式的生產(chǎn)方式，可以綜合運用多專業(yè)的技術(shù)生產(chǎn)同一構(gòu)件。只有吊裝和拼接各部件是需要在現(xiàn)場完成的工作，方便快捷。裝配式安裝施工時間比較短，大約一層需要一天，其實際需要的工期大約是一層三到四天左右。在施工過程中運用裝配式工法，不僅可以極大地提高施工機(jī)械化的程度，而且可以降低在勞動力方面的資金投入，同時降低勞動強(qiáng)度。據(jù)統(tǒng)計高層可以縮短1/3左右的工期，多層和低層則可以縮短 50%以上。4.2降低環(huán)境負(fù)荷因為在工廠內(nèi)就完成大部分預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)，這就降低了現(xiàn)場作業(yè)量，使得生產(chǎn)過程中的

10、建筑垃圾大量減少，與此同時，由于濕作業(yè)產(chǎn)生的諸如廢水污水、建筑噪音、粉塵污染等也會隨之大幅度地降低。在建筑材料的運輸、裝卸以及堆放等過程中，選用裝配式建筑的房屋，可以大量地減少揚塵污染。在現(xiàn)場預(yù)制構(gòu)件不僅可以去掉泵送混凝土的環(huán)節(jié)，有效減少固定泵產(chǎn)生的噪音污染，而且裝配式施工高效的施工速度、夜間施工的時間的縮短可以有效減少光污染。4.3減少資源浪費建造裝配式住宅需要預(yù)制構(gòu)件，這些預(yù)制構(gòu)件都是在工廠內(nèi)流水線生產(chǎn)的，流水線生產(chǎn)有很大的好處，其一就是可以循環(huán)利用生產(chǎn)機(jī)器和模具，這就使得資源消耗極大地減少。與裝配建造方式相比，傳統(tǒng)的建造方式不僅要在外墻搭接腳手架，而且需要臨時支撐，這就會造成很多的鋼材以

11、及木材的耗費，對自然資源造成了大量消耗。但是裝配式住宅不同，它在施工現(xiàn)場只有拼裝與吊裝這兩個環(huán)節(jié)，這就使得模板和支撐的使用量極大地降低。不容忽視的一點的是，在裝配式建筑的運營階段，其在建造階段所投入的節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材效益便會表現(xiàn)出來，相比傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑減少了很大一部分資源的消耗。4.4提高了工程質(zhì)量由于我國建筑業(yè)迅速發(fā)展，大批農(nóng)民工進(jìn)入建筑行業(yè)從事施工生產(chǎn)，他們受到的培訓(xùn)往往得不到保證，因此建筑工人素質(zhì)參差不齊，導(dǎo)致傳統(tǒng)的現(xiàn)場施工方式中，安全和質(zhì)量事故時有發(fā)生。而預(yù)制裝配式建筑中，可以將這些人為因素的影響降到最低。大量的預(yù)制構(gòu)件都是在預(yù)制工廠生產(chǎn)，而構(gòu)件預(yù)制工廠車間中的溫度、濕度、專業(yè)工人的操作

12、熟練操作程度包括模板、工具的質(zhì)量都優(yōu)于現(xiàn)場施工方式，因此構(gòu)件質(zhì)量更容易得到保證，現(xiàn)場結(jié)構(gòu)的安裝連接則遵循固定的流程，采用專業(yè)的工作安裝隊更能有效保證工程質(zhì)量的穩(wěn)定性。5. 我國預(yù)制裝備式建筑目前存在的問題5.1缺乏統(tǒng)一的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)目前，雖然很多地方出臺了預(yù)制裝配式施工的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，但缺乏全國范圍內(nèi)統(tǒng)一的行業(yè)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，對預(yù)制裝配式施工中構(gòu)件的制作、運輸、現(xiàn)場測量、吊裝和節(jié)點連接等各個環(huán)節(jié)。各個地方標(biāo)準(zhǔn)均有所不同，這使得預(yù)制裝配式施工從項目設(shè)計、審批、工程施工到項目驗收各環(huán)節(jié)沒有國家級別的行業(yè)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)可遵循，這是建筑工業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化大規(guī)模推廣之前必須解決的一個問題。5.2施工管理水平有待提高預(yù)制裝配

13、式施工需要有專業(yè)的構(gòu)件預(yù)制工廠、專業(yè)的技術(shù)人員和運輸隊以及配套的安裝機(jī)械，需要相關(guān)企業(yè)從方案設(shè)計、項目開發(fā)、到制作構(gòu)件、運輸、現(xiàn)場測量、吊裝、連接等各道工序均具有較高額技術(shù)力量和管理水平，而多年來我國建筑業(yè)以現(xiàn)場施工為主流，絕大數(shù)建筑企業(yè)已經(jīng)習(xí)慣于現(xiàn)場施工了，不論從施工技術(shù)還是從施工管理，預(yù)制裝配式施工對于建筑企業(yè)來說都是一個難題，建筑也在走向工廠化和標(biāo)準(zhǔn)化的進(jìn)程中，企業(yè)管理水平急需提高。5.3節(jié)點的延性和防水等關(guān)鍵技術(shù)需要解決12預(yù)制裝配式建筑中存在較多的節(jié)點，保證這些節(jié)點的質(zhì)量是確保預(yù)制裝配式建筑的關(guān)鍵，目前節(jié)點的做法對承載力和剛度的要求可較好地實現(xiàn)，但延性往往達(dá)不到要求，應(yīng)采用可靠的構(gòu)造

14、措施保證這些節(jié)點的承載力、剛度以及延性均不低于同類現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)和預(yù)制構(gòu)件本身，否則，連接問題將成為制約預(yù)制裝配式建筑應(yīng)用的最大問題。另外預(yù)制裝配式建筑節(jié)點防水問題也不容忽視，預(yù)制裝配式不像現(xiàn)場施工那樣整體澆注，所以在構(gòu)件的連接點存在滲漏的質(zhì)量通病，因此在構(gòu)造處理上，必須對節(jié)點防水采取有效的處理，在控制現(xiàn)場工程量的基礎(chǔ)上保證節(jié)點的防水性能。5.4一次性投資高，企業(yè)轉(zhuǎn)變觀念需要時間雖然預(yù)制裝配式施工不需要大規(guī)模的現(xiàn)場施工，但對構(gòu)件預(yù)制工廠的要求較高，需要建筑企業(yè)對購買模具、構(gòu)件養(yǎng)護(hù)、運輸以及專業(yè)安裝等環(huán)節(jié)進(jìn)行較多的一次性投資，且預(yù)制構(gòu)件以工業(yè)產(chǎn)品進(jìn)入建筑市場，會征收較高的增值稅，因此如果建筑企業(yè)相關(guān)配

15、套的工具設(shè)備以及技術(shù)管理條件沒有具備的話，還是會傾向于采用傳統(tǒng)的施工方式。6. 國內(nèi)農(nóng)村房屋問題及預(yù)制裝備式的應(yīng)用前景我國是一個人口大國，要解決我國十多億人口的居住問題，使建筑工業(yè)化是我們必經(jīng)之路。同時農(nóng)村作為我國的一個重要組成部分，隨著我國建設(shè)社會主義新農(nóng)村的進(jìn)一步加強(qiáng)，針對農(nóng)村住宅的諸多問題，農(nóng)村住宅工業(yè)化是大勢所趨。長期以來，我國農(nóng)村蓋房缺少統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，大多是由“鄉(xiāng)土大師”團(tuán)隊建造出來的，有的房屋甚至存在安全隱患。而目前我國倡導(dǎo)發(fā)展的裝配式建筑，將為農(nóng)村的住宅建筑市場帶來生機(jī)。但是目前這類建筑構(gòu)件的結(jié)構(gòu)體系標(biāo)準(zhǔn)尚待完善，上下游產(chǎn)業(yè)鏈需打通，裝配式建筑中的關(guān)鍵材料如灌漿料、套筒連接

16、等技術(shù)上還應(yīng)進(jìn)一步突破，這些超高超寬的建筑“大件”怎樣既符合交通運輸法規(guī)、又安全運抵客戶的建設(shè)地點，以及客戶對房屋建筑構(gòu)件個性化的需求等等，都是亟待突破的瓶頸。參考文獻(xiàn)：1 崔慶彪裝配式混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件及施工注意事項J科技信息，2013（8）。2 蔣勤檢.國內(nèi)外裝配式混凝土建筑發(fā)展綜述J建筑技術(shù)，2010.41(12)3 陳子康，周云，張季超裝配式混凝土框架結(jié)構(gòu)的研究與應(yīng)用J工程抗震與加固改造，2012.34(4)4 張紅霞，徐學(xué)東裝配式住宅全生命周期經(jīng)濟(jì)性對比分析新型建筑材料，2013，（5） 5 黃小坤、田春雨.預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)研究J.住宅產(chǎn)業(yè).2010.96 崔璐.預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑經(jīng)濟(jì)性研