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專家視角 | 預制裝配式新型建造生產(chǎn)方式

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預制裝配式建筑是指用預制的構(gòu)件在現(xiàn)場裝配而成的建筑,從結(jié)構(gòu)形式來說,預制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)都可以稱為預制裝配式建筑,是工業(yè)化建筑的重要組成部分。預制裝配式建筑是轉(zhuǎn)變城市建設(shè)模式、有降低建筑能耗、推進建筑工業(yè)化的重要載體。聯(lián)合國經(jīng)濟委員會對建筑工業(yè)化的定義為:

(1)生產(chǎn)過程的連續(xù)性。房屋建造的全過程聯(lián)結(jié)為完整的一體化產(chǎn)業(yè)鏈。

(2)生產(chǎn)物的標準化。設(shè)計的標準化,建筑部品、構(gòu)配件的通用化和系列化。

(3)生產(chǎn)過程的集成化。是指建筑技術(shù)、部品與建造工藝、工法的系統(tǒng)集成。

(4)工程高度組織化。科學管理方法把建造全過程組織起來。

(5)生產(chǎn)的機械化。是指減少現(xiàn)場人工作業(yè),實現(xiàn)構(gòu)件生產(chǎn)工廠化、施工建造機械化。

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1預制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)新型建造生產(chǎn)方式


目前的預制裝配式混凝土技術(shù)體系從結(jié)構(gòu)形式主要可以分為框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)等,目前應(yīng)用最多的是剪力墻結(jié)構(gòu)體系。預制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)在設(shè)計中體現(xiàn)生產(chǎn)與施工的集成,在生產(chǎn)中體現(xiàn)標準模數(shù)及生產(chǎn)的工具化,通過構(gòu)件廠的整體預制,形成預制構(gòu)配件,通過工具化的施工裝配,模塊的組拼,最終形成建造產(chǎn)品。

(1)預制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)體系

按照主要受力構(gòu)件的預制及連接方式,國內(nèi)的裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)可以分為:裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu);疊合剪力墻結(jié)構(gòu);多層剪力墻結(jié)構(gòu)。裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)用較多,適用的建筑高度大;疊合板剪力墻目前主要應(yīng)用于建筑或者低烈度區(qū)高層建筑中;多層剪力墻結(jié)構(gòu)目前應(yīng)用較少,但基于其高效、簡便的特點,在新型城鎮(zhèn)化的推進過程中前景廣闊。

此外,還有一種應(yīng)用較多的剪力墻結(jié)構(gòu)工業(yè)化建筑形式,即結(jié)構(gòu)主體采用現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu),外墻、樓梯、樓板、隔墻等采用預制構(gòu)件。這種方式在我國南方部分省市應(yīng)用加多,結(jié)構(gòu)設(shè)計方法與現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)基本相同,裝配率、工業(yè)化程度低。

(2)預制裝配式框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系

裝配式框架-剪力墻結(jié)構(gòu)根據(jù)預制構(gòu)件部位的不同,可分為預制框架-現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)、預制框架-現(xiàn)澆核心筒結(jié)構(gòu)、預制框架-預制剪力墻結(jié)構(gòu)三種形式。這種體系的優(yōu)點是使用高度大,抗震性能好,框架部分的裝配化程度較高。主要缺點是現(xiàn)場同時存在預制和現(xiàn)澆兩種作業(yè)方式,施工組織和管理復雜,效率不高。

預制框架-現(xiàn)澆核心筒結(jié)構(gòu)具有很好的抗震性能。預制框架和現(xiàn)澆核心筒同步施工時,兩種工藝施工造成交叉影響,難度較大;筒體結(jié)構(gòu)先施工、框架結(jié)構(gòu)跟進的施工順序可大大提高施工速度,但這種施工順序需要研究采用預制框架構(gòu)件與混凝土筒體結(jié)構(gòu)的連接技術(shù)和后澆連接區(qū)段的支模、養(yǎng)護等,增加了施工難度,降低了效率。這種結(jié)構(gòu)體系可重點研究將濕連接轉(zhuǎn)為干連接的技術(shù),加快施工的速度。

目前,預制框架-預制剪力墻結(jié)構(gòu)仍處于基礎(chǔ)研究階段,國內(nèi)應(yīng)用數(shù)量較少。

(3)樓梯和樓蓋

預制裝配式樓蓋通常由預制梁和預制板組成,和現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)相同,通常分為鋼筋混凝土樓蓋和預應(yīng)力樓蓋,除了承受并傳遞豎向荷載外,樓蓋將各榀豎向結(jié)構(gòu)連接起來形成整體抗測力結(jié)構(gòu)體系,共同承受水平荷載作用。因此,樓蓋結(jié)構(gòu)在增強結(jié)構(gòu)整體性以及傳遞水平力中發(fā)揮著重要作用。

從混凝土建筑工業(yè)化的角度,預制框架結(jié)構(gòu)由于預制率高,現(xiàn)場濕作業(yè)少,生產(chǎn)、施工效率高,更適合建筑產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。尤其是在政府主導的各類公共建筑中,可以采用以預制框架結(jié)構(gòu)、預制框架-剪力墻(核心筒)結(jié)構(gòu)為主的技術(shù)體系。

目前,剪力墻結(jié)構(gòu)是適合我國高層居住建筑的結(jié)構(gòu)形式之一,應(yīng)用最廣,技術(shù)體系相對成熟。大規(guī)模應(yīng)用中應(yīng)以成熟的、有規(guī)范依據(jù)的技術(shù)體系為主。

針對我國大力推進城鎮(zhèn)化的工作需求,小城市、鄉(xiāng)鎮(zhèn)對多層建筑需求量很大,需進一步研究、完善、推廣包括裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)在內(nèi)的多層建筑工業(yè)化技術(shù)體系。今后預制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展,尚需在以下幾個方面加強工作:

(1)是鼓勵企業(yè)探索適用于自身發(fā)展的裝配式建筑技術(shù)體系研究,逐步形成適用范圍更廣的通用技術(shù)體系,推進規(guī)模化應(yīng)用,降低成本,提高效率;

(2)是深入研究結(jié)構(gòu)節(jié)點連接技術(shù)和外圍護技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù),形成成熟的解決方案并推廣應(yīng)用;

(3)是探索與裝配式建筑相適應(yīng)的工藝工法,把成熟適用的工藝工法上升到標準規(guī)范層面,為大規(guī)模推廣奠定基礎(chǔ);

(4)是進一步研究包括疊合板剪力墻結(jié)構(gòu)、全裝配框架結(jié)構(gòu)在內(nèi)的一系列創(chuàng)新性技術(shù)體系;

(5)是對成熟適用的結(jié)構(gòu)體系和節(jié)點連接技術(shù)加大推廣力度;

(6)是對目前尚不成熟的結(jié)構(gòu)體系,應(yīng)加快進行研發(fā)論證。

2鋼結(jié)構(gòu)新型建造生產(chǎn)方式


上世紀50-60年代,是我國鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展起步階段;60年代后期至70年代鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展一度出現(xiàn)短暫停滯;80年代初開始,國家經(jīng)濟發(fā)展進入快車道,政策導向由“節(jié)約用鋼”向“合理用鋼”、“推廣應(yīng)用”轉(zhuǎn)型,鋼結(jié)構(gòu)建筑進入快速發(fā)展時期;進入本世紀以來,《國家建筑鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)“十五”計劃和2015年發(fā)展規(guī)劃綱要》、《國務(wù)院關(guān)于鋼鐵行業(yè)化解過剩產(chǎn)能實現(xiàn)脫困發(fā)展的意見》、《中共中央國務(wù)院關(guān)于進一步加強城市規(guī)劃建設(shè)管理工作的若干意見》等政策文件相繼出臺,“推廣應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)”轉(zhuǎn)型為“鼓勵用鋼”,鋼結(jié)構(gòu)建筑進入大發(fā)展時期。

我國裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑起步較晚,但在國家政策的大力推動下,鋼構(gòu)企業(yè)和科研院所投入大量精力研發(fā)新型裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系,鋼結(jié)構(gòu)建筑從1.0時代快速邁向2.0時代。1.0鋼結(jié)構(gòu)建筑僅是結(jié)構(gòu)形式由混凝土結(jié)構(gòu)改為鋼結(jié)構(gòu),建筑布局、圍護體系等一般采用傳統(tǒng)做法。2.0鋼結(jié)構(gòu)建筑實現(xiàn)了建筑布局、結(jié)構(gòu)體系、圍護體系、內(nèi)裝和機電設(shè)備的融合統(tǒng)一,從單一結(jié)構(gòu)形式向?qū)S媒ㄖw系發(fā)展,呈現(xiàn)出體系化、系統(tǒng)化的特點。目前,國內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)建筑體系主要分為三類。


(1)以傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)形式為基礎(chǔ),開發(fā)新型圍護體系,改進型建筑體系。

設(shè)計階段摒棄“重結(jié)構(gòu)、輕建筑、無內(nèi)裝”的錯誤概念,實行結(jié)構(gòu)、圍護和內(nèi)裝三大系統(tǒng)協(xié)同設(shè)計。以建筑功能為核心,主體以框架為單元展開,盡量統(tǒng)一柱網(wǎng)尺寸,戶型設(shè)計及功能布局與抗側(cè)力構(gòu)件協(xié)同設(shè)置;以結(jié)構(gòu)布置為基礎(chǔ),在滿足建筑功能的前提下優(yōu)化鋼結(jié)構(gòu)布置,滿足工業(yè)化內(nèi)裝所提倡的大空間布置要求,同時嚴格控制造價,降低施工難度;以工業(yè)化圍護和內(nèi)裝部品為支撐,通過內(nèi)裝設(shè)計隱藏室內(nèi)的梁、柱、支撐,保證安全、耐久、防火、保溫和隔聲等性能要求,如圖所示。

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工業(yè)化圍護和內(nèi)裝部品

(2)“模塊化、工廠化”新型建筑體系。

模塊化建筑體系可以做到現(xiàn)場無濕作業(yè),全工廠化生產(chǎn),較有代表性的體系包括拆裝式活動房和模塊化箱型房。其中,拆裝式活動房以輕鋼結(jié)構(gòu)為骨架,彩鋼夾芯板為圍護材料,標準模數(shù)進行空間組合,主要構(gòu)件采用螺栓連接,可方便快捷地進行組裝和拆卸;箱型房以箱體為基本單元,主體框架由型鋼或薄壁型鋼構(gòu)成,圍護材料全部采用不燃材料,箱房室內(nèi)外裝修全部在工廠加工完成,不需要二次裝修,如圖所示。工廠化鋼結(jié)構(gòu)建筑體系從結(jié)構(gòu)、外墻、門窗,到內(nèi)部裝修、機電,工廠化預制率達到90%,顛覆了傳統(tǒng)建筑模式。工廠化鋼結(jié)構(gòu)采用制造業(yè)質(zhì)量管理體系,所有部品設(shè)計經(jīng)過工廠試驗驗證后定型,部品生產(chǎn)經(jīng)過品管流程檢驗后出廠,安裝工序經(jīng)過品管流程檢驗才允許進入下一道工序,確??⒐を炇樟闳毕?。由于采用工廠化技術(shù),使得生產(chǎn)、安裝、物流人工效率提高6倍一10倍,材料浪費率接近零,總成本比傳統(tǒng)建筑低20%~40%。圖為某企業(yè)研發(fā)的工廠化鋼框架和墻板裝配式建筑體系。

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(3)“工業(yè)化住宅”建筑體系。

國內(nèi)一些企業(yè)、科研院所開發(fā)了適宜于住宅的鋼結(jié)構(gòu)建筑專用體系,解決了傳統(tǒng)鋼框架結(jié)構(gòu)體系應(yīng)用在住宅時凸出梁柱的問題。較為典型的鋼結(jié)構(gòu)住宅體系有杭蕭鋼構(gòu)股份有限公司研發(fā)的鋼管束組合結(jié)構(gòu)體系,如圖所示。該體系由標準化、模數(shù)化的鋼管部件并排連接在一起形成鋼管束,內(nèi)部澆筑混凝土形成鋼管束組合結(jié)構(gòu)構(gòu)件作為主要承重和抗側(cè)力構(gòu)件;鋼梁采用H型鋼;樓板采用裝配式鋼筋析架樓承板。

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鋼管束組合結(jié)構(gòu)體系

東南網(wǎng)架股份有限公司針對傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)體系難以適應(yīng)復雜平面戶型、露梁露柱和造價偏高的問題提出了箱型鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)體系,如圖g所示。該系統(tǒng)以組合箱型鋼板剪力墻替代鋼框架和鋼支撐,布局方便,可滿足各種復雜戶型平面與立面需要;箱型鋼板剪力墻與墻體厚度相同,解決鋼結(jié)構(gòu)露梁露柱問題;箱形鋼板與腔內(nèi)混凝土共同受力,承載力高,有效降低用鋼量。

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箱型鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)體系

從材料用量看,2012-2014年我國建筑鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)量占建筑總用鋼量9-10%左右,建筑鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)量占到全國鋼材總量5%左右。而發(fā)達國家此兩類比例分別為30%、10%。

從應(yīng)用范圍看,建筑鋼結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用于大跨度、高層公共建筑、單層和多層工業(yè)建筑,以及部分住 宅和市政基礎(chǔ)設(shè)施中。

從建設(shè)量看,新建鋼結(jié)構(gòu)建筑占比約為5%,2014年新建鋼結(jié)構(gòu)住宅面積約400萬平方米,占比不足1%;新建工業(yè)廠房中采用鋼結(jié)構(gòu)體系比例約為70%;市政、橋梁等基礎(chǔ)設(shè)施采用鋼結(jié)構(gòu)比例約為2.5%左右(中國建筑金屬結(jié)構(gòu)協(xié)會鋼結(jié)構(gòu)分會提供數(shù)據(jù))。

從結(jié)構(gòu)體系看,多層、高層鋼結(jié)構(gòu)建筑體系主要包括框架體系、框架-核心筒體系、框架剪力墻體系、鋼管束剪力墻體系等,低層鋼結(jié)構(gòu)住宅主要采用輕鋼龍骨承重墻體系。

目前,鋼結(jié)構(gòu)工程的預制裝配式也發(fā)生著長足的發(fā)展,鋼結(jié)構(gòu)不再是單件的鋼構(gòu)件,而是形成標準化的模數(shù)產(chǎn)品,經(jīng)過鋼結(jié)構(gòu)加工廠的批量預制生產(chǎn),形成工具化的構(gòu)造形式,組合成為一體化的鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品。

集聚式發(fā)展是鋼結(jié)構(gòu)建筑實現(xiàn)跨越式發(fā)展的重要基礎(chǔ)。在美國,近半數(shù)的金屬建筑制造商協(xié)會會員屬于三大廠商集團;日本規(guī)模比較大的鋼結(jié)構(gòu)住宅生產(chǎn)廠家也僅有7-8家。借鑒發(fā)達國家經(jīng)驗,應(yīng)依托住宅產(chǎn)業(yè)化基地企業(yè)建設(shè)模式,著力培育以鋼結(jié)構(gòu)建筑為主體的基地龍頭企業(yè),促進集聚發(fā)展,提升市場供給能力。

向鋼結(jié)構(gòu)建筑基地企業(yè)進行政策傾斜,鼓勵基地企業(yè)牽頭,通過引進先進技術(shù)和設(shè)備,開展新產(chǎn)品、新材料的研發(fā),改進鋼結(jié)構(gòu)建筑部品部件質(zhì)量,完善施工工藝,提升鋼結(jié)構(gòu)建筑質(zhì)量和性能。鼓勵基地企業(yè)將現(xiàn)有鋼結(jié)構(gòu)建筑專利技術(shù)產(chǎn)業(yè)化,通過工程實踐逐步納入相關(guān)技術(shù)規(guī)程或建設(shè)標準,推進企業(yè)標準向行業(yè)標準和國家標準的提升。

基地企業(yè)要按照鋼結(jié)構(gòu)建筑特點,將提升設(shè)計優(yōu)化能力作為切入點,形成一批設(shè)計施工一體化、結(jié)構(gòu)裝修一體化的鋼結(jié)構(gòu)工程總承包企業(yè)?;仄髽I(yè)要著力提升技術(shù)成熟度,培養(yǎng)管理和技術(shù)人員,培養(yǎng)一批專業(yè)化的鋼結(jié)構(gòu)建筑產(chǎn)業(yè)工人,形成有效市場供給能力。

基地企業(yè)要圍繞市場需求,加強與上游鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)的主動協(xié)同聯(lián)動,“倒逼”結(jié)構(gòu)用鋼質(zhì)量提升,形成質(zhì)量穩(wěn)定可靠、品種規(guī)格齊全的熱軋H型鋼、高強度建筑結(jié)構(gòu)用鋼、高強度冷彎矩形管等結(jié)構(gòu)用鋼供給能力。推進標準化程度較高的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)配件生產(chǎn),提供定制化、個性化鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品,引領(lǐng)部分鋼結(jié)構(gòu)材料生產(chǎn)商向服務(wù)商轉(zhuǎn)型。

積極引導以基地企業(yè)為龍頭,借助“一帶一路”契機主動“走出去”參與全球分工,在更大范圍、更多領(lǐng)域、更高層次上參與國際競爭。要研究歐、美、日等發(fā)達國家的鋼結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)標準,打破技術(shù)壁壘。

3新型建造生產(chǎn)方式


木結(jié)構(gòu)是人類文明史上最早的建筑形式之一,這種結(jié)構(gòu)形式以優(yōu)良的性能和美學價值被廣泛推廣應(yīng)用。我國木結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展經(jīng)歷了以下幾個階段:

我國木結(jié)構(gòu)歷史可以追溯到3500年前,其產(chǎn)生、發(fā)展、變化貫穿整個古代建筑的發(fā)展過程,也是我國古代建筑成就的主要代表。最早的木框架結(jié)構(gòu)體系采用卯榫連接梁柱的形式,到唐代逐漸成熟,并在明清時期進一步發(fā)展出統(tǒng)一標準,如《清工部工程做法則例》。始建于遼代的山西省應(yīng)縣木塔是中國現(xiàn)存最高最古老的一座木構(gòu)塔式建筑,該塔距今近干年,歷經(jīng)多次地震而安然無恙;故宮的主殿太和殿是我國現(xiàn)存體形最大的木結(jié)構(gòu)建筑之一,它造型莊重,體型宏偉,代表了我國木結(jié)構(gòu)建筑的輝煌成就。

1949年新中國成立后,因木結(jié)構(gòu)具有突出的就地取材、易于加工優(yōu)勢,當時的磚木結(jié)構(gòu)占有相當大的比重。特別是“大躍進"時期,我國的磚木結(jié)構(gòu)建筑占比達到46%。

20世紀50、60年代,我國實行計劃經(jīng)濟,提出節(jié)約木材的方針政策,國外經(jīng)濟封鎖又導致木材無法進口,這對木結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展產(chǎn)生了很大束縛。20世紀70年代,基于亙內(nèi)生產(chǎn)建設(shè)需要,國家提出“以鋼代木"、“以塑代木"的針,木結(jié)構(gòu)房屋被排除在主流建筑之外。

從20世紀80年代起,為了發(fā)展經(jīng)濟對森林大肆采伐,導致森林資源量急劇下降,到80年代末我國的結(jié)構(gòu)用材采伐殆盡,當時國家也無足夠的外匯儲備從國際市場購進木材。黨中央、國務(wù)院針對我國天然林資源長期過度消耗而引起生態(tài)惡化的狀況,做出了實施天然林資源保護工程的重大決策,并相繼出臺了一系列木材節(jié)約代用鼓勵性文件。此外,我國快速工業(yè)化帶來的鋼鐵、水泥等產(chǎn)業(yè)的大發(fā)展,促進了鋼混結(jié)構(gòu)建筑的推廣。這造成中國發(fā)展了幾干年的傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)體系逐漸解體,新的磚砌體、磚混結(jié)構(gòu)逐漸成為新建農(nóng)村住宅的主要結(jié)構(gòu)形式。大專院校停開木結(jié)構(gòu)課程,并停止培養(yǎng)研究生,原來從事木結(jié)構(gòu)的教學和科技人員不得不改弦易轍,木結(jié)構(gòu)學科消亡,木結(jié)構(gòu)人才流夫嚴重,飛得我區(qū)木結(jié)構(gòu)建筑研究和應(yīng)用處于停滯狀態(tài)。

中國加人WTO后,與國外木結(jié)構(gòu)建筑領(lǐng)域的技術(shù)交流和商童活動迅速增加。1999年,我國成立木結(jié)構(gòu)規(guī)范專家組,并開始全面修訂《木結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》。從2001年起,我國木結(jié)構(gòu)進口實行零關(guān)稅政策,越來越多的國外企業(yè)開始進入中國市場,并將現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)引進中國,木結(jié)構(gòu)建筑進入新一輪發(fā)展階段。

近年來,我國現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筻市場發(fā)展呈上升態(tài)勢,木結(jié)構(gòu)建筑保有量約1200萬~1500萬m2。截至2013年底我國木材加工規(guī)模以上企業(yè)數(shù)量達1416家。2014年至國木材產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值2.7萬億元,進出口總額1380億美元,就業(yè)人口1000萬人。我國現(xiàn)有的木結(jié)構(gòu)建中,輕型木結(jié)構(gòu)是主流,占比近70%,重型本結(jié)構(gòu)占比約16%,其他形式木結(jié)構(gòu)(包括重輕木混合、井干式木結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)與其他建筑結(jié)構(gòu)合等)占比約17%。木結(jié)構(gòu)別墅占已建木結(jié)構(gòu)建筑的51%,仍是目前木結(jié)構(gòu)建筑應(yīng)用的主要市場。

隨著時代和科技的發(fā)展,現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑采用新材料、新工藝和工廠化的精確化生產(chǎn),與傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)建筑相比更具綠色環(huán)保、舒適耐久、保溫節(jié)能、結(jié)構(gòu)安全等優(yōu)勢,具有優(yōu)良的抗震、隔聲等性能,比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和砌體結(jié)構(gòu)更具優(yōu)越性。

現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)集傳統(tǒng)建筑材料和現(xiàn)代加工、建造技術(shù)于一體?,F(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑采用標準化設(shè)計、構(gòu)件工廠化生產(chǎn)和信息化管理、現(xiàn)場裝配的方式建造,施工周期短,質(zhì)量可控,符合建筑產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展方向。以原木結(jié)構(gòu)建筑為例,從原料的獲取→構(gòu)件加工制作→現(xiàn)場裝配,整個工藝流程全部機械化。在工廠制作加工裝配式木構(gòu)件、部品,包括內(nèi)外墻板、梁、柱、樓板、樓梯等,然后運送到施工現(xiàn)場進行裝配。

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生產(chǎn)工藝流程

標準構(gòu)配件模數(shù)配置及集成化的設(shè)計,統(tǒng)一預制加工生產(chǎn),通過工具化的構(gòu)造,簡易快捷地形成木質(zhì)構(gòu)配件產(chǎn)品的組合集成化。

現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)體系分為輕型木結(jié)構(gòu)、膠合木結(jié)構(gòu)和原木結(jié)構(gòu)體系,以及木結(jié)構(gòu)與其他結(jié)構(gòu)的組合體系。

輕型木結(jié)構(gòu)體系

輕型木結(jié)構(gòu)是由規(guī)格材、木基結(jié)構(gòu)板材或石膏板制作的木構(gòu)架墻體、樓板和屋蓋系統(tǒng)構(gòu)成的單層或多層建筑結(jié)構(gòu)(見圖2)。墻骨柱、樓蓋格柵、輕型木桁架或椽條之間的間距一般為 600mm,當設(shè)計特別要求增加桁架間距時,最大間距不超過1200mm。

外墻的墻骨柱內(nèi)側(cè)為石膏板,外側(cè)為定向刨花板(OSB 板)、膠合板、外掛板或其他飾面材料,墻骨柱之間填充不燃保溫材料。

構(gòu)件之間可采用釘、螺栓、齒板連接及通用或?qū)S媒饘龠B接,以釘連接為主。輕型木結(jié)構(gòu)可建造居住、小型旅游和商業(yè)建筑等。

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輕型木結(jié)構(gòu)體系


膠合木結(jié)構(gòu)體系

膠合木結(jié)構(gòu)是采用20~45mm厚的鋸材膠合而成的層板膠合木構(gòu)件制造的房屋結(jié)構(gòu)體系。

膠合木結(jié)構(gòu)指承重構(gòu)件采用層板膠合木制作的單層或多層建筑結(jié)構(gòu),也稱層板膠合木結(jié)構(gòu)。木材通過工業(yè)化生產(chǎn)、加工,利用化學黏合高壓成型和材料改性滿足結(jié)構(gòu)要求。

膠合木房屋的墻體可以采用輕型木結(jié)構(gòu)、玻璃幕墻、砌體墻以及其他結(jié)構(gòu)形式。構(gòu)件之間主要通過螺栓、銷釘、釘、剪板以及各種金屬連接件連接。膠合木結(jié)構(gòu)適用于單層工業(yè)建筑和多種使用功能的大中型公共建筑,如大空間、大跨度的體育場館。

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膠合木結(jié)構(gòu)體系

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加拿大列治文橢圓速滑館


原木結(jié)構(gòu)體系

原木結(jié)構(gòu)采用規(guī)格及形狀統(tǒng)一的方木、圓形木或膠合木構(gòu)件疊合制作,是集承重體系與圍護結(jié)構(gòu)于一體的木結(jié)構(gòu)體系。

其肩上的企口上下疊合,端部的槽口交叉嵌合形成內(nèi)外圍護墻體。木構(gòu)件之間加設(shè)麻布氈墊及特制橡膠膠條,以加強外圍護結(jié)構(gòu)的防水、防風及保溫隔熱。

原木建筑具有優(yōu)良的氣密、水密、保溫、保濕、隔聲、阻燃等各項絕緣性能,原木建筑自身具有可呼吸性,能調(diào)節(jié)室內(nèi)濕度。

原木結(jié)構(gòu)適用于住宅、醫(yī)院、療養(yǎng)院、養(yǎng)老院、托兒所、幼兒園、體育建筑等。

原木結(jié)構(gòu)住宅


木結(jié)構(gòu)組合體系

木結(jié)構(gòu)組合建筑指由木結(jié)構(gòu)或其構(gòu)、部件和其他材料(如鋼、鋼筋混凝土或砌體等不燃結(jié)構(gòu))組成共同受力的結(jié)構(gòu)體系。上部的木結(jié)構(gòu)與下部的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)通過預埋在混凝土中的螺栓和抗拔連接件連接,實現(xiàn)木結(jié)構(gòu)中的水平剪力和木結(jié)構(gòu)剪力墻邊界構(gòu)件中拔力的傳遞。

與下部鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比,上部木結(jié)構(gòu)質(zhì)量輕,抗側(cè)剛度較小,具有下重上輕、下剛上柔的非均勻結(jié)構(gòu)特點。

木結(jié)構(gòu)組合建筑可采用以下2種形式:①上部為木結(jié)構(gòu),下部為其他結(jié)構(gòu)的組合結(jié)構(gòu)形式,若下部為4層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),上部為木結(jié)構(gòu),簡稱 “4+3”組合結(jié)構(gòu);②在混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)中,采用輕型木樓蓋或輕型木屋蓋作為水平樓蓋或屋蓋的組合結(jié)構(gòu)形式,如輕型木桁架用在平屋面改坡屋面工程中。

盡管木結(jié)構(gòu)建筑的允許層數(shù)最高為3層,但作為木結(jié)構(gòu)組合建筑則可建到7層,即上部木結(jié)構(gòu)建筑仍為3層,下部鋼筋混凝土或砌體等不燃結(jié)構(gòu)為4 層。這增加了木結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍,是一種可行的組合結(jié)構(gòu)形式。

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某輕木—混凝土上下組合建筑



目前針對我國各地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展不平衡,木結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)不一的現(xiàn)狀,采取多措并舉的方針。

(1)重點推進具備條件的特色地區(qū)、旅游度假區(qū)、園林景觀等低層建筑,以及平改坡、棚戶區(qū)改造工程因地制宜地采用木(竹)結(jié)構(gòu)建筑。在經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)農(nóng)村自建住宅、新農(nóng)村居民點建設(shè)中推進木結(jié)構(gòu)農(nóng)房建設(shè)。政府投資的學校、幼托、敬老院、園林景觀等新建低層公共建筑采用木結(jié)構(gòu)。

(2)積極研發(fā)木質(zhì)框架結(jié)構(gòu)墻體和木質(zhì)非承重墻體并推進其在建筑工程中的應(yīng)用。鼓勵各地將輕木結(jié)構(gòu)建筑中的木質(zhì)框架結(jié)構(gòu)墻體和重木結(jié)構(gòu)建筑中的木質(zhì)非承重墻體列入《新型墻體材料目錄》之中。鼓勵建設(shè)單位在新建、擴建、改建建筑工程中使用木質(zhì)新型墻體。

(3)大力開展木結(jié)構(gòu)建筑關(guān)鍵技術(shù)研究,探索研究適應(yīng)于不同地區(qū)的現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)技術(shù)體系和配套部品體系。鼓勵現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑關(guān)鍵技術(shù)研發(fā),建立符合我國國情的以本土林產(chǎn)工業(yè)為支撐的技術(shù)體系。加大對現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)開發(fā)研究的支持力度,盡快縮小與國際先進水平的差距。將木結(jié)構(gòu)建筑相關(guān)研究納入國家重大研究專項、科技重點項目和科技支撐計劃項目框架內(nèi)。鼓勵行業(yè)骨干企業(yè)建立技術(shù)研究機構(gòu)和試驗室,成為國家或地方某工程領(lǐng)域?qū)m椉夹g(shù)研發(fā)基地。

(4)組織重點領(lǐng)域和關(guān)鍵技術(shù)的研究。針對木材特性、結(jié)構(gòu)安全、防火安全、熱工性能、耐久性能等方面開展系統(tǒng)研究。針對速生林木材應(yīng)用、膠合木的加工與應(yīng)用、環(huán)保墻體材料等綠色建材、多層木結(jié)構(gòu)技術(shù)等多個領(lǐng)域開展研究。重點加強對現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑節(jié)能、環(huán)保、抗震、防火、安全監(jiān)控、既有建筑改造等關(guān)鍵技術(shù)的研究。研究大跨度、多層木結(jié)構(gòu)技術(shù)體系,特別要逐步定型木-鋼、木-混凝土組合結(jié)構(gòu)體系和節(jié)點技術(shù)等。

4部品構(gòu)配件新型建造生產(chǎn)方式


為推動綠色建筑和住宅產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展,加強新型建筑部品化技術(shù)的推廣,解決新型建筑部品在建設(shè)應(yīng)用方面的難題,部品化已經(jīng)成為建筑工業(yè)一個新的主流技術(shù)。

部品現(xiàn)在目前是有這樣幾個特征:

一是標準化;

二是由原材料在工廠加工而成的工業(yè)產(chǎn)品;

三是工業(yè)產(chǎn)品在工廠加工而形成的集成化制品;

四是大量應(yīng)用于住宅項目中且滿足住宅具體功能要求的產(chǎn)品;

五是產(chǎn)品范圍非常廣泛,生產(chǎn)廠家具有很強的專業(yè)性要求,包括規(guī)模、質(zhì)量、市場、售后,還有一些細微的開發(fā)。

在傳統(tǒng)的散戶家庭裝修中,門套的生產(chǎn)都是工人在現(xiàn)場手工作業(yè),單拿油漆這一步驟來說,每個工人手勢不同,流掛不同,表面效果也不同。然而工業(yè)化全裝修則完全是另一幅圖景,噴漆、烘干等部品材料生產(chǎn)的一系列動作都在工廠的標準流水線上完成。大規(guī)模全裝修為部件材料的標準化開辟了廣闊的空間。部件材料的生產(chǎn)不再是一戶一件的手工作坊式作業(yè),而逐步走上標準化、工業(yè)化大生產(chǎn)的道路。住宅裝修所需的部件和材料經(jīng)過模數(shù)化設(shè)計后,全部在工廠的標準流水線上生產(chǎn)。

標準化克服了手工作業(yè)的不確定性和隨意性,意味著無釘眼、無裂縫和更高生產(chǎn)力水平。部件材料生產(chǎn)的標準化系列化更帶來了生產(chǎn)方式的新變革,為住宅產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化奠定了堅實的基礎(chǔ)。選用標準化、工廠化生產(chǎn)的部品材料,減少了現(xiàn)場作業(yè)和濕作業(yè),就大大降低了房間內(nèi)有害物質(zhì)的殘留和揮發(fā),確保了室內(nèi)環(huán)境的健康和環(huán)保。今天我股我國現(xiàn)階段基本采用傳統(tǒng)濕作業(yè)為主的裝修方式,其裝修方過粗放,材料消耗高,勞動效率低,裝修品質(zhì)差,裝修方式亟須向采用干過方法施工的裝修方過轉(zhuǎn)變?!把b配式裝修"的內(nèi)涵是工業(yè)化裝修,《商品住宅裝修一次到位實施導則》第1.1.5條指出“堅持住宅產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的技術(shù)路線,積極推行住宅裝修工業(yè)化生產(chǎn),提高現(xiàn)場裝配化程度,減少手工作業(yè),開發(fā)和推廣新技術(shù),使之成為工業(yè)化住宅建筑體系的重要組成部分",明確提倡要推行裝修工業(yè)化。《商品住宅裝修一次到位實施導則》中明確了“裝配式裝修"的主要特點:

一是工業(yè)化生產(chǎn)。裝配式裝修立足于部品、部件的工業(yè)化生產(chǎn),多使用標準化的部品、部件,裝修的精度和品質(zhì)大大優(yōu)于傳統(tǒng)裝修方式。

二是裝配化施工。有了大量工業(yè)化生產(chǎn)的標準化部品、部件作支撐,得得裝修施工現(xiàn)場實現(xiàn)裝配化成為可能。與落后的手工作業(yè)施工工藝不同,裝配式施工減少了大量現(xiàn)場手工作業(yè),產(chǎn)業(yè)工人按照標準化的工藝進行安裝,從而大大提高裝修質(zhì)量。

三是裝配式裝修是工業(yè)化建筑體系中的重要組成部分。裝配式裝修不是孤立體系,是工業(yè)化建筑體系中的一部分,裝配式裝修的實施與結(jié)構(gòu)體系、部品體系等都密切相關(guān)。

“裝配式裝修"具有多方面優(yōu)勢:

一是部品在工廠制作,場采用干式作業(yè),可以全面保證產(chǎn)品質(zhì)量和性能;

二是提高勞動生產(chǎn)率,縮短建設(shè)周期、節(jié)省大量人工和管理費用,降低住宅生產(chǎn)成本,綜合效益明顯;

三是采用集成部品裝配化生產(chǎn),有效解決施工生產(chǎn)的誤差和模數(shù)接口問題,可推動產(chǎn)業(yè)化技術(shù)發(fā)展與工業(yè)化生產(chǎn)和管理;

四是便于維護,降低了后期的運營維護難度,為部品全壽命期更新創(chuàng)造了可能;

五是節(jié)能環(huán)保,減少了原材料的浪費,施工的噪聲粉塵和建筑垃圾等環(huán)境污染也大為減少。

裝配式裝修非常適合具有一定數(shù)量的標準化的功能空間,因此,在量大面廣的保障性住房中實施裝配式裝修是非常理想的目標市場。住建部數(shù)據(jù)顯示,2015年全國城鎮(zhèn)保障性安居工程計劃新開工740萬套,基本建成480萬萬套。截至2015年12月,已開工783萬套,基本建成772萬套,為裝配式裝修提供了巨大的市場空間。裝配式裝修在實際工程中已經(jīng)總結(jié)了一些成功經(jīng)驗。如在北京雅世合金公寓項目中,引進日本的技術(shù)和管理,采用了結(jié)構(gòu)與內(nèi)裝分離的裝配式裝修建造方法,基本實現(xiàn)了干法施工。上海綠地南翔崴廉公寓,是以百年住宅為基礎(chǔ)的采用裝配式裝修的成功案例。在保障性住房方面,北京郭公莊一期公租房、通州馬駒橋公租房、焦化廠公租房項目,均采用了裝配式裝修技術(shù)。通過一系列的項目實踐,探索了裝配式主體結(jié)構(gòu)與裝配式裝修一體化設(shè)計、施工模式,總結(jié)了寶貴經(jīng)驗。


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