淺談裝配式混凝土建筑的發(fā)展

宋柯賢　王天鵬　賈其萃　馬子昌

摘要：裝配式混凝土建筑由于具有施工快、污染小、質(zhì)量高等特點(diǎn)受到了市場(chǎng)的青睞，同時(shí)近年來(lái)也在國(guó)家政策的扶持下得到了迅猛的發(fā)展。但在中國(guó)，其仍處于發(fā)展階段，相關(guān)體系還不夠完善，存在著諸多問(wèn)題。主要闡述了中國(guó)裝配式混凝土的現(xiàn)狀與相關(guān)建議。

關(guān)鍵詞：裝配式混凝土建筑;建筑行業(yè);混凝土;屋蓋

中圖分類號(hào)：TU741

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI： 10.15913/j.cnki.kjycx.2019.11.027

1 前言

近年來(lái)，中國(guó)建筑業(yè)深化改革不斷推進(jìn)，裝配式混凝土建筑由于具有高效減排、綠色低碳、構(gòu)件生產(chǎn)質(zhì)量高、大大減少了勞動(dòng)力等特點(diǎn)，不僅可以滿足中國(guó)宏觀政策的要求，也在中國(guó)建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的道路上助力前行。雖然在其推進(jìn)過(guò)程中，相比于歐美國(guó)家、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家，中國(guó)的裝配式混凝土建筑還處于初步發(fā)展階段，產(chǎn)業(yè)化水平較低，因此還需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步研究。

2 國(guó)內(nèi)外裝配式混凝土建筑發(fā)展?fàn)顩r

2.1 國(guó)外發(fā)展概況

以美國(guó)和加拿大[1]為代表的北美國(guó)家在20世紀(jì)20年代開(kāi)始著眼于預(yù)制混凝土的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用。到20世紀(jì)中葉，預(yù)制混凝土技術(shù)已經(jīng)大規(guī)模使用，使其充分發(fā)揮了施工快、質(zhì)量?jī)?yōu)、環(huán)境友好等優(yōu)勢(shì)。此外，在美國(guó)與加拿大，相關(guān)預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)也已十分成熟。

歐洲[2]國(guó)家的裝配式混凝土建筑的發(fā)展也經(jīng)歷了時(shí)間的考驗(yàn)，在技術(shù)上積累了大量的經(jīng)驗(yàn)。尤其是北歐國(guó)家，更注重設(shè)計(jì)、材料、工藝與施工的完美結(jié)合。此外，歐洲國(guó)家的裝配式混凝土結(jié)構(gòu)與可持續(xù)的理念相結(jié)合得更早，并且形成了一定的理論體系。

從亞洲來(lái)看，日本[3]在二戰(zhàn)之后到20世紀(jì)末，裝配式混凝土建筑急速發(fā)展。此外，日本的許多裝配式混凝土建筑應(yīng)用震區(qū)，該技術(shù)也達(dá)到了世界一流水平。日本有關(guān)裝配式建筑的規(guī)范體系也已相當(dāng)完備，具有很高的水平。

2.2 國(guó)內(nèi)發(fā)展概況

20世紀(jì)五六十年代，裝配式建筑進(jìn)入中國(guó)，并在部分地區(qū)展開(kāi)應(yīng)用。但由于種種原因，裝配式建筑在中國(guó)的發(fā)展停滯了一段時(shí)間?！笆濉敝?，隨著“建筑工業(yè)化、住宅產(chǎn)業(yè)化”的不斷發(fā)展，國(guó)內(nèi)眾多學(xué)者開(kāi)展了預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的研究工作，裝配式混凝土結(jié)構(gòu)在中國(guó)的應(yīng)用開(kāi)始走出低谷，并呈上升趨勢(shì)，在實(shí)際工程中大量應(yīng)用，取得了不錯(cuò)的效果，相關(guān)規(guī)范也在不斷完善。

3 裝配式混凝土建筑優(yōu)點(diǎn)

3.1 構(gòu)件質(zhì)量好

裝配式混凝土建筑的構(gòu)件主要有預(yù)制梁、預(yù)制屋蓋、預(yù)制剪力墻、預(yù)制柱、預(yù)制屋面板、預(yù)制陽(yáng)臺(tái)、預(yù)制樓梯等。預(yù)制構(gòu)件均在工廠大批量生產(chǎn)加工，且預(yù)制構(gòu)件在原材料的選取，混凝土澆筑、養(yǎng)護(hù)等環(huán)節(jié)都有嚴(yán)格的質(zhì)量管理制度，在構(gòu)件出廠前，還會(huì)進(jìn)行質(zhì)量抽查，以保證預(yù)制構(gòu)件的質(zhì)量。

3.2 施工周期短

裝配式混凝土預(yù)制構(gòu)件在工廠預(yù)制[4]成之后運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝，極大程度地縮減了施工復(fù)雜環(huán)節(jié)。此外，傳統(tǒng)施工中，不同季節(jié)的溫度對(duì)施工質(zhì)量的影響很大，而采用預(yù)制構(gòu)件則能避免溫度問(wèn)題對(duì)構(gòu)件的澆筑、養(yǎng)護(hù)、拆模等造成影響，不僅能夠保證工期，減少施工人員的數(shù)量，還能保證構(gòu)件的質(zhì)量，提高施工的效率。

3.3 施工精度高

裝配式混凝土建筑在現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，通常會(huì)與BIM[s]技術(shù)相結(jié)合。BIM技術(shù)能夠預(yù)先模擬出全施工過(guò)程，保證施工方案的合理性，盡可能地減少在施工過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，完善施工方案。在施工過(guò)程中，BIM技術(shù)可以輔助施工人員進(jìn)行施工定點(diǎn)，保證施工的精度，極大地輔助了人員施工。

3.4 環(huán)境影響小

傳統(tǒng)的施工作業(yè)中，其建筑材料均在現(xiàn)場(chǎng)堆放，很容易對(duì)周圍的環(huán)境造成不良影響。而裝配式混凝土建筑則減少了現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，這使得揚(yáng)塵、噪聲和廢棄物的排放也得到了減少，對(duì)周圍環(huán)境的影響降低，是一項(xiàng)環(huán)境友好型工程。其與傳統(tǒng)施工相比，用水量[6]只有傳統(tǒng)施工的40%，木材的用量更是只有傳統(tǒng)施工的20%。同時(shí)，也大大減少了建筑垃圾。

4 裝配式混凝土建筑發(fā)展的制約條件

4.1 技術(shù)體系不成熟

裝配式混凝土構(gòu)件全部在工廠中生產(chǎn)[7-10]，而工廠機(jī)器加工專業(yè)化的管理和機(jī)械操作水平較低，這使得加工時(shí)的精度有時(shí)會(huì)出現(xiàn)偏差，這也是現(xiàn)階段預(yù)制構(gòu)件工廠普遍存在的問(wèn)題，進(jìn)而導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)不能有效完成拼裝，降低了施工質(zhì)量。此外，預(yù)制混凝土構(gòu)件之間連接節(jié)點(diǎn)的密實(shí)性也難以得到保證。預(yù)制構(gòu)件之間通常采用灌漿套筒進(jìn)行連接，而灌漿后其內(nèi)部的密實(shí)性存在很大的問(wèn)題，現(xiàn)有的無(wú)損檢測(cè)法操作起來(lái)十分復(fù)雜，不適合在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行操作。密實(shí)度難以保證，極大程度上影響了建筑的安全性。

不同的地域?qū)τ谘b配施工有不同的要求，而中國(guó)目前沒(méi)有一套可應(yīng)對(duì)不同地區(qū)、構(gòu)造情況的施工體系。這使得裝配式混凝土結(jié)構(gòu)因地制宜能力差，嚴(yán)重阻礙了其發(fā)展。

4.2 建造成本高

裝配式混凝土建筑在前期進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件的預(yù)制時(shí)，企業(yè)需要投入大量的資金在預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)廠上。此外，預(yù)制混凝土構(gòu)件由于規(guī)格的不統(tǒng)一性，導(dǎo)致模板的利用率低，空間占用率高，這都提高了構(gòu)件的生產(chǎn)成本。而中國(guó)目前對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)制構(gòu)件的規(guī)格要求沒(méi)有相關(guān)的規(guī)范，這也導(dǎo)致了預(yù)制構(gòu)件無(wú)法進(jìn)行大批量生產(chǎn)，使其成本反而會(huì)高于現(xiàn)澆的混凝土建筑，從而使得很多企業(yè)不會(huì)采用裝配式混凝土建筑。

4.3 施工水平有待提高

裝配式混凝土結(jié)構(gòu)雖然有施工高效的優(yōu)點(diǎn)，但其對(duì)于施工的工藝也有極高的要求。目前，施工人員水平參差不齊，而裝配式結(jié)構(gòu)的施工是需要進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)才可進(jìn)行操作，尤其是預(yù)制構(gòu)件節(jié)點(diǎn)的連接施工，更是需要技術(shù)嫻熟的工人進(jìn)行操作。但是現(xiàn)階段施工人員的培訓(xùn)還不太到位，培訓(xùn)的方法還不夠成熟，施工人員的操作水平不達(dá)標(biāo)，對(duì)于結(jié)構(gòu)安全性的影響巨大。

5 推進(jìn)裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展措施

5.1 技術(shù)體系方面

加快裝配式混凝土建筑的通用體系和專用體系研究，使其能夠因地制宜，滿足不同狀況下的需求。同時(shí)應(yīng)采用BIM技術(shù)輔助設(shè)計(jì)與施工，反復(fù)改進(jìn)，最終達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化水平。通過(guò)BIM技術(shù)能夠提前劃分模塊，盡可能多地尋找標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件，降低成本。在模板的建造上，可以對(duì)3D打印技術(shù)進(jìn)行融合，提高模板的精度，以保證現(xiàn)場(chǎng)施工的質(zhì)量。同時(shí)，也極大地縮短了開(kāi)模周期，提高了材料利用率。

5.2 建造成本方面

國(guó)家應(yīng)當(dāng)對(duì)裝配式構(gòu)件廠進(jìn)行規(guī)劃，包括廠址、服務(wù)范圍、交通情況等，以保證構(gòu)件廠能夠滿足不同區(qū)域的需求。部分裝配式混凝土公寓應(yīng)有一套較為詳盡的模板，這能夠極大地提高模板的利用率，從而提高生產(chǎn)速度、降低成本。此外，預(yù)制構(gòu)件廠之間也應(yīng)搭建平臺(tái)進(jìn)行交流，以保證不同廠家的構(gòu)件之間能夠有一定的相容性。在預(yù)制構(gòu)件的運(yùn)輸上，也要做出一定的改進(jìn)來(lái)保證構(gòu)件的安全性，減少損壞量。

5.3 施工水平方面

施工企業(yè)需要建立和健全人才培養(yǎng)機(jī)制，培養(yǎng)一批施工水平高的施工人員，并且要定時(shí)開(kāi)展技術(shù)考核，不斷地學(xué)習(xí)新技術(shù);要成立施工小組，進(jìn)行新老幫扶，加大施工班子的建設(shè)力度;進(jìn)行定期考核整改，施工小組間也要相互學(xué)習(xí)，提高施工水平;企業(yè)還應(yīng)當(dāng)與研究院一同加大新技術(shù)的研發(fā)力度，以解決目前施工中常遇見(jiàn)的問(wèn)題，降低施工難度，方便施工，提高施工的質(zhì)量。

6 結(jié)論

綜上所述，在中國(guó)裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展上，雖然已經(jīng)取得了一定的進(jìn)步，但還是面臨著諸多的問(wèn)題?，F(xiàn)階段是中國(guó)建筑行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵期，裝配式混凝土結(jié)構(gòu)作為傳統(tǒng)建筑業(yè)，正在向綠色建筑業(yè)轉(zhuǎn)型，應(yīng)加大對(duì)裝配式混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)展的支持，攻克難題。這不僅僅是推廣裝配式混凝土建筑的需求，更在施工效率的保證、綠色低碳的生產(chǎn)、新時(shí)代生產(chǎn)方式的崛起上具有劃時(shí)代的意義。

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