鋁合金裝配式建筑的發(fā)展前景與應(yīng)用

張 爽 楊 明 孫禮莊 王洪卓 曹志賢 李學(xué)臣

（遼寧忠旺集團有限公司，遼寧 遼陽111003）

鋁合金作為一種常見的有色金屬材料，具有強度高、易加工，耐腐蝕等特點，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)電子，交通運輸、建筑結(jié)構(gòu)等重要領(lǐng)域。在傳統(tǒng)建筑領(lǐng)域，混凝土、鋼材等建筑材料存在耐久性不佳、力學(xué)性能差，自身重量大等缺陷[1]。近年來，鋁合金作為建筑領(lǐng)域的綠色材料得到了廣泛應(yīng)用[2]。

1 裝配式建筑的定義及發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 裝配式建筑的定義。裝配式建筑是將預(yù)制的建筑構(gòu)件，運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，在現(xiàn)場完成房屋構(gòu)件的裝配建造工作。裝配式建筑與以往澆筑式建筑相比具有以下優(yōu)勢：首先，住宅的建造與裝修實現(xiàn)一體化，房屋的設(shè)計、施工與建造可同步進行。其次，由于房屋構(gòu)件在工廠中已經(jīng)制作完成，現(xiàn)場進行吊裝拼接作業(yè)即可，受外界環(huán)境影響較小，施工效率更高，縮短了建造工期。最后，裝配式建筑適應(yīng)綠色建筑的發(fā)展要求，減少了施工過程中渣土、淤泥及其他廢棄物的排放，降低了建造過程中有害氣體和粉塵的排放，促進建筑行業(yè)走綠色、可持續(xù)發(fā)展之路。

1.2 裝配式建筑的分類

（1）裝配式輕鋼結(jié)構(gòu)。裝配式輕鋼房屋自重輕，構(gòu)件截面面積小，相較于傳統(tǒng)混凝土建筑增加了房屋的使用面積，采用整體式框架設(shè)計的輕鋼結(jié)構(gòu)，在遭遇地震強烈晃動時，房屋結(jié)構(gòu)不會完全垮塌，抗震性能優(yōu)異[3]。輕鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用范圍廣泛，適用于民用住宅、別墅酒店、度假山莊等，以及建筑的屋頂加層、平頂改坡頂?shù)?，但輕鋼結(jié)構(gòu)的耐腐蝕性能較差，輕鋼構(gòu)件表面易生銹，需要不定期的維護檢查，且鋼材的耐久性也不如混凝土結(jié)構(gòu)。

（2）預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)?；炷令A(yù)制件在建筑領(lǐng)域也稱為了PC 構(gòu)件，是建筑的主要承重、受力部分。PC 構(gòu)件經(jīng)過現(xiàn)場裝配，組合成預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)[3]。與傳統(tǒng)澆筑式混凝土結(jié)構(gòu)的施工方式不同，PC 構(gòu)件在工廠生產(chǎn)線就已制作完成，這種結(jié)構(gòu)有利于建筑企業(yè)提高生產(chǎn)效率，減少施工過程中對周邊環(huán)境的負(fù)面影響。

（3）可移動式房屋?？梢苿邮椒课菔且詥蝹€箱體為基本單元，將房屋各組成部分劃分為不同的功能模塊，用標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、模塊化的生產(chǎn)模式，實現(xiàn)房屋單元的結(jié)構(gòu)建造，再按不同的功能與用途，搭建成不同風(fēng)格的建筑產(chǎn)品。市場上的可移動式房屋多采用閑置的集裝箱進行改裝，集裝箱自身重量大，且需要整體運輸。利用集裝箱改裝的可移動式房屋，其居住熱舒適性也較差。

1.3 國外裝配式建筑的發(fā)展

（1）美國。進入21 世紀(jì)，裝配式建筑的發(fā)展進入了嶄新的階段，世界主要發(fā)達國家十分重視建筑產(chǎn)品的預(yù)制化、通用化以及建造過程的產(chǎn)業(yè)化。美國在裝配式建筑領(lǐng)域起步早，發(fā)展快，在相關(guān)領(lǐng)域積累了豐富的經(jīng)驗，形成了特色鮮明的裝配式建筑產(chǎn)業(yè)鏈。目前，美國國內(nèi)的裝配式建筑占比達90%，是建筑裝配化應(yīng)用最廣泛的國家之一，大型建筑企業(yè)及行業(yè)協(xié)會通過建立伙伴關(guān)系、兼并收購等多種方式，擴大企業(yè)規(guī)模，從而降低生產(chǎn)成本。美國在中、小城鎮(zhèn)中多采用鋼、木結(jié)構(gòu)的裝配式建筑，企業(yè)十分重視住宅產(chǎn)品的舒適性，強調(diào)個性化設(shè)計，通常不以毛坯房的形式交付客戶[4、5]，大城市的裝配式建筑多采用裝配式鋼結(jié)構(gòu)或預(yù)制式混凝土結(jié)構(gòu)，在提高建筑構(gòu)件通用性的同時，也減少了項目建造時間。

（2）德國。住宅產(chǎn)業(yè)化是戰(zhàn)后德國為應(yīng)對國內(nèi)住宅緊缺所采取的重要舉措，為德國國內(nèi)住宅的大規(guī)模興建鋪平了道路。進入21 世紀(jì)，隨著產(chǎn)業(yè)化技術(shù)的進一步提高，德國房屋的產(chǎn)業(yè)化建造水平已經(jīng)相當(dāng)成熟[6]。建筑企業(yè)會根據(jù)項目的特點及客戶的不同需求，采用相應(yīng)的施工方式，將預(yù)制構(gòu)件搭建體系與現(xiàn)場澆筑體系、鋼混結(jié)構(gòu)體系相結(jié)合，不盲目要求住宅裝配率。尋求項目的經(jīng)濟性、實用性和環(huán)保性的綜合平衡。

（3）日本。世紀(jì)60 年代，日本國內(nèi)提出裝配式住宅的設(shè)計理念，其建筑企業(yè)多采用標(biāo)準(zhǔn)化、工廠化的建造方式來提高生產(chǎn)效率；且住宅內(nèi)部結(jié)構(gòu)可變，用以滿足不同消費者的多樣化需求[7]。日本的土地資源稀缺，人口密集，其建筑企業(yè)也十分重視住宅構(gòu)件的配套化生產(chǎn)。與此同時，日本政府通過制定相關(guān)的法律法規(guī)，來保證建筑構(gòu)件及材料的產(chǎn)品質(zhì)量，具體措施包括：推動裝配式建筑發(fā)展主要技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，建立優(yōu)良住宅部品（BL）認(rèn)定制度以及住宅性能認(rèn)證制度，為促進其國內(nèi)建筑領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展，實行住宅技術(shù)方案競賽制度，這些政策的實施有力的推動了日本裝配式建筑的健康發(fā)展。

2 鋁合金裝配式建筑的發(fā)展優(yōu)勢

2.1 國家政策

按照建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的發(fā)展要求，中央及各地方政府十分重視建筑行業(yè)的技術(shù)進步和健康發(fā)展，出臺一系列關(guān)于推進裝配式建筑的實施意見及辦法，2016 年9 月國務(wù)院常委會審議通過了《關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見》，為我國裝配式建筑的發(fā)展提出了指導(dǎo)目標(biāo)和方案。

2017 年9 月遼寧省政府出臺《關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的實施意見》,提出要大力推廣適合企業(yè)工廠化生產(chǎn)的新型裝配式建筑，裝配式建筑占比要逐年提高，每年提高比例不低于3%。力爭到2025 年裝配式建筑占當(dāng)年全省新建建筑面積比例要達到35%以上，并對省內(nèi)各主要城市新開工項目中裝配式建筑所占比例做出了明確部署。

2018 年住房城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布關(guān)于征求行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《裝配式住宅建筑檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（征求意見稿）》意見的函，對國內(nèi)裝配式建筑施工質(zhì)量的檢測進行了詳細(xì)規(guī)定。

2.2 鋁合金裝配式建筑優(yōu)勢

（1）符合綠色環(huán)保的發(fā)展理念。鋁合金型材具有優(yōu)良的耐腐蝕性，不需除銹，適用多種表面處理方式，節(jié)約后期人工維護成本，也避免了噴漆防腐作業(yè)對周圍環(huán)境可能造成的危害，鋁也是一種可循環(huán)利用的礦產(chǎn)資源，可重復(fù)率遠(yuǎn)高于鋼鐵產(chǎn)品，回收冶煉廢鋁在加工成本比冶煉鋁更便宜，并且污染較小，符合綠色建材的發(fā)展要求。

（2）應(yīng)用范圍廣，樣式美觀。鋁的密度大約是鋼材密度的三分之一，添加合金元素的鋁合金型材強度高、可塑性好。在建筑設(shè)計上，通過對型材斷面的周密設(shè)計，鋁合金型材可直接加工成建筑結(jié)構(gòu)所需要的斷面形狀，簡化了建筑用鋁型材的生產(chǎn)工藝、縮短了生產(chǎn)周期。隨著模具研發(fā)水平以及擠壓工藝的快速發(fā)展，建筑用鋁型材的生產(chǎn)，日趨自動化、精密化、專業(yè)化，可以滿足不同品種、規(guī)格、用途的建筑用構(gòu)件的生產(chǎn)要求，鋁合金型材將會更廣泛應(yīng)用到裝配式建筑領(lǐng)域。

（3）經(jīng)濟效益優(yōu)勢突出。鋁合金裝配式建筑在滿足產(chǎn)品造型美觀，符合綠色發(fā)展理念之外，被廣泛應(yīng)用的另一重要原因，是其經(jīng)濟效益優(yōu)勢明顯。鋁合金裝配式建筑雖然在前期的投資較高，但相對于鋼鐵以及混凝土材料，鋁合金產(chǎn)品的周轉(zhuǎn)次數(shù)多，后期維護和保養(yǎng)的費用少。

（4）便于工業(yè)化生產(chǎn)。鋁合金型材的生產(chǎn)工藝主要采用擠壓法，加工效率高、生產(chǎn)周期較短，同時鋁合金裝配式建筑采用模塊化的設(shè)計思想，在工廠內(nèi)制造可通用化的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，運輸?shù)浆F(xiàn)場后，完成建筑單元的組合裝配，根據(jù)設(shè)計方案不同，采用不同的節(jié)點連接方式縮短了項目完成時間。

3 結(jié)論

隨著建筑技術(shù)的日益發(fā)展，國內(nèi)已陸續(xù)建成多個大、中型鋁合金結(jié)構(gòu)建筑，為新型鋁合金裝配式建筑的開發(fā)應(yīng)用提供了寶貴經(jīng)驗。在綠色發(fā)展理念備受關(guān)注的今天，鋁合金裝配式建筑作為一種節(jié)約資源，可重復(fù)利用的綠色建筑，迎來了前所未有的發(fā)展機遇，必將擁有廣闊的發(fā)展前景。