綠色建筑建造方法在裝配式建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

羅小軍

(八冶建設(shè)集團(tuán)有限公司 甘肅 金昌 737100)

我國(guó)建筑工程行業(yè)迅速發(fā)展,因工程建設(shè)活動(dòng)帶來(lái)的環(huán)境與能源負(fù)面影響也是值得引起重視的。由此綠色建筑理念應(yīng)運(yùn)而生,其具有多種核心優(yōu)勢(shì),避免工程建設(shè)造成的環(huán)境破壞和能源浪費(fèi)問(wèn)題,提倡建筑與自然和諧共處。裝配式建筑建造模式同樣是符合行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)的新型技術(shù)形式,如何將綠色建筑建造方法與裝配式建筑結(jié)構(gòu)施工過(guò)程相融合對(duì)于行業(yè)發(fā)展而言是具有現(xiàn)實(shí)意義的。

1 裝配式建筑概述

裝配式建筑與一般建造模式有顯著不同,將建筑主體結(jié)構(gòu)拆解,分別進(jìn)行預(yù)制,預(yù)制完成后再運(yùn)送到現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)一拼裝。從實(shí)際優(yōu)點(diǎn)上來(lái)分析,裝配式建筑可不受外部環(huán)境因素和溫度的影響,施工完成之后也無(wú)需漫長(zhǎng)的養(yǎng)護(hù)流程,對(duì)整體施工效率而言是具有積極促進(jìn)作用的。此外裝配式建筑將更利于質(zhì)量管理,建筑內(nèi)部空間格局劃分更為靈活,因此這種建造模式極具發(fā)展?jié)摿Α?/p>

裝配式建筑的理念已經(jīng)提出多年,但其實(shí)際應(yīng)用時(shí)間并不長(zhǎng),也僅有在最近幾年的時(shí)間才逐漸在民用建筑中大規(guī)模應(yīng)用。裝配式建筑自身是一種符合行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)的建造模式,具有質(zhì)量控制簡(jiǎn)單、材料浪費(fèi)較少的顯著優(yōu)勢(shì)。若在裝配式建筑結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中引入綠色建筑的理念,能夠最大化發(fā)揮裝配式建筑的核心優(yōu)勢(shì),同時(shí)也能減少因建造活動(dòng)帶來(lái)的能源及環(huán)境影響。在此背景下,本文展開了關(guān)于綠色建筑理念在裝備式建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用探究。

2 綠色建筑建造方法的優(yōu)勢(shì)與發(fā)展

綠色建筑同樣是一種新型建造理念,所提倡的內(nèi)涵是建筑與自然的和諧共生,踐行綠色建筑理念,也需要確保在建筑建設(shè)與使用階段具備節(jié)能環(huán)保的能力,盡可能保障使用空間的舒適性與品質(zhì)性。在過(guò)去幾十年中,因建造活動(dòng)大肆盛行,因此產(chǎn)生對(duì)環(huán)境和能源的負(fù)面影響也是值得引起重視的。在當(dāng)下環(huán)境生態(tài)狀況不佳的背景之下,我國(guó)也提出了“雙碳目標(biāo)”,各行各業(yè)均致力于節(jié)能環(huán)保[1]。

在綠色建設(shè)的理念中,提倡節(jié)約資源和環(huán)境保護(hù),避免因建造活動(dòng)產(chǎn)生的污染問(wèn)題,而這也是建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然原則。此外,綠色建筑還倡導(dǎo)著健康與高效的使用空間,在當(dāng)今人們生活水平提高的背景下,對(duì)于高品質(zhì)建筑的追求也成為了行業(yè)發(fā)展所需,從這個(gè)角度來(lái)看,綠色建筑建造方法同樣是具有應(yīng)用優(yōu)勢(shì)的[2]。

當(dāng)下綠色建筑在我國(guó)的普及率仍然不高,但從發(fā)展趨勢(shì)上來(lái)看,隨著市場(chǎng)認(rèn)知度的逐漸提高以及能源及環(huán)境從嚴(yán)管控,未來(lái)綠色建筑將會(huì)成為行業(yè)中普及的建造理念。筆者所述的裝配式建筑建造模式相比于傳統(tǒng),現(xiàn)澆混凝土建筑而言,就是一種工程質(zhì)量保障性強(qiáng)、建造過(guò)程能源浪費(fèi)少的新型建造理念。探究綠色建筑建造方法與裝配式建筑結(jié)構(gòu)施工融合也能給建筑施工企業(yè)帶去發(fā)展參考[3]。

3 綠色建筑理念在裝配式中的應(yīng)用

3.1 外墻保溫工程

外墻保溫工程是綠色建筑在踐行節(jié)能時(shí)的一種常用工程形式,但對(duì)于裝配式建筑外墻保溫具有一定的特殊做法。當(dāng)下行業(yè)內(nèi)常用的外墻保溫形式是薄抹灰體系,通過(guò)抹面砂漿提供粘接能力,對(duì)于自重較大的保溫板,還需采用錨栓輔助固定,而這種形式并不適用于裝配式建筑結(jié)構(gòu),主要是考慮到粘貼不牢靠、固定風(fēng)險(xiǎn)大的影響。當(dāng)下在裝配式建筑結(jié)構(gòu)中更為常用的外墻保溫形式,是在預(yù)制的過(guò)程中將保溫板內(nèi)嵌到結(jié)構(gòu)構(gòu)件當(dāng)中,但顯然這種施工方式也會(huì)使構(gòu)件的生產(chǎn)及運(yùn)輸過(guò)程出現(xiàn)更多質(zhì)量隱患。目前行業(yè)內(nèi)正積極探索保溫板內(nèi)帶有鋼絲網(wǎng)架的保溫體,能夠兼顧保溫能力和保溫板的穩(wěn)定性。

3.2 外窗相關(guān)工程

在裝配式建筑結(jié)構(gòu)中外窗需要在主體結(jié)構(gòu)施工完成之后單獨(dú)安裝,外窗兼顧景觀功能和圍護(hù)功能,與外窗相關(guān)的多種工程形式均能踐行建筑節(jié)能,也是綠色建筑中重點(diǎn)關(guān)注的構(gòu)件之一。

首先對(duì)于外窗的材料選擇方面,按照玻璃和窗框材料分別選擇。在裝配式建筑中,應(yīng)避免木質(zhì)窗框的選擇,因無(wú)法在主體結(jié)構(gòu)內(nèi)施工,預(yù)埋件可能會(huì)導(dǎo)致未來(lái)窗體固定不牢靠的問(wèn)題,以塑鋼窗和金屬窗框材料為主。同時(shí)考慮到節(jié)能的需求,可應(yīng)用的斷橋鋁門窗、鋁包木門窗等導(dǎo)熱系數(shù)更低且能滿足使用要求的窗框材料種類。對(duì)于玻璃的選擇,不會(huì)因裝配式建筑形式帶來(lái)特殊需要,可選取多層玻璃、高反玻璃等具有節(jié)能特性的玻璃材料。

此外與外窗相關(guān)的工程有:外窗遮陽(yáng),是較為簡(jiǎn)單的建筑節(jié)能形式,通過(guò)簡(jiǎn)單的這項(xiàng)措施,能夠避免陽(yáng)光直射使室內(nèi)環(huán)境溫度受到影響;外窗朝向的合理設(shè)計(jì),根據(jù)建筑具體需求和所處地理位置的不同,室外窗朝向合適的方向,從而有利于建筑采光和建筑通風(fēng);窗地比的確定,這是在建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中就需要確定的指標(biāo),也需要構(gòu)建在生產(chǎn)過(guò)程中預(yù)留合適尺寸的孔洞,根據(jù)建筑需求綜合確定即可。

當(dāng)下在行業(yè)內(nèi)也存在將窗體在構(gòu)件生產(chǎn)環(huán)節(jié)直接鑲嵌到構(gòu)建當(dāng)中的形式,整體質(zhì)量和安全性更好,只需在拼裝完成之后單獨(dú)安裝玻璃即可,能夠減少施工階段的工序、質(zhì)量保障更加可靠,同樣是符合綠色建筑理念的施工形式。

3.3 混凝土構(gòu)件的合理分割

在裝配式建筑中,混凝土構(gòu)件的分割問(wèn)題同樣一定程度上會(huì)影響綠色建筑的踐行。混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的分割主要受到以下幾個(gè)方面的制約:首先應(yīng)明確分割之后的構(gòu)件,能夠正常滿足工程使用要求,能否安全可靠的為建筑提供支撐;其次構(gòu)件的大小受到自身生產(chǎn)條件和運(yùn)輸條件的限制,保障裝配式構(gòu)件被分割之后尺寸的科學(xué)性與合理性,保障運(yùn)輸與使用環(huán)節(jié)能夠流暢進(jìn)行;還需注意構(gòu)件尺寸與生產(chǎn)誤差之間的關(guān)系,按誤差百分比計(jì)算,當(dāng)構(gòu)件的尺寸越小時(shí),則產(chǎn)生的誤差越大,顯然大尺寸誤差的構(gòu)件在裝配式建筑中無(wú)法正常使用;最后是質(zhì)量保障,從混凝土構(gòu)件自身的質(zhì)量角度來(lái)看,尺寸越大的構(gòu)件質(zhì)量控制難度越大,質(zhì)量隱患越多。

為了避免頻繁的構(gòu)件分割使結(jié)構(gòu)性能下降,需要盡可能的保障構(gòu)件完整性;要根據(jù)裝配式的實(shí)際需求對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行專項(xiàng)設(shè)計(jì),要明確裝配式建筑結(jié)構(gòu)形式,并不是簡(jiǎn)單的混凝土框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行分割后再拼裝的;考慮到生產(chǎn)條件和運(yùn)輸條件的制約,盡可能加大構(gòu)件尺寸,但也需確保其便于生產(chǎn)及運(yùn)輸。

此外在綠色建筑的理念中也需注重控制建筑品質(zhì),如:把控施工質(zhì)量、保障建筑安全,確保建成之后可達(dá)成設(shè)計(jì)需求這些要求同樣是綠色建筑理念中所提出的內(nèi)容,因此對(duì)于裝配式結(jié)構(gòu)的構(gòu)件合理分割也應(yīng)考慮到質(zhì)量安全的相關(guān)影響。

3.4 避免全過(guò)程的環(huán)境影響

減少因建造活動(dòng)帶來(lái)的環(huán)境影響,是綠色建筑中的核心內(nèi)涵之一,從裝配式建筑的建造全過(guò)程來(lái)看,主要的影響因素可能有:裝配式構(gòu)件在預(yù)制階段會(huì)產(chǎn)生大量的廢水和廢渣,若不進(jìn)行妥善處理,將其直接排放在環(huán)境中會(huì)影響環(huán)境保護(hù);裝配式構(gòu)件在現(xiàn)場(chǎng)安裝后,需要通過(guò)灌漿的形式使構(gòu)件之間做到可靠連接,而使用的灌漿材料若處置不當(dāng),同樣會(huì)出現(xiàn)廢料排放的問(wèn)題;裝配式建筑在施工過(guò)程中會(huì)應(yīng)用大型機(jī)械設(shè)備,而大型機(jī)械自身可能產(chǎn)生大量的碳排放,不利于環(huán)境保護(hù)目標(biāo)的完成。

在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中,可從以下幾個(gè)層面來(lái)踐行環(huán)境保護(hù)策略,避免裝配式建造過(guò)程對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的負(fù)面影響:一是對(duì)于裝配式構(gòu)件的預(yù)制環(huán)節(jié),應(yīng)在專用的預(yù)制廠內(nèi)進(jìn)行,該預(yù)制廠區(qū)要經(jīng)過(guò)專項(xiàng)設(shè)計(jì),確保給排水管路的順暢,確保產(chǎn)生的工程廢水經(jīng)處理后再排放到污水處理管網(wǎng)中,避免固體垃圾的隨意丟棄;二是在裝配式構(gòu)件灌漿材料的選擇過(guò)程中,當(dāng)下行業(yè)內(nèi)有多種新型灌漿材料,可提供多樣化的能力,若想踐行綠色建筑的相關(guān)內(nèi)容則必須對(duì)灌漿材料謹(jǐn)慎選取,在配置和使用完成后的環(huán)節(jié)也需注意廢水的排放;三是關(guān)于設(shè)備節(jié)能,盡可能選取新能源設(shè)備來(lái)代替燃油設(shè)備,避免高能耗高污染的大型機(jī)械設(shè)備在工程建造過(guò)程中的應(yīng)用。

3.5 裝配式體系的深化設(shè)計(jì)

裝配式建筑是一種自身綜合優(yōu)勢(shì)較多的建造模式,但是為了最大化的發(fā)揮其核心優(yōu)勢(shì),滿足綠色建筑理念的相關(guān)要求,在施工之前也需對(duì)深化設(shè)計(jì)工作規(guī)范開展。在綠色建筑施工理念的指導(dǎo)下,減少施工過(guò)程中的能源浪費(fèi)、減少不必要的資源投入均是響應(yīng)綠色建筑的一種形式。而對(duì)于裝配式體系的選擇也應(yīng)符合這一要求。

以一般民用住宅類建筑為例,多樣化的建筑構(gòu)造也使其承擔(dān)著不同的功能,如地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)對(duì)建筑整體的質(zhì)量和安全而言具有直接影響,當(dāng)下仍采用現(xiàn)澆混凝土施工較多,若采用裝配式的形式會(huì)投入數(shù)倍的資源才可保障工程項(xiàng)目安全使用;此外對(duì)于建筑內(nèi)的非承重結(jié)構(gòu)、部分尺寸較小的構(gòu)件采用裝配式的形式也會(huì)使資源無(wú)法得到高效利用,不符合綠色建筑的相關(guān)要求。因此合理的深化設(shè)計(jì)工作是重要的。

為了確保裝配式建筑結(jié)構(gòu),在建造過(guò)程中符合綠色建筑的相關(guān)指引,可從以下幾個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化:一是采取裝配式與現(xiàn)澆結(jié)合的形式,而非利用全裝配式建筑結(jié)構(gòu);二是對(duì)于結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的選取及性能設(shè)計(jì),盡可能的選取大跨度、大尺寸的結(jié)構(gòu)形式,即使建筑內(nèi)部空間分隔較多,也可采取現(xiàn)澆混凝土或砌塊墻來(lái)進(jìn)行分割,而非全部采用裝配式;三是要考慮各個(gè)位置結(jié)構(gòu)施工的難易程度,對(duì)于治療較為困難或施工空間狹小的位置,應(yīng)避免裝配式的設(shè)計(jì)。

3.6 材料專項(xiàng)管理

在裝配式建筑結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中,材料管理的若干問(wèn)題也會(huì)影響著綠色建筑建設(shè)目標(biāo)的達(dá)成。首先需要明確的問(wèn)題是綠色建筑提出了材料節(jié)約的需求,而裝配式建造模式相比于現(xiàn)澆混凝土建筑自身就是一種能夠節(jié)約材料的施工形式。此外為了進(jìn)一步響應(yīng)節(jié)材的相關(guān)目標(biāo),可作出以下應(yīng)用對(duì)策:①對(duì)于構(gòu)件尺寸的設(shè)計(jì)盡可能的多設(shè)置大型構(gòu)件,理論上單個(gè)構(gòu)件的尺寸越大,材料綜合利用率越高;②要確保工程項(xiàng)目在開展過(guò)程中質(zhì)量體系滿足要求,減少工程質(zhì)量低下的問(wèn)題,減少整改返修造成的材料超量;③在預(yù)制階段要注意各個(gè)組分材料的節(jié)約使用,盡可能按照構(gòu)件自身尺寸來(lái)拌合混凝土,避免混凝土拌合過(guò)多造成的浪費(fèi)問(wèn)題;④在裝配式構(gòu)件生產(chǎn)過(guò)程中,水泥和鋼筋材料都是容易被環(huán)境影響的材料種類,要對(duì)其進(jìn)行專項(xiàng)管控,避免露天放置或雨水影響造成的無(wú)法使用問(wèn)題出現(xiàn)。

從裝配式建筑的建造模式上整體分析,可以將裝配式構(gòu)件理解為工程項(xiàng)目應(yīng)用的材料。對(duì)于裝配式構(gòu)建自身的材料管控方面,需要防范潛在的材料浪費(fèi)問(wèn)題,裝配式構(gòu)件自身成本較高,單個(gè)構(gòu)件發(fā)生局部問(wèn)題也難以進(jìn)行修復(fù),需保障構(gòu)件在運(yùn)輸和現(xiàn)場(chǎng)儲(chǔ)存階段的穩(wěn)定性,吊裝過(guò)程也需利用與之配套的起重設(shè)備,減少構(gòu)件自身的破壞問(wèn)題。

4 結(jié)語(yǔ)

綠色建筑理念和裝配式建造模式,都是具有一定優(yōu)勢(shì)且符合未來(lái)發(fā)展前景的新型模式。筆者主要探究的是綠色建造方法如何與裝配式建筑相融合。綠色建筑理念涵蓋的內(nèi)容多樣化,同樣要求在裝配式建筑開展了各個(gè)階段針對(duì)綠色建筑需求進(jìn)行專項(xiàng)優(yōu)化設(shè)計(jì)。筆者所列舉的幾種具體應(yīng)用軍事立足于綠色建筑實(shí)際需求,考慮到裝配式結(jié)構(gòu)施工基礎(chǔ)上所提出的具有實(shí)用意義的解決對(duì)策。隨著行業(yè)的不斷發(fā)展以及技術(shù)革新,未來(lái)也會(huì)有更多、更先進(jìn)的技術(shù)形式被應(yīng)用到裝配式建筑的建造工作中,為促進(jìn)綠色建筑理念的普及,確保行業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。