新型裝配式建筑在建筑施工過程中的應用分析*

田碩果

(北京建工集團有限責任公司建筑工程總承包部 北京 100000)

新型裝配式建筑是一種以工業(yè)化生產(chǎn)為基礎,將建筑組件在工廠內(nèi)預制完成后,再進行現(xiàn)場裝配的建筑方式。相比傳統(tǒng)的施工方法,裝配式建筑具有工期短、質量可控、環(huán)境友好等優(yōu)勢,因此在近幾年得到了廣泛的應用和推廣。

1 新型裝配式建筑的概念與發(fā)展歷程

新型裝配式建筑是一種以工廠化生產(chǎn)方式制造建筑構件,并在現(xiàn)場進行快速組裝的建筑方法。它利用先進的設計、制造和施工技術,將建筑過程中的各個環(huán)節(jié)模塊化,實現(xiàn)了建筑構件的高度標準化和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。新型裝配式建筑起源于20世紀40年代的歐美國家,在不同國家有不同的發(fā)展歷程。

在國際上,新型裝配式建筑的發(fā)展可以追溯到二戰(zhàn)后的重建時期。由于需要快速恢復城市基礎設施和住房短缺的問題,裝配式建筑成為一種有效的解決方案。隨著科技的進步和材料的改良,新型裝配式建筑的發(fā)展逐漸成熟[1]。在我國,新型裝配式建筑的提出可以追溯到20世紀80年代初。由于人口增加、城鎮(zhèn)化進程加快和災害重建的需要,傳統(tǒng)施工方法已經(jīng)難以滿足需求。因此,中國開始引進和研發(fā)新型裝配式建筑技術,逐漸形成了一套完整的標準和規(guī)范體系,推動了該領域的快速發(fā)展。

近年來,新型裝配式建筑在中國得到了進一步地推廣和應用。政府也出臺了相關政策和支持措施,鼓勵各地采用新型裝配式建筑的方式進行城市建設和住房保障工作。而越來越多的企業(yè)和項目選擇了裝配式建筑方法,取得了顯著的成果和經(jīng)驗。

2 新型裝配式建筑在施工過程中優(yōu)勢

2.1 提高施工效率

新型裝配式建筑采用標準化、模塊化的設計和生產(chǎn)方式,實現(xiàn)了工廠化生產(chǎn)和現(xiàn)場快速組裝,大幅提升了施工效率。這種設計方式使得建筑構件可以在工廠內(nèi)進行精確制造和檢測,避免了施工現(xiàn)場的噪音、塵土等污染。同時,預制構件的生產(chǎn)可以按照計劃進行,避免了傳統(tǒng)建筑中因天氣、人力等因素造成的延誤。此外,新型裝配式建筑的現(xiàn)場組裝過程也相對簡單,可以快速完成建筑物的建設,大大縮短了施工周期。因此,相對于傳統(tǒng)建筑,新型裝配式建筑能夠節(jié)約大量的施工時間,提高施工效率和質量,同時也符合綠色建筑的要求,具有較高的可持續(xù)性[2]。

2.2 降低施工成本

新型裝配式建筑的工廠化生產(chǎn)通過實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)、數(shù)字化管理和資源共享,有效地降低了施工過程中的成本。這種生產(chǎn)方式可以大幅提高構件的精度和一致性,減少材料浪費和錯誤率,從而降低材料成本[3]。同時,工廠化生產(chǎn)可以集中管理和調(diào)度,減少施工現(xiàn)場的人員和設備需求,進一步降低人工成本和施工期間的其他費用。此外,新型裝配式建筑的施工時間大幅縮短,減少了人工成本和施工期間的其他費用,如租金、水電費等。因此,新型裝配式建筑的工廠化生產(chǎn)不僅可以提高施工效率和質量,還可以降低施工成本,提高項目的經(jīng)濟效益和社會效益。

2.3 提高建筑質量

新型裝配式建筑的模塊化設計和工廠化生產(chǎn)確保了施工過程的精度和質量控制,減少了施工中的人為因素和施工質量問題。這種設計方式使得建筑構件可以在工廠內(nèi)進行精確制造和檢測,避免了施工現(xiàn)場的誤差和不確定性。同時,工廠化生產(chǎn)也使得材料的質量得到了保障,經(jīng)過工廠審查的材料可以確保其質量和性能符合標準要求。這些措施使得新型裝配式建筑的施工質量得到了顯著提升,減少了后續(xù)維護和修復的成本和時間。因此,新型裝配式建筑在施工過程中的精度和質量控制方面具有明顯優(yōu)勢,為建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展做出了重要貢獻[4]。

2.4 減少對環(huán)境的影響

新型裝配式建筑采用了工廠化生產(chǎn),減少了對施工現(xiàn)場的噪音、污染和廢棄物的產(chǎn)生,降低了對周圍環(huán)境的影響。相較于傳統(tǒng)建筑施工,裝配式建筑主要在工廠進行預制生產(chǎn),減少了現(xiàn)場施工過程中的噪音和粉塵等污染物的產(chǎn)生。同時,工廠生產(chǎn)環(huán)境可進行相對封閉管理,能夠更好地控制、處理和減少廢棄物的排放。此外,新型裝配式建筑采用模塊化設計,減少了對原材料的需求,降低了對自然資源的壓力。因此,新型裝配式建筑通過工廠化生產(chǎn)和模塊化設計,避免了傳統(tǒng)建筑施工過程中對施工現(xiàn)場造成的噪音、污染和廢棄物等環(huán)境問題。同時,它還通過有效的材料規(guī)劃和可循環(huán)利用,提高了建筑材料的資源利用效率,為可持續(xù)發(fā)展做出了積極貢獻。

3 新型裝配式建筑施工過程中的關鍵技術

新型裝配式建筑是指將建筑的核心構件、設備和材料在工廠進行預制,然后在現(xiàn)場進行組裝安裝的建筑方式。在新型裝配式建筑施工過程中,有一些關鍵技術起到了至關重要的作用。

3.1 設計技術

新型裝配式建筑在設計階段需要進行精確的設計,包括結構設計、材料選擇和連接方式等(見圖1)。一方面,在結構設計方面,針對不同的建筑類型和用途,需要進行詳細的力學計算和結構分析,確保設計的合理性和穩(wěn)定性[5]。另一方面,在材料選擇方面,考慮預制構件的強度、耐久性和可靠性,不同的材料具有不同的特性,設計師根據(jù)具體的使用場景選擇合適的材料,包括主要的結構材料和裝飾材料。此外,還需要充分考慮材料的成本和可獲得性,以確保設計方案的可行性和經(jīng)濟性。

圖1 新型裝配式建筑的設計階段

與此同時,連接方式也是設計階段需要考慮的重要因素,預制構件之間的連接需要保證結構的穩(wěn)定性和整體的堅固性。常見的連接方式包括榫卯連接、螺栓連接、焊接連接等。設計師根據(jù)具體的情況選擇合適的連接方式,并進行詳細的計算和分析,確保連接的牢固性和可靠性。同時,在設計階段,還需要充分考慮組裝性、可運輸性和施工性,模塊化的預制構件需要能夠在工廠內(nèi)進行生產(chǎn)和組裝,并可以方便地進行運輸和現(xiàn)場組裝。因此,設計師合理安排構件的尺寸、重量和連接方式,確保構件的可組裝性和適應性。而施工性也是設計的重要考慮因素之一,充分考慮施工工藝和工期,確保建筑的按時完成。

3.2 預制技術

預制技術是新型裝配式建筑的核心技術之一,它采用工廠化生產(chǎn)的方式,提前將建筑構件在預制工廠中進行制作和加工,然后再將其運輸?shù)浆F(xiàn)場進行組裝和安裝(如圖2所示)。

圖2 裝配式建筑的安裝

在預制工廠中,模具制作是預制技術的重要環(huán)節(jié)之一,根據(jù)設計圖紙和規(guī)范要求,預制工廠制作各種形狀和尺寸的模具,以便于進行混凝土澆筑或鋼結構加工。模具的設計和制作需要考慮到構件的幾何形狀、配筋形式等因素,確保構件制作的準確性和穩(wěn)定性。在混凝土預制過程中,預制工廠要嚴格控制混凝土的配合比、攪拌均勻度和加水量等因素。先進的攪拌設備和自動化控制系統(tǒng),可以確保混凝土質量的穩(wěn)定性和可控性。混凝土澆筑時要注意充分振實和減少氣泡的產(chǎn)生,以保證混凝土的強度和密實度。對于鋼結構預制,預制工廠需要具備先進的切割、焊接和加工設備,可以根據(jù)設計要求對鋼材進行切割、彎曲和連接。同時,需要進行嚴格的質量控制,確保鋼構件尺寸的準確性和焊接接頭的可靠性。為了提高預制構件的生產(chǎn)效率和質量穩(wěn)定性,預制工廠采用高度自動化的生產(chǎn)設備,如自動攪拌機、自動涂料噴涂機、數(shù)控切割機等。這些設備可以實現(xiàn)生產(chǎn)線的流水作業(yè),大大提高生產(chǎn)效率和構件的一致性。

3.3 運輸與安裝技術

新型裝配式建筑采用組裝化施工方式,對于運輸和安裝技術的要求非常重要,在運輸過程中,需要充分考慮構件的尺寸、重量和安全性,選擇合適的運輸方式。在選擇運輸方式時,需要根據(jù)構件的特點和目的地的距離進行綜合考慮,對于小型構件或短距離運輸,可以選擇卡車運輸,方便快捷;對于大型構件或長距離運輸,可以考慮使用船舶或鐵路等方式,以確保安全和經(jīng)濟效益。同時,在運輸過程中,需要采取一系列的措施來保證構件的安全性。首先,應根據(jù)構件的形狀、重量和特殊要求,設計并使用專門的運輸支撐和固定設備,以確保構件在運輸過程中不受損壞。其次,應制定詳細的運輸方案,包括路線選擇、路況評估和交通管制等,以確保構件的順利運輸和準時到達目的地。此外,在安裝過程中,需保證構件的準確定位和連接,以確保整個建筑的穩(wěn)定性和安全性。首先,根據(jù)設計圖紙和標準要求,進行安裝方案的制定和施工組織設計,明確各個構件的安裝順序、位置和方法。其次,在安裝過程中嚴格控制構件的水平、垂直和平整度,使用專業(yè)的安裝工具和檢測設備,確保構件的精準安裝。同時,在連接處采用可靠的連接方式,如焊接、螺栓連接等,以確保構件之間的牢固連接。

3.4 連接技術

新型裝配式建筑涉及多種材料和構件的連接,因此采用有效的連接技術,以確保連接的強度和可靠性,同時考慮施工效率和成本。常見的連接技術包括焊接、螺栓連接、粘接等,每種連接方式都有其適用的場景和優(yōu)缺點。在選擇連接技術時,綜合考慮構件的材料、形狀、尺寸、受力情況等因素,以及施工條件和成本要求。例如,對于承受大荷載或重要部位的連接,可以采用焊接或高強度螺栓連接;對于快速施工或易于拆裝的連接,可以采用粘接或普通螺栓連接。通過合理選擇和應用連接技術,可以確保新型裝配式建筑的連接質量和施工效率,提高建筑的整體性能和使用壽命。

3.5 設備與工具技術

新型裝配式建筑在施工過程中需要使用一些特殊的設備和工具,如吊裝機械、安裝導軌、組裝夾具等,以完成施工任務。這些設備和工具的高效、精確和安全性能對于提高施工效率和質量至關重要。吊裝機械能夠快速、準確地將預制構件吊裝到指定位置,提高施工速度;安裝導軌能夠保證構件的精確安裝和定位,減少調(diào)整時間和誤差;組裝夾具能夠確保構件之間的連接牢固和穩(wěn)定,提高整體結構的強度和穩(wěn)定性。因此,在選擇和使用這些設備和工具時,需要確保其性能和質量符合施工要求,并進行定期維護和保養(yǎng),以保證施工的順利進行和質量的可靠保障。

新型裝配式建筑在建筑施工過程中的應用分析表明,這種建筑形式具有高效、環(huán)保和可持續(xù)性等優(yōu)點。通過標準化設計、工廠化生產(chǎn)和現(xiàn)場裝配等環(huán)節(jié)的有效配合,可以實現(xiàn)建筑的高質量和高效率。隨著技術的不斷進步和政策的不斷推動,新型裝配式建筑將在建筑行業(yè)中發(fā)揮更加重要的作用。同時加強技術創(chuàng)新和研發(fā),推動標準化和規(guī)范化發(fā)展,加強政策引導和支持等措施,以促進新型裝配式建筑的可持續(xù)發(fā)展。