装配式建筑的应用与实践

发表时间:2020/7/22   来源:《科学与技术》2020年2月第6期   作者:廖喜年
[导读] 随着我国城镇化率的提升、基础设施的完善和“一带一路”倡议的推进

         【摘要】:随着我国城镇化率的提升、基础设施的完善和“一带一路”倡议的推进,装配式建筑将会在我国建筑行业有着巨大的市场空间;本文主要针对对装配式建筑项目的应用和实践进行研究分析。敦煌文博会主场馆的总装配化率达到81.94%,是目前国内大型公共建筑装配化水平最高的;武汉市火神山医院应用了装配式建筑中的箱式结构,10天建成医院,是国内目前项目中工期最短的工程,并赢得宝贵的抗役时间;雄安市民服务中心项目采用全钢结构框架、预制墙体、集成房屋等工厂化的建筑构件,成为雄安新区第一个“鲁班奖”。实践运用:本人参建的4个项目应用了全钢结构框架、预制玻镁岩棉隔板、预制机制风管等工厂化的建筑构件,实现了工期短、施工快、效率高、质量好、物料损耗少等价值特点。
         【关键词】:装配式,建筑,应用,实践
一、装配式建筑的概念
         装配式建筑是指采用工厂统一生产构件,施工现场拼接装配而成的建筑。具有工厂化生产、装配化施工、管理信息化等特征。虽然我国装配式建筑起步晚、发展较缓,在建筑行业中所占的份额较低,但是装配式建筑绿色环保、质量可靠、缩短工期等特点对现代建筑都具有非常积极的意义。
二、装配式建筑的技术应用
         敦煌文博会场馆建设:“从设计到建成使用,仅仅8个月时间,具有经典汉唐风格大气磅礴的敦煌文博会主场馆建筑群就巍峨地屹立在了大漠之边。这不仅创造了中国的建造奇迹,更是创造了世界的建造奇迹。”中国建筑业协会会长王铁宏对敦煌文博会场馆建设做了最权威的评价。通过设计施工总承包(EPC)模式,成功实现了优化设计、缩短工期、节省投资。仅用42天即完成方案设计到土建施工三维图纸;全面采用BIM技术,设计、采购、施工在同一信息平台展示,避免“错漏碰撞”,实现复杂构件的精益制造和高效建造;全部场馆主体工程仅用104天,15万平方米的广场石材铺设仅用40天,总工期从5年压缩至8个月,项目管理成本、资金成本大幅度压缩约15%。敦煌文博会主场馆的总装配化率达到81.94%,是目前国内大型公共建筑装配化水平最高的,不仅结构工程装配化,而且机电安装和装饰装修如屋面、幕墙、木制品、石材、舞台设备等都尽可能装配化,比传统方式工期缩短50%以上。通过采用工厂化装配,文博会主场馆工程实实在在地体现了更好、更省、更快。
         武汉市火神山医院:火神山医院的建设提出了新的要求,质量要好,成本要省,快速要快,是装配式建筑的真实写照。除了基础工程部分,火神山医院的住院楼主体工程设计,采用装配式集装箱式的病房板房,在工厂生产后,在现场拼装,大大的缩短了建造速度,与此同时,土建、安装工程,同步设计,一次成型,确保了工程质量,避免了错漏碰缺等传统设计、施工的通病。火神山医院总建筑面积3.39万平方米,架设箱式板房近两千间,设床位1000张,开设重症监护病区、重症病区、普通病区,设置感染控制、检验、特诊、放射诊断等辅助科室等。从空中俯瞰,火神山两栋住院楼整体呈中间医护两边病房的“鱼骨状”布局,10天建成超3万平米装配式建筑,是国内目前项目中工期最短的工程。
         雄安市民服务中心项目: “绿色发展”理念主要在建筑材料上体现。全钢结构框架、预制墙体、集成房屋等工厂化的建筑构件在项目上大量应用,减少了现场施工作业带来的环境污染问题和损耗,提高了工作效率。雄安市民服务中心项目采用绿色装配式建造方式,大力发展装配式钢结构、模块化建筑,建筑垃圾比传统减少80%以上,构件工厂化生产,大大减少了现场湿作业,减少了施工噪音,施工工期相比传统模式缩短40%。在建设过程中综合运用BIM、CIM技术、被动式建筑、综合管廊等30多项新技术。项目还充分利用本地区丰富的地热资源,建设冷热双蓄能水池系统,实现建筑物供暖(冷)总能耗的60%以上为浅层地能。雄安市民服务中心代表着未来雄安新城建设的基本方向,是缔造智慧城市、绿色城市的缩影,具有十分重要的样板意义,并且也是雄安新区第一个“鲁班奖”项目。
三、项目的实践经验归纳分析
         装配式建筑项目实践经验:本人作为项目主要技术人员参与了福田智慧城市指挥中心、武汉市雅图净化厂房项目、湛江市纯生啤酒生产线项目和广州市南沙制药厂房净化项目等等的施工图设计和现场施工管理,并且均运用了装配式钢结构框架、预制玻镁岩棉隔板、预制机制风管等工厂化生产的装配式技术,实现了工期短、施工快、效率高、质量好、物料损耗少等价值特点。


         装配式钢结构框架技术归纳:湛江市纯生啤酒生产线项目的钢结构采用装配式钢结构框架,实现最大跨度为L=25.0m,最大层高为H=7.0m,局部办公用房为H=4.0m,局部技术夹层为H=3.0m,集中吊挂荷载F=4.0kN,最大M27高强度锚栓抗拉力设计值N=60kN,最大M27高强度锚栓抗剪力设计值N=60kN,同时,提高整体结构的承重性能和抗震性能。钢结构立柱、主梁、次梁、支架等均采用大规模工厂预制钢结构构件半成品;由经验丰富的专业钢结构工程师完成钢结构深化设计,通过专业技术团队承担钢结构生产和加工任务,经工厂大规模机械化生产流水线加工,再经专职质检员检测产品质量,采用大型运输车配送到施工现场,采用起重机和吊车等机械设备辅助施工安装。现场只需要组装半成品构件,减少现场焊接构件工序流程,提高了生产效率和施工质量,结构专业施工的工期提前50%以上,材料可拆装、可循环,回收率达到70%,体现了钢结构建筑具有“轻,快,好,省”的优点。

         预制玻镁岩棉隔板技术归纳:武汉市雅图净化厂房项目的隔断板和吊顶采用工厂预制装配式隔板,即为100mm厚和50mm厚的复合玻镁岩棉夹芯钢板;施工图设计采用隔板宽度模数为w=1170mm(卷材w=1250mm,两面加工翻折2*40mm)进行排版和拼装,施工图与实际施工误差要求高,一般≤5mm,施工定位采用高精度红外线水平仪。车间洁净室吊顶及隔断板的室内面为316不锈钢板,室外面为彩钢板,技术夹层面为彩钢板;车间吊顶高度4.0m,通道区域吊顶高度2.8m,技术夹层3m,总高度为7.0m。对参观走廊面的整个面设置工厂预制装配式不锈钢玻璃幕墙,由玻璃厂商预制加工,不锈钢窗框和玻璃为成品窗一体式外挂安装,并与钢结构承重架紧密连接。其余2.0m以内的观察窗和门均采用铝合金半成品玻璃窗和半成品钢板门,根据施工图,嵌入式安装。为防止室内的水外漏,沿彩钢板隔断线制作预埋件防水槽和防水高分子沥青防水带,彩钢板隔断均设立在防水槽上。
         预制机制风管技术归纳:广州市南沙制药净化厂房项目净化空调系统中的风管、风阀、风口等均采用SUS304不锈钢制作,为保证质量和工期,采用工厂预制机制风管,现场只需安装和密封,减少现场制作风管工序流程。施工图设计采用风管模数为W=1130mm(卷材w=1250mm,双面法兰翻折2*60mm)进行排版和拼装,施工图与实际施工误差要求高,一般不超过±5mm,施工定位采用高精度红外线水平仪。工厂制作半成品风管分成标准风管和异形风管制作,异形风管的施工图还需要设计人员驻场复核现场尺寸,并进行大样图细化,形成设计人员驻场设计和工厂生产下料人员的无缝对接。工厂预制机制风管量占总风管量80%以上,空调管道安装工艺段工期提前50%,同时,工厂预制机制风管制作工艺和流程都有专业技术人员的严格把关和检测,有效的保证了半成品的质量。
         装配式建筑幕墙技术归纳:福田智慧城市指挥中心外立面采用铝塑板玻璃幕墙,施工图设计采用幕墙模数为L=2440mm,W=1220mm进行排版和拼装,实际施工误差要求高,依据《玻璃幕墙施工技术规范》要求,其整幅水平标高偏差≤5mm,利用激光铅垂仪和经纬仪进行双向正交校核定位,幕墙支座水平线上的每个支点还需要利用水平仪检查其准确性。幕墙抗风压为4级,2.5≤P3<3(Kpa),且P3≥幕墙风荷载标准值Wk=1.4;气密性能为4级,qL/qA≤0.5;水密性能为3级,1000≤△P<1500。防火安全性能为A2等级,施工安装进行建筑材料和制品的不燃性实验。装配式铝塑板玻璃幕墙具有轻量化的材质,减少了建筑的负荷,防水、防污、防腐蚀性能优良,色彩的多样性及可以组合加工成不同的外观形状,较高的性能价格比,易于安装,易于维护,使用寿命长等优点。实现了采用工厂化加工、机械化安装,缩短了施工周期,保证了工程质量。

         装配式项目的总结分析:通过以上装配式建筑项目的应用与实践,总结分析出如下5个特点:
1、效率高:大量的建筑部品由车间生产加工完成各种建筑建筑构件,项目优化后装配化施工可达70%以上。
2、进度快:现场大量的装配作业比原始现浇作用量大幅度减少,施工进度可提高30%以上。
3、损耗低:采用建筑、装修一体化设计、施工同步进行,减少现场废料15%以上。
4、品质精良:设计的标准化和管理的信息化,构件标准化,质量品质化,配合工厂的数字化,相应的构件成本低;虽然管理成本相对较高,但是整个装配式建筑的性价比高。
5、绿色环保:符合环保低碳、符合绿色建筑的要求。
         装配式建筑改变的不仅仅是传统的建造方式,而是改变整个建造业未来的发展模式,使之更加符合建筑业转型升级的需求和可持续发展的战略目标。
【参考文献】:
[1]吴远航.《装配式建筑构件设计与现场施工研究》[J].砖瓦世界,2020,5(10):28-81.
[2]李勇.《浅谈预制装配式建筑发展与应用》[J].建筑工程技术与设计,2019,12(36):3980.
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