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摘要:由于城市化进程的提高,建筑领域的发展及技术水平不断提升,加之环境污染及资源浪费问题的影响,传统建筑体系存在的环保性差的缺陷逐渐暴露,绿色装配式钢结构,开始成为了建筑体系的主要类型。与传统体系相比,该体系在施工质量、施工效率等方面,均具有显著的优势。将其应用到各类建筑体系的设计与开发中,是建筑领域未来发展的主要趋势。
关键词:装配式建筑;结构体系;应用;发展
1、装配式建筑机构体系概述
1.1装配式建筑的结构体系
1.1.1混凝土结构体系
混凝土结构作为目前建筑中使用最为广泛的结构,装配式建筑同样可以使用混凝土结构体系,通过工厂进行预制化生产,可以满足现场的机械化拼装需要。特别是建筑在向高层发展的前提下,装配式建筑拥有的优势将更加明显。具体来分,采用混凝土结构的装配式建筑有如下两大类:通用结构体系和专用结构体系。通用结构体系和现浇结构相同,大致可分为框架结构、剪力墙结构和框架-剪力墙结构等。而专用结构体系是随着建筑的性能要求、功能要求逐渐增多情况下所发展起来的定制结构形式。
1.1.2轻钢结构体系
轻钢结构具备质轻而强度高的特点,在国外被认为是木材的理想替代品。轻钢结构多使用厚度极薄的压型材料,例如钢材使用的是厚度仅为0.5毫米~1毫米的鍍锌钢板,可以方便地建造出多层建筑。与传统的木结构不同,轻钢结构连接节点的方式为螺栓或高强螺栓,而木结构连接节点的方式多为钉子和榫卯。众所周知,轻钢结构拥有诸多优点,主要集中在以下几点:一是强度高自重轻,所以使用轻钢结构体系的建筑一般自重较小;二是空间分割灵活,由于轻钢可以按照需求加工成特定的形状和大小,可以扩大建筑的开间,便于空间灵活的分割和组合;三是工程质量高,由于事先在工厂预制,所以现场施工作业相对于现浇减少很多,不易受外界恶劣施工环境的影响等。当然,轻钢结构也存在若干缺陷,一是耐火性较差,当建筑失火温度上升时,钢材在高温下承载力会迅速下降,导致结构破坏;二是耐腐蚀性差,由于钢材是金属,需注意养护,防止外界腐蚀,和混凝土结构相比后期的养护成本较高;三是钢结构住宅规范还不够完善,中国虽然地大物博,具有丰富的品种及充足的钢材产量等优势,但是钢结构住宅规范的不完善,成熟完善的技术体系的欠缺,都造成了我国钢结构工业化水平、劳动生产率和住宅综合质量的低下的结果,致使装配式钢结构住宅的进程较为缓慢。在工业化水平和结构质量上还有很大的提升空间,产业化的发展还有很长的路要走。
1.2装配式建筑的优势
1.2.1减少资源浪费
装配式建筑所需的构件事先都在工厂预制好,对于同一规格的预制构件可以批量生产,类似流水线的生产方式有很大的好处,生产模具和机器都可以循环使用,大大降低生产成本的同时可以提高效率。
1.2.2降低环境负荷
由于装配式建筑大部分的工序在预制厂就已经完成了,所以现场作业量大大降低,同时减少了因现场施工而造成的建筑垃圾;与此同时,现场湿作业引起的噪音、污染、废水对于装配式建筑都不会出现,将施工对周围环境的影响降到最低。例如在建筑材料的运输和装卸过程中,传统的现浇施工会产生很大的扬尘污染,混凝土泵会产生很大的噪声污染,而这些对装配式建筑都不是问题,因为装配式建筑施工效率高,只需现场拼装,基本不需要夜间施工,可有效减小光污染。总的来说,装配式施工方式较传统的施工方法将大大降低环境的负荷。
1.2.3缩短施工周期
传统的现浇施工方法,完成一层的主体结构施工通常需要三到五天,而且其他专业施工与主体结构是分开的,所以通常需要七天才能真正完成一层的施工。除此之外,现场的施工必须完全遵循自下到上的串联工序,而装配式的预制件都在工厂生产,是并联式的生产方式,可以同时生产不同楼层的同一类型构件,构件养护完成后只需运输至现场拼装即可,所以在施工速度上将大大提高。通常来讲,装配式建筑施工速度一层只需要一天的时间,而加上配套工程后实际需要的时间大概在三到四天。
2、预制装配式建筑的设计要点
2.1技术策划
技术策划在预制装配式建筑中占据着十分重要的地位,为了确保能够得到最佳的技术实施方案,设计单位在进行设计之前必须要详细的了解建筑项目的成本限额、项目定位、产业化目标等内容,以确保预制构件的规范化和标准化。
2.2方案设计
方案设计要密切配合技术策划,方案设计中要坚持多组合、少规格的预制构件设计原则,实现预制装配式建筑设计的系统化和标准化。在户型设计合理的情况下,方案设计中可充分体现个性化和多样化的装配方案,并促成结构的模块化标准化设计,便于预制构件的生产。
2.3施工图设计和构件加工图设计
在进行施工图设计时需要结合设备设施、预制构件等设计参数,设计过程中要全面考虑相关设备的预埋预留要求,优化连接节点的隔声、防火和防水设计。
构件加工图设计要根据项目的需求,明确预制构件的类型和尺寸,设计过程中要精准定位机电管线和预制构件门窗洞口和临时设施安装孔、吊钩的预埋预留。
2.4预制构件设计
预制构件设计要坚持模数化、标准化原则,构件类型要精简,最大限度实现构建的精准化和标准化,这样可以有效的节约工程成本。预制装备式建筑中的降板、异形、开洞等部位可以采用现浇施工方式。对于尺寸较大的预制构件,需适当的增加预埋吊点和构建的脱模数量。非承重内墙可以选择承重较轻且便于安装的隔墙板。
3、装配式建筑的发展前景
与传统施工方式相比,装配式建筑的优势十分突出,具体表现在以下几个方面:
3.1可有效缩短施工周期,大大提高了施工的效率。
3.2受气候环境影响小,打破了雨雪等恶劣天气对施工的限制。
3.3结构稳定性强。装配式建筑所选用的材料多为高强度材料,不但能够降低建筑结构的自重,还能使各个部件的连接更加的牢靠。
3.4节能环保。装配式建筑的构件采用批量生产的模式,与单独建造相比,该模式的能耗较小,且能够有效的节约资源,降低成本。
3.5减少建筑物的结构病害。装配式建筑结构所选用的构件在出厂时均经过了严格的质量检测,与浇筑式混凝土绑定后可有效减少结构病害的产生。
结束语
研究发现,绿色装配式建筑体系的可应用范围较广,且应用价值较高。在社会及国家对可持续发展问题重视程度逐渐提升的今天,建筑企业应积极加大科研投入,提高自身的技术水平,将绿色装配式钢结构,应用到建筑的楼梯与楼板等结构的施工中,降低施工材料的浪费率,提高施工质量,以满足国家及人民的需求。在未来,建筑领域应将该体系拓展应用到更多类型建筑的施工中,以使其价值得到更加充分的体现。
参考文献:
[1]孙晨晓,李旭强.绿色装配式钢结构建筑体系研究与应用[J].住宅与房地产,2017,(15):233.
[2]郝际平,孙晓岭,薛强,等.绿色装配式钢结构建筑体系研究与应用[J].工程力学,2017,34(1):1-13.
[3]本刊讯.贵阳开阳将建绿色装配式钢结构产业园[J].墙材革新与建筑节能,2016,(9):27.
关键词:装配式建筑;结构体系;应用;发展
1、装配式建筑机构体系概述
1.1装配式建筑的结构体系
1.1.1混凝土结构体系
混凝土结构作为目前建筑中使用最为广泛的结构,装配式建筑同样可以使用混凝土结构体系,通过工厂进行预制化生产,可以满足现场的机械化拼装需要。特别是建筑在向高层发展的前提下,装配式建筑拥有的优势将更加明显。具体来分,采用混凝土结构的装配式建筑有如下两大类:通用结构体系和专用结构体系。通用结构体系和现浇结构相同,大致可分为框架结构、剪力墙结构和框架-剪力墙结构等。而专用结构体系是随着建筑的性能要求、功能要求逐渐增多情况下所发展起来的定制结构形式。
1.1.2轻钢结构体系
轻钢结构具备质轻而强度高的特点,在国外被认为是木材的理想替代品。轻钢结构多使用厚度极薄的压型材料,例如钢材使用的是厚度仅为0.5毫米~1毫米的鍍锌钢板,可以方便地建造出多层建筑。与传统的木结构不同,轻钢结构连接节点的方式为螺栓或高强螺栓,而木结构连接节点的方式多为钉子和榫卯。众所周知,轻钢结构拥有诸多优点,主要集中在以下几点:一是强度高自重轻,所以使用轻钢结构体系的建筑一般自重较小;二是空间分割灵活,由于轻钢可以按照需求加工成特定的形状和大小,可以扩大建筑的开间,便于空间灵活的分割和组合;三是工程质量高,由于事先在工厂预制,所以现场施工作业相对于现浇减少很多,不易受外界恶劣施工环境的影响等。当然,轻钢结构也存在若干缺陷,一是耐火性较差,当建筑失火温度上升时,钢材在高温下承载力会迅速下降,导致结构破坏;二是耐腐蚀性差,由于钢材是金属,需注意养护,防止外界腐蚀,和混凝土结构相比后期的养护成本较高;三是钢结构住宅规范还不够完善,中国虽然地大物博,具有丰富的品种及充足的钢材产量等优势,但是钢结构住宅规范的不完善,成熟完善的技术体系的欠缺,都造成了我国钢结构工业化水平、劳动生产率和住宅综合质量的低下的结果,致使装配式钢结构住宅的进程较为缓慢。在工业化水平和结构质量上还有很大的提升空间,产业化的发展还有很长的路要走。
1.2装配式建筑的优势
1.2.1减少资源浪费
装配式建筑所需的构件事先都在工厂预制好,对于同一规格的预制构件可以批量生产,类似流水线的生产方式有很大的好处,生产模具和机器都可以循环使用,大大降低生产成本的同时可以提高效率。
1.2.2降低环境负荷
由于装配式建筑大部分的工序在预制厂就已经完成了,所以现场作业量大大降低,同时减少了因现场施工而造成的建筑垃圾;与此同时,现场湿作业引起的噪音、污染、废水对于装配式建筑都不会出现,将施工对周围环境的影响降到最低。例如在建筑材料的运输和装卸过程中,传统的现浇施工会产生很大的扬尘污染,混凝土泵会产生很大的噪声污染,而这些对装配式建筑都不是问题,因为装配式建筑施工效率高,只需现场拼装,基本不需要夜间施工,可有效减小光污染。总的来说,装配式施工方式较传统的施工方法将大大降低环境的负荷。
1.2.3缩短施工周期
传统的现浇施工方法,完成一层的主体结构施工通常需要三到五天,而且其他专业施工与主体结构是分开的,所以通常需要七天才能真正完成一层的施工。除此之外,现场的施工必须完全遵循自下到上的串联工序,而装配式的预制件都在工厂生产,是并联式的生产方式,可以同时生产不同楼层的同一类型构件,构件养护完成后只需运输至现场拼装即可,所以在施工速度上将大大提高。通常来讲,装配式建筑施工速度一层只需要一天的时间,而加上配套工程后实际需要的时间大概在三到四天。
2、预制装配式建筑的设计要点
2.1技术策划
技术策划在预制装配式建筑中占据着十分重要的地位,为了确保能够得到最佳的技术实施方案,设计单位在进行设计之前必须要详细的了解建筑项目的成本限额、项目定位、产业化目标等内容,以确保预制构件的规范化和标准化。
2.2方案设计
方案设计要密切配合技术策划,方案设计中要坚持多组合、少规格的预制构件设计原则,实现预制装配式建筑设计的系统化和标准化。在户型设计合理的情况下,方案设计中可充分体现个性化和多样化的装配方案,并促成结构的模块化标准化设计,便于预制构件的生产。
2.3施工图设计和构件加工图设计
在进行施工图设计时需要结合设备设施、预制构件等设计参数,设计过程中要全面考虑相关设备的预埋预留要求,优化连接节点的隔声、防火和防水设计。
构件加工图设计要根据项目的需求,明确预制构件的类型和尺寸,设计过程中要精准定位机电管线和预制构件门窗洞口和临时设施安装孔、吊钩的预埋预留。
2.4预制构件设计
预制构件设计要坚持模数化、标准化原则,构件类型要精简,最大限度实现构建的精准化和标准化,这样可以有效的节约工程成本。预制装备式建筑中的降板、异形、开洞等部位可以采用现浇施工方式。对于尺寸较大的预制构件,需适当的增加预埋吊点和构建的脱模数量。非承重内墙可以选择承重较轻且便于安装的隔墙板。
3、装配式建筑的发展前景
与传统施工方式相比,装配式建筑的优势十分突出,具体表现在以下几个方面:
3.1可有效缩短施工周期,大大提高了施工的效率。
3.2受气候环境影响小,打破了雨雪等恶劣天气对施工的限制。
3.3结构稳定性强。装配式建筑所选用的材料多为高强度材料,不但能够降低建筑结构的自重,还能使各个部件的连接更加的牢靠。
3.4节能环保。装配式建筑的构件采用批量生产的模式,与单独建造相比,该模式的能耗较小,且能够有效的节约资源,降低成本。
3.5减少建筑物的结构病害。装配式建筑结构所选用的构件在出厂时均经过了严格的质量检测,与浇筑式混凝土绑定后可有效减少结构病害的产生。
结束语
研究发现,绿色装配式建筑体系的可应用范围较广,且应用价值较高。在社会及国家对可持续发展问题重视程度逐渐提升的今天,建筑企业应积极加大科研投入,提高自身的技术水平,将绿色装配式钢结构,应用到建筑的楼梯与楼板等结构的施工中,降低施工材料的浪费率,提高施工质量,以满足国家及人民的需求。在未来,建筑领域应将该体系拓展应用到更多类型建筑的施工中,以使其价值得到更加充分的体现。
参考文献:
[1]孙晨晓,李旭强.绿色装配式钢结构建筑体系研究与应用[J].住宅与房地产,2017,(15):233.
[2]郝际平,孙晓岭,薛强,等.绿色装配式钢结构建筑体系研究与应用[J].工程力学,2017,34(1):1-13.
[3]本刊讯.贵阳开阳将建绿色装配式钢结构产业园[J].墙材革新与建筑节能,2016,(9):27.