南通職業(yè)大學建筑工程學院,江蘇 南通 226001
在我國,多數(shù)建筑工程項目以施工現(xiàn)場作業(yè)為主,其中大部分的工作需要工人們現(xiàn)場完成,比如搭設腳手架、搭拆模板、綁扎鋼筋等,這些作業(yè)人工需求量大、勞動強度高[1]。如今,現(xiàn)場施工生產(chǎn)方式已經(jīng)逐漸失去其優(yōu)勢:勞動力人數(shù)逐減少,人工價格逐年上漲;產(chǎn)生大量的建筑垃圾,施工現(xiàn)場環(huán)境臟亂差[2],不符合綠色建設標準等。
近年來我國土地出讓費用增加、人工價格上漲、人們節(jié)能環(huán)保意識提高,單純的現(xiàn)場施工方式已經(jīng)不再適應現(xiàn)在的市場,建造模式的改變和改進勢在必行。為響應國家號召、提高企業(yè)核心競爭力,各地相繼將預制裝配式建筑推向時代舞臺。
預制裝配顧名思義:預制即預先制造,裝配即安裝配備。不同于大部分作業(yè)在施工現(xiàn)場的傳統(tǒng)建筑,預制裝配式建筑簡單來講就是在工廠預先制造構件再運去現(xiàn)場安裝配備的建筑。預制裝配式建筑又可以分為所有結構構件均在工廠生產(chǎn)的全預制裝配式建筑和部分構件由工廠生產(chǎn)的預制裝配整體式建筑,可視具體情況進行選擇。
預制裝配式建筑的起源最早可以追溯到17 世紀的木結構拼裝房。19 世紀工業(yè)革命時期,建筑材料和建筑技術的有了新的發(fā)展,因此建成了第一座裝配式大型公共建筑——倫敦水晶宮。20 世紀初,英國利物浦的工程師John Alexander Brodie 提出了裝配式公寓的想法并將之實現(xiàn)。二戰(zhàn)后,百廢待興,許多國家開始著力發(fā)展預制裝配式建筑[3]。
我國應用預制裝配式建筑始于上個世紀50 年代,主要生產(chǎn)如預制吊車梁、陽臺、屋面梁、屋面板等構件。但恰逢現(xiàn)澆混凝土技術迅速發(fā)展,我國又受限于設計水平、裝配技術、精密度等因素,預制裝配式進程步履艱辛[4]。
好在時代變遷,我國國力日漸強盛,近十年來國家開始重視預制裝配式,政策上也花大力氣推行預制裝配式建筑。而我國也確實取得了突破性的進展:典型項目如鋼結構預制裝配式建筑和鋼筋混凝土預制裝配式建筑等享譽世界。
裝配式建筑設計一般采用標準化設計,速度快、效率高[5]、經(jīng)濟效益高。而標準化設計本就適用于技術成熟、經(jīng)濟合理、市場需求量大的產(chǎn)品,在現(xiàn)如今建筑數(shù)量和規(guī)模飛速增長的情況下,預制裝配式建筑采用標準化設計能夠更快地投入生產(chǎn),適應市場。
預制構件生產(chǎn)工廠化是建筑工業(yè)化的重要組成之一。裝配式建筑的部品構件都可以由工廠生產(chǎn)制作,工廠采用先進的生產(chǎn)工藝,模具成型,機械化生產(chǎn),大大降低了生產(chǎn)成本。工廠化生產(chǎn)有利于縮短建設周期,規(guī)整施工現(xiàn)場,做到文明施工。統(tǒng)一的工廠生產(chǎn)流水線下,構件的制作效率和質量都有顯著的提高;在此生產(chǎn)模式下,材料的如耐火性、防潮、隔聲、保溫等性能指標都可以比較方便及時地得到控制。
裝配化施工很大程度上節(jié)約了施工時間和勞動力,提高了工作效率,同時也使得施工現(xiàn)場更加整潔有條理。
裝配式建筑與現(xiàn)下的推行的BIM 技術相輔相成。利用BIM 技術的可視特性和模擬特性,預制裝配式建筑從設計到竣工乃至維護階段項目組都能做到全局把控,還能合理調(diào)配資源,節(jié)約成本,縮短施工周期等等。
雖然我國有很多地方性的有關預制裝配式建筑的規(guī)范標準,但是始終沒有全國統(tǒng)一的規(guī)范和標準。沒有國家級別的規(guī)范和標準,使得預制裝配式建筑的設計、施工、驗收等僅僅適用于地方,換一個地區(qū)便需要換個規(guī)范,十分不利于預制裝配式的規(guī)范化和標準化,同時也對其推廣有一定阻礙作用。
預制裝配式建筑需要現(xiàn)場安裝連接各個預制構件,而建筑的質量受到這些連接節(jié)點質量直接影響[6]。現(xiàn)有工藝對節(jié)點的處理,可較好地實現(xiàn)節(jié)點承載力和剛度的要求,但延性往往不夠。另外各個部品構件的節(jié)點處若處理不好,還會出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象,嚴重影響了裝配式建筑的防水性能。
預制裝配式構件的生產(chǎn)對構件廠要求較高,前期的成本投入較大,加之裝配技術需要對作業(yè)人員進行專業(yè)培訓,受限于各方面因素,大型企業(yè)投入有限,一些無力承擔的中小型企業(yè)卻會傾向于繼續(xù)采用傳統(tǒng)的現(xiàn)場施工方式。因此在現(xiàn)行的社會生產(chǎn)條件下,現(xiàn)場施工仍有較大的優(yōu)勢。
近年來隨著國家政策的大力推廣和技術進步,越來越多的具有代表性的預制裝配式建筑項目和示范工程在各地涌現(xiàn),國家與企業(yè)也在結構體系研究上取得了一些成果和進展。但是預制裝配式的應用仍然面臨著許多問題,有些甚至是關乎質量安全的問題,這些都是需要解決的。預制裝配化正向“五化一體”迅速邁進,建筑工業(yè)化也將進入新的發(fā)展階段。