——山东省装配式建筑发展进程调研实践团。
报告摘要:1、装配式建筑及建筑工业化的背景。
2、此次实践所参观的装配式建筑生产工艺:包括搅拌站、布料机、模台、养护库等。
3、实践所参观学习到的独特的装配式建筑墙体:“三明治”墙的简介及装配式建筑独特的拼装工艺。
4、根据调查问卷、采访、考察和搜集资料等方式归纳的装配式建筑相比较于传统式建筑的优势,包括人工、工期、成本、环保等方面的优势。
5、装配式建筑目前在国内的发展缓慢的因素,包括技术方面、产品自身的缺陷、政策方面、产品的局限性、市场需求等方面的因素。
6、目前装配式建筑在国内及山东省的发展情况。
7、问卷调查结果及分析。
一、课题背景。
随着现代工业技术的发展,建造房屋可以像机器生产那样,成批成套地制造。只要把预制好的房屋构件,运到工地装配起来就成了。
装配式建筑在20世纪初就开始引起人们的兴趣,到六十年代终于实现。英、法、苏联等国首先作了尝试。由于装配式建筑的建造速度快,而且生产成本较低,迅速在世界各地推广开来。
早期的装配式建筑外形比较呆板,千篇一律。后来人们在设计上做了改进,增加了灵活性和多样性,使装配式建筑不仅能够成批建造,而且样式丰富。
装配式建筑也有很多类别,如砌块建筑、板材建筑、盒式建筑、骨架板材建筑、升板与升层建筑。这次我们团队在山东省观摩调研的装配式建筑属于板材建筑,板材建筑是由预制的大型内外墙板、楼板和屋面板等板材装配而成,又称大板建筑。它是工业化体系建筑中全装配式建筑的主要类型。
板材建筑可以减轻结构重量,提高劳动生产率,扩大建筑的使用面积和防震能力。板材建筑的内墙板多为钢筋混凝土的实心板或空心板;外墙板多为带有保温层的钢筋混凝土复合板,也可用轻骨料混凝土、泡沫混凝土或大孔混凝土等制成带有外饰面的墙板。建筑内的设备常采用集中的室内管道配件或盒式卫生间等,以提高装配化的程度。
大板建筑的关键问题是节点设计。在结构上应保证构件连接的整体性(板材之间的连接方法主要有焊接、螺栓连接和后浇混凝土整体连接)。在防水构造上要妥善解决外墙板接缝的防水,以及楼缝、角部的热工处理等问题。
大板建筑的主要缺点是对建筑物造型和布局有较大的制约性;小开间横向承重的大板建筑内部分隔缺少灵活性(纵墙式、内柱式和大跨度楼板式的内部可灵活分隔)。
二、实践学习成果。
1、装配式建筑生产流水线。
流水线基本结构。
由布料机向料盘内滴入混凝土,再由推车送入养护库,静置几小时后,一块标准的外墙板就成型了。
1)搅拌站:
由于装配式建筑对水泥材料比例要求极高,实践团所到的明达科技建筑****实行自主研发、制作水泥的形式并与装配式建筑零件的生产流水线通过搅拌站巧妙衔接,形成一套高效率、低损耗的生产流水线。
流水线起始于搅拌站,搅拌站内拥有多辆公司自主设计的搅拌车,一方面方便随时将生产出的水泥运送至工厂,另一方面可通过销售高质量水泥的方式赢得额外的利润。搅拌车设计为可与工厂衔接,当水泥制作成功后,水泥能通过通道直接进入流水线内,同时由另一通道过滤出废渣,并被立刻分离、再利用。这样实现了材料的零损耗,同时不产生污染环境的废料。
2)布料机:
由布料机向模台内滴入混凝土,再由推车送入养护库,静置几小时后,一块标准的外墙板就成型了。
3)模台:水泥通过布料机,直接浇筑到模台上,其中由钢筋形成的基本框架,再由水泥浇筑,形成的墙体、楼梯等房屋零件相对于传统的砖块砌成的零件更具完整性,更牢固。
每一件模具的造价高达十万元人民币,因此,单看成本非常高,但如果提高需求量,则相比较传统式建筑而言十分的廉价。
4)养护库:
零件半成品成型后,需经过养护库进行养护,也就是通过物理方式使水泥硬化。相比较于传统式建筑而言,此种养护方式一方面大大缩短了养护的时间、提高了效率(仅需几个小时),另一方面也使养护的温度、湿度等更精确。
当半成品通过养护库基本成型后,会通过出口由自主设计的大型货车直接托运至零件摆放处,进行统一的养护。据此次实践观察,硕大的摆放处只有三两工人,在拿着水管给水泥零件降温。
半成品完成后,客户会随机抽取定量的零件切割,进行内部检测,若检测不合格则流水线上所有的环节暂停整顿。但此次实践于明达公司所对接的余技术部经理所讲:“流水线生产检测不应侧重于产品成品的检测,而应将生产的每一个环节严格把控,将检测重点放在每一个过程,则大大地减少了因犯错而产生的损耗。
”过程大于结果,在每一个环节兢兢业业,不仅仅是每一个土木人应遵循的“工匠精神”,更是每一个土木人为社会建造房屋应担负的责任。
2、装配式建筑独特的产品零件及拼装方式。
1)“三明治”墙:
这是一种用于混凝土预制件中的一种特殊产品,由于其保温层是被建筑两层墙板夹在中间,看起来像是人们吃的三明治所以起了这个名字。因为建筑内墙板受力的作用,建筑的另一层墙板用于建筑的外立面,两层之间使用混凝土保温砂浆进行连接。
由于混凝土的热惰性,内层混凝土成了一个恒温的蓄能体,夹层中的保温砂浆起到一个绝缘的作用,延缓了热量通过建筑墙面向外传递的作用。
采用三明治外墙板的优势:
a由于其饰层面、保温层、结构层在生产时一次成型,现场施工时无须再做保温层和饰面层,极大地缩短了工期、提高施工速度、降低人工成本,这样就充分体现了工业化建筑的优势。
b采用三明治外墙板技术,可以无脚手架施工,这样就极大地降低了施工的成本。
c三明治外墙板使用了高强玻璃纤维材质连接,具有极高的抗腐蚀性和强度,并拥有良好的低导热率。
2)拼装过程基本由吊车完成。由吊车讲已经预制完成的外墙等零件吊到高层,再由楼上工人的指挥下,吊车将零件上的套筒与钢筋放下,随后,再由工人对两块接缝处进行现场浇筑作业。为了防止墙体渗漏,接缝处要做三道防水措施。
大量的建筑部件由车间生产加工完成,构件种类主要有:外墙板,内墙板,叠合板,阳台,空调板,楼梯,预制梁,预制柱等;现场大量的装配作业,比原始现浇作业大大减少;采用建筑、装修一体化设计、施工,理想状态是装修可随主体施工同步进行;设计的标准化和管理的信息化,构件越标准,生产效率越高,相应的构件成本就会下降,配合工厂的数字化管理,整个装配式建筑的性价比会越来越高;符合绿色建筑的要求是装配式建筑的五大特点。
3、装配式建筑相对于传统式建筑的优势。
1) 人工:
从板材制作到后期拼接,可以全部实现机械化作业,节省大量人力资源。以明达公司为例,主体施工最高峰时泥工、钢筋工等加起来不超过60人,而同样规模的商品房项目要想达到同样的进度,至少需要120人以上。整个流水线各个过程衔接得极其紧密,这主要得力于各个装配式建筑公司的自主研发。
同时所有的过程均采用机器生产,整个厂房一般只需要一至两人进行环节的把控和机器的控制,大大减少了人工的损耗,提高了人工的质量,同时减少了传统式建筑常见的危险性,提高了工人的安全。
2)成本:目前来看,由于国内对于装配式建筑的需求量较少,而装配式建筑自身零件生产所需模具成本较高,比传统式建筑高出500元/平方米,导致成本看似昂贵,这种像积木一样拼装而成的建筑看似是广大居民支付不起的奢侈品。总体来看,装配式建筑的成本主要**于两个方面。
一是工艺成本,装配式建筑技术难度更高,初期的研发投入,工人及人才的培养费用,以及预制构件生产所需要的机械设备投入都比较大,转嫁到构建成本上也就更高,除非装配式建筑的体量足够大,是的构件产量达到较大规模,才能摊薄成本;二是物流成本,只有从工厂到施工地点距离在100公里左右,物流成本才相对合适,若工厂离得太远就不划算了。此外,从整条产业链来看,各个环节的衔接若不是很顺畅,也会增加成本。
但随着装配式建筑在国内的被关注度愈来愈高,需求越来越大,当需求量达到某个值时,则成本相对于传统式建筑会大大地减少。
另外值得一提的是,装配式建筑初期投入成本虽然更高,此次实践为我们讲座的市场部经理田振所说,“建筑投入不仅看建造的初期成本,建成后的维护成本也必须考虑在内”。装配式建筑在建造阶段投入可能会更多一些,但其后期的维护成本却能大大地降低。
3)工期:由于全程零件生产采用流水线机器生产,从布料机到送入养护库,整个过程由电机控制,时长不超过五分钟,最耗时的养护时间又被大大地缩短,因此一方面零件的生产大大缩短了所需的时间。同时,拼装零件是能够事先通过计算机软件模拟,实际现场作业可节省七成,将预先设计好的模具进行拼装衔接,并通过水泥现场浇筑,相对于传统式建筑一砖一瓦砌成的建筑,大大缩短了工期。
据数据显示,目前国内的装配式建筑,最快建成的位于湖南长沙,一天之内建成13层居民住宅楼。
不仅制作工期减少,由于预制的墙体内事先排好了电线、留出了线盒,交房后业主可直接插线无需再找工人装修排线。同时,墙体可以省去外墙粉刷、内部简单装修等实践,因此后续工期还会有明显的减少。总体工期可减少20%-30%。
综合时间成本仅为传统式建筑方式的1/3。
4)环保:a建筑垃圾少:
集成制造、一体化精装模式,最大限度地减少了施工过程中的材料浪费,根据相关技术测算,每100平方米住房可减少建筑垃圾5吨。装配式建筑能实现最大限度的节能以及减少垃圾和碳排放等,更多的是一种环保效益、社会效益。拼装工地,极其少见废渣车。
同时工地现场湿作业、噪音、粉尘显著减少,环境效益也不可估量。
b节地20%:
在组装过程中,通过设计优化提升空间和土地的利用率。对部分构筑物进行调整,使室内空间适应性强,可以制作各种隔墙,分割室内空间,房间布置可以灵活多变,具有较大的适应性,达到降低公摊面积的目的。另外,在施工过程中不需要搭建脚手架,可以在较小额面积内完成作业。
c节水80%:
现场模板和现浇混凝土作业(湿作业)很少,避免了水资源的浪费,同时可以有效地减少扬尘污染。
d节能70%:
传统建筑物主要是在主体结构外面加上一层保温材料,这种保温材料比建筑物的寿命短的多。而通过工厂定制的主体板材(如本次事件所见的“三明治”板材结构),在加工时就设有保温层,可以使房间内隔热、保温效果更好,达到节能的效果。同时采用外窗与墙板整浇工艺,还可以提高外墙整体隔声性能(可提高10分贝以上)。
4、装配式建筑目前在国内的发展缓慢额因素:
1)技术方面。
当前我国的施工建造水平还停留在过分依靠手工操作、资源浪费严重的传统施工阶段,建筑的建造质量精细程度比较低,施工建造方式效率低,材料浪费、环境污染方面问题突出。在工业化生产的时代没有实现建筑工业化施工,这也是我国绿色住宅发展和国外差距的最主要原因。随着经济的发展和人们环保意识的提高,对工业化施工的认识也进一步加强。
目前,工业化施工技术主要包括剪力墙施工、单元组拼、单元吊装、单元连接、楼梯及阳台施工、信息化系统、产品保护措施等。核心理念包括: 绿色施工、精益施工、集成施工和安全施工。
由于装配式住宅属于新型建筑体系,国内大多数企业或者研究机构还处于学习国外技术的阶段,或者没有形成完整而且优化的符合中国国情的技术体系,所以施工验收标准并不完善。这对施工质量便失去了严格的约束,这也是影响装配式住宅发展的一个严峻问题。我国的预制装配式建筑还没有独立的质量检验标准,现在很多预制装配式住宅都是参照现浇钢筋混凝土结构体系的质量检验标准“建筑工程施工质量验收统一标准”进行的,现浇钢筋混凝土结构的检验标准是否适合预制装配式建筑、是否存在安全隐患难以知晓。
建议**尽快制定适合我国的预制装配式建筑质量检验标准,为预制装配式建筑提供质量保障。
装配式建筑建筑工期相较传统建筑而言自然是大大缩减,但无法做到工期最短,现场技术人员告诉我们,板材建筑中,每浇筑完一层,都需要等待混凝土干燥凝实,这样就加长了工期。就现场调研结果来看,装配式建筑确实大大减少了原始现浇作业,现场无建筑垃圾,完全符合绿色建筑的要求。
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