裝配式建筑的發(fā)展概況分析
中國(guó)的傳統(tǒng)建筑,17世紀(jì)向美洲移民時(shí)期所用的木構(gòu)架拼裝房屋,就是一種裝配式建筑。1851年,倫敦用鐵骨架嵌玻璃建成的水晶宮是世界上第一座大型裝配式建筑。第二次世界大戰(zhàn)后,歐洲一些國(guó)家以及日本房荒嚴(yán)重,迫切要求解決住宅問(wèn)題,促進(jìn)了裝配式建筑的發(fā)展。到1960年代,裝配式建筑得到了大量的推廣。
1.3.1 國(guó)外裝配式建筑的發(fā)展概況
西方發(fā)達(dá)國(guó)家的裝配式住宅經(jīng)過(guò)幾十年甚至上百年的時(shí)間,已經(jīng)發(fā)展到了相對(duì)成熟、完善的階段。日本、美國(guó)、澳大利亞、法國(guó)、瑞典、丹麥?zhǔn)亲罹叩湫托缘膰?guó)家。各國(guó)按照各自的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、工業(yè)化程度、自然條件等特點(diǎn),選擇了不同的道路和方式。
日本是率先在工廠中批量生產(chǎn)住宅的國(guó)家;美國(guó)注重住宅的舒適性、多樣性、個(gè)性化;法國(guó)是世界上推行工業(yè)化建筑最早的國(guó)家之一;瑞典是世界上住宅裝配化應(yīng)用最廣泛的國(guó)家,其80%的住宅采用以通用部件為基礎(chǔ)的住宅通用體系;丹麥發(fā)展住宅通用體系化的方向是“產(chǎn)品目錄設(shè)計(jì)”,是世界上第一個(gè)將模數(shù)法制化的國(guó)家。這些國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)都為我國(guó)裝配式住宅的發(fā)展提供了借鑒。
1)日本的發(fā)展
日本于1968年就提出了裝配式住宅的概念。1990年推出采用部件化、工業(yè)化生產(chǎn)方式、高生產(chǎn)效率、住宅內(nèi)部結(jié)構(gòu)可變、適應(yīng)居民多種不同需求的中高層住宅生產(chǎn)體系。在推進(jìn)規(guī)?;彤a(chǎn)業(yè)化結(jié)構(gòu)調(diào)整進(jìn)程中,住宅產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了從標(biāo)準(zhǔn)化、多樣化、工業(yè)化到集約化、信息化的不斷演變和完善過(guò)程。日本政府強(qiáng)有力的干預(yù)和支持對(duì)住宅產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到了重要作用:通過(guò)立法來(lái)確保預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量;堅(jiān)持技術(shù)創(chuàng)新,制定了一系列住宅建設(shè)工業(yè)化的方針、政策,建立統(tǒng)一的模數(shù)標(biāo)準(zhǔn),解決了標(biāo)準(zhǔn)化、大批量生產(chǎn)和住宅多樣化之間的矛盾。日本裝配式建筑如圖1.17所示。
圖1.17 日本裝配式建筑
2)美國(guó)的發(fā)展
美國(guó)的裝配式住宅盛行于20世紀(jì)70年代的能源危機(jī)期間。1976年,美國(guó)國(guó)會(huì)通過(guò)了國(guó)家工業(yè)化住宅建造及安全法案,同年出臺(tái)一系列嚴(yán)格的行業(yè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。這些規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)一直沿用至今,并且與后來(lái)的美國(guó)建筑體系逐步融合。據(jù)美國(guó)工業(yè)化住宅協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì),2001年美國(guó)的裝配式住宅已經(jīng)達(dá)到了1000萬(wàn)套,占美國(guó)住宅總量的7%。在美國(guó)和加拿大,大城市住宅的結(jié)構(gòu)類型以混凝土裝配式和鋼結(jié)構(gòu)裝配式為主,在小城鎮(zhèn)多以輕鋼結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)住宅體系為主。住宅建筑構(gòu)件的工廠化生成,降低了建設(shè)成本,提高了構(gòu)件的通用性,增加了施工的可操作性。除了注重質(zhì)量,現(xiàn)在的裝配式住宅更加注重美觀、舒適性及個(gè)性化。
總部位于美國(guó)的預(yù)制與預(yù)應(yīng)力混凝土協(xié)會(huì)(PCI)編制的《PCI設(shè)計(jì)手冊(cè)》,其中就包括了裝配式結(jié)構(gòu)相關(guān)的部分。該手冊(cè)不僅在美國(guó),而且整個(gè)國(guó)際上也是具有非常廣泛的影響力的。從1971年的第1版開(kāi)始,PCI手冊(cè)已經(jīng)編制到了第7版,該版手冊(cè)與IBC2006、ACI318-05、ASCE7-05等標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)。除了PCI手冊(cè)外,PCI還編制了一系列的技術(shù)文件,包括設(shè)計(jì)方法、施工技術(shù)和施工質(zhì)量控制等方面。美國(guó)的裝配式建筑如圖1.18所示。
圖1.18 美國(guó)裝配式建筑
3)德國(guó)的發(fā)展
德國(guó)的裝配式住宅主要采取疊合板、混凝土、剪力墻結(jié)構(gòu)體系,采用構(gòu)件裝配式與混凝土結(jié)構(gòu),耐久性較好。德國(guó)是世界上建筑能耗降低幅度最快的國(guó)家,近幾年更是提出發(fā)展被動(dòng)式正能量建筑。從大幅度的節(jié)能到被動(dòng)式建筑,德國(guó)都采取了裝配式住宅來(lái)實(shí)施,裝配式住宅與節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)相互之間充分融合。德國(guó)裝配式圖如圖1.19所示。
圖1.19 德國(guó)裝配式建筑
4)澳大利亞的發(fā)展
澳大利亞以冷彎薄壁輕鋼結(jié)構(gòu)建筑體系為主,發(fā)展于20世紀(jì)60年代,這種體系主要由博思格公司開(kāi)發(fā)成功并制定相關(guān)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。該體系以其環(huán)保和施工速度快、抗震性能好等顯著優(yōu)點(diǎn)被澳大利亞、美國(guó)、加拿大、日本等國(guó)廣泛應(yīng)用。以澳大利亞為例,其鋼結(jié)構(gòu)建筑建造量大約占全部新建住宅的50%。澳大利亞裝配式建筑如圖1.20所示。
圖1.20 澳大利亞裝配式建筑
1.3.2 國(guó)內(nèi)裝配式建筑的發(fā)展
整體來(lái)看,我國(guó)裝配式建筑還處于起步階段,在全國(guó)新建筑中比例不足5%。根據(jù)中投顧問(wèn)發(fā)布的《2017—2021年中國(guó)裝配式建筑行業(yè)深度調(diào)研及投資前景預(yù)測(cè)報(bào)告》顯示,2015年我國(guó)裝配式建筑面積約4400m2,裝配式建筑規(guī)模約858億元,相關(guān)配套產(chǎn)業(yè)(如清潔能源、一體化裝飾、智能家居等)產(chǎn)值規(guī)模約429億元,2015年我國(guó)裝配式建筑行業(yè)總產(chǎn)值約1287億元。
2016年國(guó)務(wù)院發(fā)布的《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)城市規(guī)劃建設(shè)管理工作的若干意見(jiàn)》提出:要大力推廣裝配式建筑,減少建筑垃圾和揚(yáng)塵污染,縮短建造工期,提升工程質(zhì)量;制定裝配式建筑設(shè)計(jì)、施工和驗(yàn)收規(guī)范;完善部品部件標(biāo)準(zhǔn),實(shí)現(xiàn)建筑部品部件工廠化生產(chǎn);鼓勵(lì)建筑企業(yè)裝配式施工,現(xiàn)場(chǎng)裝配;建設(shè)國(guó)家級(jí)裝配式建筑生產(chǎn)基地;提出“建筑八字方針”:適用、經(jīng)濟(jì)、綠色、美觀;力爭(zhēng)用10年左右時(shí)間,使裝配式建筑占新建建筑的比例達(dá)到30%。
建筑工業(yè)化的發(fā)展除了科技創(chuàng)新,還需要管理流程的創(chuàng)新,包括設(shè)計(jì)流程、建造流程和政府監(jiān)督流程等。國(guó)內(nèi)裝配式建筑經(jīng)過(guò)幾年的發(fā)展,一些企業(yè)已經(jīng)取得了一定的成績(jī)。部分介紹如下:
圖1.21 2011—2015年我國(guó)裝配式建筑行業(yè)總產(chǎn)值
(1)上海城建集團(tuán)
上海城建集團(tuán)于2011年成立了預(yù)制裝配式建筑研發(fā)中心。城建集團(tuán)以高預(yù)制率的“框剪結(jié)構(gòu)”及“剪力墻結(jié)構(gòu)”為主,擁有“預(yù)制裝配住宅設(shè)計(jì)與建造技術(shù)體系”“全生命周期虛擬仿真建造與信息化管理體系”和“預(yù)制裝配式住宅檢測(cè)及質(zhì)量安全控制體系”三大核心技術(shù)體系。城建集團(tuán)建立國(guó)內(nèi)首個(gè)“裝配式建筑標(biāo)準(zhǔn)化部件庫(kù)”。城建集團(tuán)實(shí)行Bl M信息化集成管理,已實(shí)現(xiàn)了利用RFID芯片,以PC構(gòu)件為主線的預(yù)制裝配式建筑BIM應(yīng)用構(gòu)架的建設(shè)工作,并在構(gòu)件生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)進(jìn)行了全面的應(yīng)用實(shí)施。目前企業(yè)已制定的標(biāo)準(zhǔn)有《上海城建PC工程技術(shù)體系手冊(cè)》(設(shè)計(jì)篇、構(gòu)件制造篇、施工篇)、上海市《裝配整體式混凝土住宅體系施工、質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)程》、上海市《預(yù)制裝配式保障房標(biāo)準(zhǔn)戶型》。
(2)中南集團(tuán)
中南NPC公司成立了國(guó)家級(jí)“可裝配式關(guān)鍵部品產(chǎn)業(yè)化技術(shù)研究與示范”生產(chǎn)基地,NPC技術(shù)(全預(yù)制裝配樓宇技術(shù))是一種新型混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)制裝配技術(shù)。該技術(shù)用于解決裝配式混凝土結(jié)構(gòu)上下層豎向預(yù)制構(gòu)件之間的鋼筋連接?!堆b配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》(JGJ1—2014)將之定義為裝配式混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋漿錨連接技術(shù)。在已完工程中經(jīng)專家鑒定測(cè)算,整體預(yù)制裝配率達(dá)到90%以上,每平方米木模板使用量減少87%,耗水量減少63%,垃圾產(chǎn)生量減少91%并避免了傳統(tǒng)施工產(chǎn)生的噪聲,技術(shù)達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。
(3)遠(yuǎn)大住工
遠(yuǎn)大住宅工業(yè)有限公司是國(guó)內(nèi)第一家以“住宅工業(yè)”行業(yè)類別核準(zhǔn)成立的新型住宅制造企業(yè),是我國(guó)綜合性的“住宅整體解決方案”制造商。遠(yuǎn)大住工PC(預(yù)制混凝土構(gòu)件)的全生命周期綠色建筑,與傳統(tǒng)建筑相比,具有節(jié)水、節(jié)能、節(jié)時(shí)、節(jié)材、節(jié)地、環(huán)保的“五節(jié)一環(huán)保”特點(diǎn)。2012年推出第五代集成住宅(BH5),先進(jìn)的第五代集成建筑體系,運(yùn)用當(dāng)今世界最前沿的PC (預(yù)制混凝土構(gòu)件)、應(yīng)用開(kāi)放的BIM技術(shù)平臺(tái),建立健全并豐富和發(fā)展了工業(yè)化研發(fā)體系、設(shè)計(jì)體系、制造體系、施工體系、材料體系與產(chǎn)品體系,具有質(zhì)量可控、成本可控、進(jìn)度可控等多項(xiàng)技術(shù)優(yōu)勢(shì)。
中國(guó)裝配式建筑如圖1.22所示。
圖1.22 國(guó)內(nèi)裝配式建筑
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