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探讨装配式住宅建筑


发布时间:2017-05-16 15:54 作者:杨磊 阅读次数:
[摘要]:工业化建筑自西欧诞生以来,经过1.0、2.0至今3.0阶段,已经一个多世纪的发展,达到建筑产业现代化发展高度。随着2016年3月17日,《国家十三五纲要》正式发布:“提高建筑技术水平、安全标准和工程质量,推广装配式建筑和钢结构建筑”被明确列为发展方向时,大力发展新型建筑工业化,已上升成为推进社会经济发展的国家战略,而怎样研究装配式建筑一直是个重要的话题。
[关键词]:装配式建筑 研究 标准化  
0.引言
产业化的核心是工业化,即在工厂流水线上生产具有统一标准的产品;工业化的关键是标准化,包括设计标准化、构件生产标准化、运输吊装标准化;标准化的前提是设计标准化,包括户型、预制构件、现浇模板,连接节点等,怎样才能使的户型、房型的装配式预制构件以最低的标准放大至最大化的价值,一直是个值得思考的问题。随着BIM技术全过程的推进,遵循“技术集成、产品成套”的技术路线,实现“标准化设计、工厂化制造、装配化施工、一体化装修、信息化管理”五化一体的核心内容,达到“综合效益最大化”的目标。
1. 标准化设计
1.1装配式建筑一体化、标准化设计的关键技术和方法发展滞后,设计和加工生产、施工装配等产业环节脱节的问题普遍存在;装配式建筑还没有形成高效加工、高效装配、性能优越的全新结构体系,基于现浇设计、通过拆分构件来实现“等同现浇”的装配式结构,不能充分体现工业化生产的优势,也就是说在同一工程上预制与现浇并存(见附图一)。

附图一 利用软件进行传统现浇图纸的构件拆分
1.2各企业的“标准化预制构件”都成为企业内部的“机密”性 “族库”,国内也没有统一的平台管理,也从一定程度上限制了国内装配式建筑的发展,其实国内企业的“标准化预制构件”完全可以形成一个统计的构件平台,可利用物联网进行采购的方式来实施其构件的购买,如某企业生产PC墙板比其他企业的好,完全可让业主来有自主选择性的购买,从而形成不同的户型由不同企业的PC构件来组装成为最终的户型,这才是所谓的“标准化预制构件”,才能形成最终的流水生产线,像汽车一样造房子。
1.3标准化设计遵循的原则是“少规格、多组合”,其设计理念为“模数化、模块化”,以交通核模块为核心拼装各功能模块,并且考虑居住建筑的全生命周期,运用工业制造的思维形成标准化、系列化、成套化的建筑产品(见附图二)。

附图二 各大模型的组装
从而最终形成完整的房型(见附图三)。

附图三 各大模块组装的房型布局图
2. 工厂化制造
2.1工业化制造预制构件产品的思维对企业的发展带来了机遇和挑战,也是国内建筑行业的一场“革命”, 是生产方式的彻底变革,必然会带来生产力和生产关系的变革,我们需要整合现代科学技术和现代化管理来适应这场变革。在不同工厂自动化流水线上生产出单一的构件产品,而构件产品必须具有统一的标准性,然而装配式建筑一体化、标准化设计的关键技术和方法发展滞后,设计和加工生产、施工装配等产业环节脱节是国内工厂化制造普遍存在的问题。
2.2目前国内装配式领域只注重研究装配式结构而忽规了与建筑围护、建筑设备、内装系统等相关配套,是装配式建筑设计技术体系还不够完善的体现,要形成全产业链的关键技术系统集成还要经历相当长的历程。
2.3要带动装配式领域的发展,新型的技术是必不可少的,如目前国内流行的BIM技术,把传统二维领域引入三维领域,从传统的结构装配式拆分技术演变成软件自动拆分技术,然而却忽略了相应的配套,如住宅的内装系统为何不能也像装配式一样可也有组织的拼装,为何建筑设备系统不能也在拼装的过程中一起施工。在目前工厂化制造来看,现有的工厂有,制造结构的工厂、集成卫浴的工厂、集成厨房的工厂等等,但却没有集成客厅、卧室等一系列的配套,从而真正形成建筑住宅的工厂化制造。
2.4其工厂化制造的目标应该是,业主有组织的在物联网上寻找自己所需要的产品,如卧室、客厅等一系列的装修效果及配套设备进行有组织的一次成型的装配式,故在产业化的工厂制造过程中还缺少系统的 “顶层设计”, 从装配式住宅建筑是由建筑、结构、机电、装修四个子系统组成,它们各自既是一个完整独立存在的子系统,又共同构成一个更大的系统,而这个更大的系统就是建筑工程项目。四个子系统独立存在,又是从属于大的建筑系统,每个子系统是装配式,整个大系统也属于装配式,这也许才是真正的“顶层设计”的深层次解释(附图四)。

附图四 工厂化构件拼装
3.装配化施工
3.1装配化施工主要的安装方式是利用机械化、工具化、各项作业的标准化等来实施完成的,从而达到减少现场的湿作业、减少现场施工人员、提高效率、提高质量、缩短工期等各项指标,然而全行业对农民工的技能提升还不够重规,“技能水平低、离散程度高”的施工队伍,还不能有效的适应标准化、机械化的装配化模式,故必须要发展建筑装配化的复合型人才。建筑装配化施工以及建筑结构机电装修多专业的集成发展,对装配化施工多环节的从业人员综合素质要求高,需要对建筑行业全产业链的多个环节认知、以便协作。目前符合上述要求的建筑装配化从业人员十分稀少,行业需要培养出适合我国建筑装配化发展的复合型人才。
3.2建筑、结构、机电、装修各个系统都是由若干个子系统的构配件、部品件等组成。建筑系统由围护系统、门窗系统及部品系统等通过统一标准的模数协同,逐步装配成建筑体系;结构系统通过系列标准化梁、墙、板、柱等构件组成;机电系统通过强弱电系统、给排水系统、供暖系统、通风系统等组成(每个子系统又可持续再分);装修系统通过隔墙、吊顶、地面、厨卫等子系统等组成。所以一体装配是装配化施工的显著特征,建筑系统、结构系统、机电系统、装修系统需要通过总体协调优化,多专业协同装配,按照一定的协同标准和原则装配完成最终的建筑产品(附图)。
4.一体化装修
一体化装修的原则是按照建筑集成、结构支撑、机电配套、装修一体的协同思路,统一空间的基准规则、标准化、模数化、协调各类规则及接口规则,实现以建筑系统为基础,与结构系统、机电系统和装修系统的一体化装配,最终达到一体化装修的效果。
当然建筑、结构、机电、装修设计是相互约束的,但也互为条件。通过模数化的协调性,研究其功能,利用PKPN-BIM的协同设计(机电系统、结构体系支撑并匹配建筑功能、装修效果)、空间协同技术(建筑、结构、机电、装修不同专业空间协同,消除错、漏、碰、缺)、接口协同技术(建筑、结构、机电、装修不同专业的接口标准化,实现精准吻合),从而有效的打造一体化精装。
其理论基础与CSI技术有异曲同工之处,因为一体化无非就是把传统的标准化,把标准的统一化,而机电系统与装修系统不能按照常规的进行预埋、预留。故CSI技术就是把传统的机电系统与结构系统分离,而装修也可按部就班的进行装修部品的统一布置。当然所有的前置条件必须要设计现行,利用BIM技术进行各项精品构件的创建,其工艺流程图:
5.信息化管理
信息化管理是指利用信息共享平台,实现协同设计、同步生产、装配式施工、运维的信息交互及共享,避免信息二次传导,降低工作效率、规避信息传导数据失真等,最终实现工业化设计—工厂化加工—装配化施工—信息化运维,从而达到平台的一体化协同控制。
针对设计方面,可利用BIM技术进行三维的可视化与各专业协同工作,基于多专业的信息共享,从而实现建筑、结构、机电、装修的一体化设计后,进行前期的预制模拟,基于同一模型,统一定位,开展不同专业的预安装建模,实现不同专业模型的拼装。
工厂化加工及装配化施工方面,可利用三维打印技术把结构、机电、装修等各种构件打印出来进行模拟实体的预安装,从而核实一体化的可实施性。
信息化运维方面,在交付的竣工模型中,把各类构件的数据都输入其中,使运营管理方能达到有据可查效果。
总的来说信息化的管理是实现相关数据在设计、构件生产和建造各环节间的相互传递并且能及时修正,对安全、质量、成本的实时监控,对预制装配的可视化模拟,优化生产和各专业相关工序的可穿插及链接性,对构件、部品部件的全生命周期有可追溯性。
6.结语
全国大力的推进建筑产业现代化的工作,其中新型建筑工业化作为建筑行业转型升级的核心关键是:能够有效的解决将来建筑业劳动力不足的现象、能够实现绿色建筑保护环境和节能减排起到良好的社会效益;还能提高工程效率缩短工期,也提高了建筑物的质量和性能,保证建筑施工企业更好的可持续发展等问题,建筑工业化已经是行业未来的趋势,最终通过建筑工业化促进建筑产业化的发展,从而达到产业的标准化,实现“用相同的构件装配成不同的户型,用不同的户型组装成不同的房型”的标准。
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