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装配式建筑PC构件结构研究:标准化设计与工业化生产优势

装配式结构从结构形式方面划分,有混凝土(PC 构件)结构、钢结构、木结构。本文仅以 PC 构件装配式建筑研究作为例子。

释义 .

装配式建筑运用工业化的生产模式。它把预制构件借助连接部位的后浇混凝土、浆锚或者叠合方式,组合成具备可靠传力以及承载需求的结构。其核心包含建筑设计的标准化、构件(部品)生产的工厂化、现场施工的装配化以及土建装修的一体化。它的优点体现在多个方面,包括生产效率高,施工进度快,构件(部品)质量好,现场湿作业少,施工受季度影响小,还能产生良好的综合效果等。其构件的生产、物流以及现场作业,充分展现了现代建筑的产业化特征,是建筑生产方式的根本性转变,是实现节能、减排、低碳和环保的有力支撑,也是建筑产业走可持续发展道路的一种新型建设模式。

装配式建筑听起来有很多优点,然而它在发展推动方面却存在很大程度的困难。这与以下 5 大难题存在关联。

技术难题

近年来,政府推出了一系列与装配式相关的技术标准规范。然而,在技术和标准体系方面,依然存在着以下这些问题:

减震技术在国内的应用情况较少。全装配式的 PC 结构体系建筑要向高层发展,在现阶段存在困难。

装配式建筑产业链技术研究方面,预制装配式剪力墙结构的连接技术尚未成熟,防水保温连接技术也未成熟,现场安装施工及验收方法等关键技术同样尚未成熟。

预制装配式轻质隔墙等内装工业化技术尚需进行探索。目前的主流模式仍是主体结构建设与装修相分离,这种模式难以发挥结构、外保温、装饰装修、机电安装一体化的优势。

成本难题

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装配式建筑市场规模不够大,标准化程度偏低,设计与生产环节联系不够紧密,施工队伍技术不够成熟。这些因素使得装配式建筑的成本优势难以展现出来。构件模数化和标准化程度较低,模具摊销成本较高,人工成本也较高,诸多因素致使构件的生产成本一直处于高位。与传统现浇方式相比,装配式建筑的成本问题尚未得到有效的解决。

不同预制率时最优造价下的预制构件比例及成本增量

图片来自网络

构件质量与标准化难题

构件生产企业发展迅速,这使得行业管理的难度有所增大。多数工厂的管理人员素质以及工人的专业技能,与岗位的需求并不相符,这给构件的稳定生产以及品控埋下了隐患;并且构件厂为了争取订单,常常会采用低价中标的方式,这种方式进一步对行业的技术进步以及产品品质产生了影响,不利于产业的转型。

转型滞后及技术水平难题

一方面,设计单位的服务方式缺乏创新。目前,设计单位通常是依据现浇方式来开展方案设计,之后由专业的深化设计企业按照装配式建筑的要求进行拆分,也有将深化设计交给总承包单位或构件生产企业进行设计分包的情况。

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拥有装配式建筑全过程设计能力的单位以及具有工程总承包能力的企业,它们首先会按现浇方式进行方案设计,接着由内部从事装配化深化设计的团队装配式钢结构建筑优点,或者由自有的构件加工单位来进行拆分。

方案设计未考虑以后构件的生产和安装施工,通过深化设计拆分出的构件通常是个性化定制产品。深化设计单位要对每一种构件进行深化图绘制,构件生产企业接着进行模具设计和钢筋翻样。这既使构件产能大幅降低,生产成本急剧上升,劳动生产率低下,又增加了深化设计的额外费用,造成了社会资源的浪费。

一方面,建筑设计、构件生产以及安装施工之间的协调机制还不够完善。真正具备工程总承包能力,能够将设计、构件制造和安装施工等环节进行有效协调的企业,无法满足装配式建筑市场日益增长的需求。还有一些企业,它们缺乏装配式建筑的实践经验,管理和技术水平也比较低,所以难以确保工程项目能够顺利实施。

制度体系不健全难题

目前,装配式建筑监管机制的推行在全国范围内和业内各环节尚未形成合力。推行装配式建筑的配套措施有待健全,比如装配式建筑的招投标及承分包规定、各阶段设计深度要求、预制构件厂能力评价、绿色建筑综合评价等市场规则,急需根据建筑工业化的特点进行调整。同时装配式钢结构建筑优点,构件生产、施工安装等环节的质量安全监管方式,相关企业的责任界定,以及检测、验收要求也需要尽快补充完善。以上种种监管机制的不完善也影响着装配式建筑的顺利推行。

装配式建筑发展目前面临着一系列问题,然而,大力推广装配式建筑却是我国建筑业向绿色化、工业化、信息化转型升级的必然选择。结合装配式建筑发展面临的问题,政府有关部门需考虑从多方面持续推进。要完善标准配套等技术和措施,也要培育市场需求。同时,需培育一批全产业链的装配式建筑企业,推进产业融合,加强宣传示范,全面提升装配式建筑发展水平,以此加快建筑业转型升级。

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