發布時間:2023-09-21 09:58:00
序言:作為思想的載體和知識的探索者,寫作是一種獨特的藝術,我們為您準備了不同風格的5篇裝配式住宅設計,期待它們能激發您的靈感。
中圖分類號:TU832文獻標識碼: A 文章編號:
我國正處在快速城市化的進程之中,住房建設蓬勃發展著,在全球關注可持續發展和環保問題的今天,住宅建設的工業化成為必然的趨勢,在不久的未來裝配式住宅將成為我國住宅建設的重要組成部分。我國北方冬季采暖地區的采暖管線的設計與施工敷設因結構體系的改變而與傳統住宅的做法有所不同。
所謂裝配式住宅是指不同于傳統的全手工操作建筑的工業化建筑,是建筑工業化的產物。建筑工業化是將建筑設計標準化,構件生產工業化,因此組成建筑的構件都在建筑工廠里完成;然后通過物流運輸到施工現場,再根據科學的管理方式進行現場安裝,即減少施工現場的作業以降低人力資本和建筑垃圾。目前我國供暖事業也迅速的發展,從節能及供暖質量出發住宅常用的采暖方式有兩種,散熱器采暖和低溫地板輻射采暖。這兩種采暖方式在裝配式住宅中的設計和敷設方式都有區別于傳統住宅。那么對于裝配式住宅暖通專業如何將自己專業設計的相關部分加入到裝配式住宅的標準構件中成為設計過程中一項新的工作。
首先裝配式住宅采用散熱器采暖。房間的熱負荷計算方法不變,因此散熱器片數的計算方法不變。但是采暖管線從分戶熱計量裝置出來后就不能像傳統住宅那樣敷設于建筑面層內。因為裝配式住宅的樓板為疊合樓板。
疊合樓板示意圖
疊合樓板分兩部分,下部為預制板上部為現澆板,樓板上面只做20mm的找平層,因此采暖管線沒有條件敷設于建筑面層內。也因樓板的現澆層內有鋼筋,及電器的預留管線,預留管線交叉垂直方向上不能超過兩次,所以采暖管線預埋于樓板現澆層內不可行。那么采暖管線從分戶熱計量裝置出來后,對于高層,采暖管線可以在管線位于的暖井內就引至梁下,在公共空間設置吊頂,將采暖管線敷設于公共空間的吊頂內然后引至所需用戶戶內。用戶戶內的采暖管線同樣不能暗敷,只能明敷采暖管線;因此采暖管線盡量沿墻角,墻根敷設。若要實現管線的暗敷只能通過后期的室內裝修。對于多層,采暖管線經過分戶熱計量裝置后直接進入戶內,戶內做法同高層住宅一樣。
在采用散熱器采暖時需要遵循一定的原則,做到經濟性與安全性的統一,追求熱舒適度。一般而言,需要將供水的溫度控制在95℃以內,避免熱媒的氣化,還要計算系統的設計,確保相應條件的傳媒溫度的降低。要想裝配式住宅的采暖達到一定的舒適度,還需要增加散熱器的數量。將95/70℃作為基礎進行比較,當熱媒的平均溫度降低10℃,就需要增加20%的散熱器。當然熱媒的溫度不能任意的降低,必須在一定的范圍之內。在采暖設計的過程中,必須結合裝配式住宅的特點,收集熱媒設計的參數,確保同一熱源的建筑物的散熱器數量差別不大,降低采暖系統的失調度。鑒于
裝配式住宅的實際配置的散熱器面積大于理論需要的散熱器面積,需要留有一定的余地,將實際的散熱器面積大于理論面積控制在10%一30%內。
其次裝配式住宅采用低溫地板輻射采暖。地板輻射采暖已經成為裝配式住宅的重要采暖方式之一,具有溫度適宜和節約能量的優勢。首先,合理控制室內的溫度。室內的平均輻射溫度決定著人的舒適感,地板輻射采暖的設計中,室內的圍護結構的溫度較高,導致平均輻射溫度加大,在室內的設計溫度降低1~3℃,可以有效的提高人的舒適度。研究表明,室內設計溫度每降低1℃可節約燃料10%,可見地板輻射采暖在給人帶來舒適感的同時,很大程度的節約了能量,節能效果大增。其次,室內溫度分布均勻。在地板輻射采暖的設計中,地板表面的溫度是控制在30℃,溫度在垂直方向上降低,很大程度的減少了上部空間向室外的熱損失。另外,地板輻射的采暖可以減少對室內空間的破壞,加熱管埋在地下,增加了建筑面積,保護了室內環境,減少了能源與資金的浪費。地板輻射采暖在節約能源,提高舒適度的同時,還簡單方便,一方面便于對采暖設計的調節和控制,有效的對采暖進行管理,另一方面,在熱計量裝置的幫助下,簡化了用戶熱計量的計算,為用戶提供了優質的供暖服務。
為了有效的進行地板輻射采暖設計,需要借助一定的材料,金屬管道已經逐步被抗老化和耐高溫的塑料管取代。利用地板輻射采暖時,對于盤管間距的計算方式按照《地面輻射供暖技術規程》即可。分集水器之前的管道設計及敷設和散熱器采暖方式入戶前的管道敷設方式是一致的。但是對于只有20mm的建筑面層來說是不可能敷設地熱盤管的,因此采用低溫地板輻射采暖方式可以根據中國建筑工業出版社2010年10月發行的規范《CSI住宅建設技術導則(試行)》的采暖篇來實施,即在住宅套內樓板上設置架空地板,采暖管線入戶后連接分集水器,分集水器的各環地熱盤管敷設在架空地板內。但設置架空地板對應的是戶內層高的凈高會降低。
上述兩種采暖方式,在傳統住宅建筑中是普及使用的,在設計過程中也較為熟悉,熱源系統也不變,仍是主要城市集中供熱、鍋爐供熱或小型燃氣鍋爐房為其熱源,輸配系統也是一樣的,因此用于裝配式住宅是完全可行。但是在做采暖系統的設計時,采暖管線穿墻是無可避免的,而裝配式住宅的墻及樓板等構件都是在工廠里完成生產的標準構件,不能再像傳統手工操作那樣邊施工邊預留,或著對于非承重的墻可以在設備專業進場施工時根據需要現鑿,或是因為修改而重新開洞。構件生產工業化后,暖通專業的洞口不能有現鑿的情況,否則破壞構件的完整性,必須在構件上進行預留。因此要配合建筑構件的標準化就需要有構件的工藝設計,在傳統的設計結束后暖通專業要配合工藝設計,將采暖所需的洞口或套管的位置及尺寸體現在墻體和樓板的工藝圖紙上,以保證工廠生產的各個構件的正確性。且預留洞口尺寸的大小應有合理的富裕量及可施工的操作空間以確保采暖管線現場安裝的可行性和準確性。這也變相增加設計人的工作量。因此需要更快捷的制圖應用軟件。目前熱門的三維制圖軟件Revit就可以在標注平面的同時確定立面,還可以很好的解決管線碰撞問題。
總之,不管是傳統的建筑形式,還是工業化的裝配式,采暖的方式都可以沿用傳統的好的方式。無論改變系統形式,還是使用新的采暖方式都是為了使居住環境更加的舒適。在對裝配式住宅進行采暖設計時,需要綜合考慮裝配式住宅的特點,不僅要考慮供暖的效果,還要考慮采暖設計對住宅整體環境的影響。結合住宅的獨特性,根據各個采暖設計的優缺點,進行有效的選擇。在裝配式住宅采暖設計的發展中,需要不斷創新采暖方式,做到采暖方式與建筑結構的結合,將采暖設計和建筑設計緊密的結合??偠灾?,對于裝配式住宅的采暖設計需要結合住宅的具體情況,抓住問題的關鍵,綜合考慮,優化技術,同時積極的相應國家的政策,減少投資和費用,提高能源的利用率。
參考文獻:
1.《地面輻射供暖技術規程》JGJ142-2004,中國建筑工業出版社,2004
【關鍵詞】鋼結構;裝配式; 住宅;優化
裝配式住宅誕生于20世紀初期,這種建筑設計標準定型,構件在自動化生產線上加工,現場采用螺栓、自攻螺釘等連接件和密封材料干式組裝,無濕作業,施工安裝便捷。近30年來在歐美等國家逐步發展起來。裝配式住宅不僅改變了傳統住宅的結構模式,而且完全替代了磚、混凝土、石材、木材,真正實現了標準化設計、工廠化生產、機械化施工,從而大大降低了施工現場的勞動強度,縮短了施工工期,這種方式已在國外得到了推廣。為提高鋼結構裝配式住宅在我國的利用,本文對鋼結構裝配式住宅的發展現狀進行總結,并從我國鋼結構裝配式住宅的設計思路及其優化方案等方面進行了探討。
1 我國鋼結構裝配式住宅的現狀
1.1設計方法落后
傳統式住宅設計和裝配式鋼結構住宅的設計從結構體系的設計、基本模數的確定、平面的定位方式、設計的指導思想等方面都存在著很大的區別。在設計方案階段,通用結構體系和專用結構體系沒有區分,數?;?、標準化的設計思想沒有得到足夠重視;在施工圖階段,缺少對于構件及裝配節點的深化探討,沒有解決構配件的標準化定型和裝配節點的構造詳圖設計,這些問題或多或少阻礙了裝配式鋼結構住宅的發展。
1.2設計規范缺失
鋼結構裝配式住宅在我國發展的時間較短,在相關設計、施工標準等方面的規范文件缺失較多,與之相關的施工工藝、工法和安全規程還未建立,相對于國外發達國家的裝配式住宅發展,我國還比較落后,甚至在某些方面和國內現行的建筑技術標準、規范在很多地方還不兼容,使得裝配式住宅在設計、審批、驗收等方面無標準可依。這對于鋼結構裝配式住宅的大規模推廣是一個障礙。
1.3部件發展滯后
鋼結構體系住宅成套技術,由于缺乏技術引導及自主創新,市場需求并沒有達到產業化的程度。我國的相關產品功能性單一,工廠化程度不高,產品質量還不能滿足住宅產業化標準的要求。目前,該技術零散而不系統,技術水平及標準參差不齊,不配套,需進一步研究創新并進行整合。
1.4環保節能意識落后
一項調查數據顯示,我國每年新建建筑中 95%屬于高能耗建筑,產生的建筑垃圾每年高達數億噸,其中產生的污染物是引起霧霾的主要因素。鋼結構裝配式住宅相對于傳統的磚瓦建設材質具有節能環保方面的優勢,但是在另外一方面,環保節能的鋼材在整個鋼結構住宅中的使用率很低,根據2012年的統計數據,環保節能的鋼材利用率在10%左右,絕大部分的鋼結構裝配式住宅中使用的鋼材僅僅是一般材質的鋼材,在節能、環保、安全性能方面滿足不了當前的需要。
2 我國鋼結構裝配式住宅的設計思路
2.1以建筑結構為主導,結構專業為輔助
鋼結構住宅設計首先要遵循住宅建筑設計中的一般原則,以建筑結構為主導,結構專業為輔助。這是建筑設計的最重要原則,在滿足這個要求的前提下,才能更多地關注其現場板材裁截量、使用功能、節能環保以及建筑效果等。單純突出鋼結構而不考慮生活的舒適性,不能滿足人文要求的鋼結構住宅項目是沒有市場的,必將影響鋼結構住宅在我國的大量推廣應用。
2.2戶型設計標準化、定型化
目前在鋼結構裝配式住宅方面缺乏戶型設計的標準化、定型化標準,大多住戶住宅戶型設計隨意,規格多種多樣,這樣會導致鋼結構裝配式住宅現場施工的不確定性,嚴重拖延整個工程的現場施工周期,對整個工程造成嚴重的不利影響。因此,針對標準化生產的板材尺寸統一的特點,房間的深入設計要遵循一定的原則要求,房間開間的尺寸滿足模數制的要求,盡可能減少異形板的使用量和現場版材裁截量,以提高生產效率,提高生產周期。
2.3 廚衛設計標準化、定型化
住房的心臟是廚房和洗手間,由于內部管道多,功能復雜,在設計施工的時候往往是最耗時耗力的部分。在鋼結構裝配式住宅設計過程中,一定要遵循復雜問題簡單化的原則,對于廚房、衛生間的設計執行標準化,定型化。盡可能減少異形板的使用量和現場板材裁剪,住宅設計一套標準化、定型化的程序,減少施工過程中不確定因素影響,以提高整個工程的施工周期。
2.4 平面布置系列化、模塊化和靈活化
在鋼結構裝配式住宅設計過程中,以住宅間、套型或單元為單位模塊,以木塊的多種拼接形式來適應總平面的布置變化。實現住宅平面功能的開放設計,充分發揮構件標準化設計、工廠化生產、通用化應用、多樣化組合的特點。
3我國鋼結構裝配式住宅的優化方案
3.1 建立功能需求明確、結構合理的住宅戶型
一套功能需求明確的戶型必須遵守,合理布局、動靜分區、充分利用的原則,合理布局就是將特性相近的行為單元組合在一起,動靜分區則是在行為單元組合中盡量避免相互干擾,充分利用則是充分利用房間空間面積。鋼結構裝配式住宅,在房屋的柱梁方面數量要盡量少,節約鋼材用量,設計并成功裝配一套宜居舒適、布局合理、動靜分區、潔污分區的優秀戶型,
3.2 環保節能
“鋼結構在建筑全壽命周期內貫穿減量化、再利用、資源化,減量化優先的循環經濟發展原則,是當前城鎮化建設對自然環境影響最小的一種建筑結構體系。鋼結構是典型的環保綠色建筑,僅垃圾排放量就比傳統混凝土建筑減少約六成。因此在鋼結構裝配式住宅中廣泛應用環保節能的鋼材,可以滿足環保、節能的要求。在具體戶型中控制建筑體形系數、床墻比、減少外形的凹凸、大坡頂、入口設門斗等技術,可以很好達到環保節能的目的。
3.3 追求戶型造型的美觀
戶型的美觀是現代人對生活的追求,鋼結構裝配式住宅作為一種先進的建筑方式,必須重視戶型的美觀。在具體過程中要遵循以下四個技巧,動靜分開、公私分開、主次分開、干濕分開,重點對屋頂、檐口、入口雨棚頂、窗線條、腰線處理等方面的設計,有利于家具擺放,提高使用面積,也符合中國人的消費心理。
3.4 鋼結構設計安全性高
裝配式住宅鋼結構在安全性能方面,要保證結構的鋼材、螺栓與螺釘、圍護材料、粘接密封材料符合要求。樓蓋、墻體和屋蓋的結構構造與連接形式、緊固件的選用符合規定。防火性能方面,注意建筑構件燃燒性能和耐火極限、房屋長度、面積、間距、裝修材料、管道及其包覆材料、構件內填充材料等方面。耐久性方面,要求鋼結構件采用鍍鋅進行防護。住宅舒適性方面,樓面、外墻和屋面所采取的填充保溫棉、噴射液體發泡材料或外貼泡沫隔熱板材等保溫與隔熱措施,以及墻體、樓板和屋頂所采取吸音、隔聲(消聲)措施,住宅圍護結構采取的防結露措施均要滿足技術要求指標。
參考文獻:
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關鍵詞:節能減排;裝配式住宅;營造體系;標準化;模塊化
中圖分類號:TU208
文獻標識碼:B
文章編號:1008-0422(2014)06-0141-06
1 引言
裝配整體式混凝土結構是由預制混凝土構件或部件通過鋼筋、連接件或施加預應力加以連接并現場澆筑混凝土而形成整體的結構,又簡稱為預制裝配式結構(precast concrete,PC結構),按照此工藝建造的建筑,稱為裝配式建筑,亦可稱為PC建筑。由此體系建造的住宅為裝配式混凝土住宅。裝配式混凝土住宅是住宅生產方式的變革,住宅產業化是住宅建設的發展趨勢,是實現節能減排、發展低碳經濟的必然需求。當今世界,能源緊張、節能減排已是全球共同的話題,住宅建筑的工業化和產業化勢在必行。
裝配式住宅工業化生產,這與國家產業結構改革、節能減排、原材料的循環利用、提升建筑質量等是密切相關的,政府在管理層面上也出臺了一系列政策大力支持。裝配式混凝土住宅已逐步在全國各地進行推廣,各地也初步形成了符合當地特色的裝配式混凝土住宅體系,也有相關的地方規范出臺。但從目前裝配式混凝土住宅的實際情況來看,存在的一個重要的問題是,標準化、模數化沒有充分體現;建筑形式與裝配式、工業化的關系不緊密。產生此問題的根本原因是缺少一個標準的營造體系。
2 營造體系的標準化需求
國內的PC技術有很多種,各地不盡相同。萬科在全國各地推廣的PC也有多種體系,北京萬科的是預制整體式剪力墻技術(豎向套筒連接),深圳萬科是內澆外掛體系,上海萬科是PCF體系,上海城建(集團)采用的是框架體系。體系眾多,裝配式住宅產品的設計標準化、模數化的概念不強,和現澆的住宅產品比沒有實質性的變化。標準化、模數化的缺失,導致裝配式住宅的建造成本大幅度提升。同時也存在為了預制而預制,或者象征性的采用部分的PC技術。達到此目的很容易,造價也不會太高。然而建立一套成熟的技術體系則需要長時間的實踐和堅持,只有不斷改進和優化才能進一步降低成本,將技術的推廣應用推向成熟。
2.1 裝配式建筑的技術策略
基于對裝配式建筑多年研究和實踐,建議可采用如下技術策略。
2.1.1 向制造業學習
我國建筑行業一直走的是粗放型的發展道路,標準化缺失,模數化沒有真正推廣開,建筑部品在推廣和應用模數協調方面貫徹不力,導致住宅產業化長期形不成,開發成本、效率和效益低下。住宅開發及部品生產標準化概念淡薄,模數協調理論早丟到腦后。部品設備無序化生產,技術引進名目混亂。我們一直號召向制造業學習,像造汽車那樣造房子,向機械行業、計算機行業學習,學習什么?首要的就是要學習標準化、模塊化思想,用標準化的理論知識武裝頭腦,結合建筑行業的實際,解決PC技術應用帶來的成本居高不下、難以標準化的問題。同時需要建立標準化的一系列標準文件,占據行業發展的高端地位,引領社會化大協作生產模式的技術發展方向。
2.1.2 熟悉各種不同的技術體系,吸取各種技術體系的長處,尋找技術實施和研發的現實條件
技術體系的成熟不是一天兩天的事情,各種結構技術體系均存在一定的優缺點,沒有完美的技術體系。但可以結合規范的允許范圍,促進成熟可靠技術的實施推廣;并聯合社會各界技術研發力量,搭建尚未成熟的技術的研發平臺,熟悉掌握各種可能出現的技術,在有條件時開展試驗。
2.1.3 以成本為導向研發、設計產品,同時注意技術體系的延展性
宜家的產品設計有一個特色,那就是“先制訂價格,再進行具體設計和生產”,所以出現很多價格低廉、非常具有設計感的家居產品。宜家憑這樣的設計理念讓宜家的產品走進了干家萬戶,在激烈的市場競爭中占得一席之地。
做裝配式住宅也可以根據售價未開始設計,根據不同的受眾群體來設計適合他們的裝配式住宅。但同時還要考慮到裝配式技術的延展性,縱向是自身技術的發展的脈絡要清晰,在質量穩定和成本可控的同時逐步提升預制率,提供更加高質量的產品,橫向是將裝配式住宅技術向其他領域擴展到辦公、商業乃至于各種業態的綜合集群建筑。
2.2 關于標準化、模塊化的研究
2.2.1 標準化
標準定義為“在一定范圍內獲得最佳秩序,對活動或其結果規定共同的和重復使用的規則,導則或特征的文件。該文件經協商一致并經一個公認的機構批準?!睒藴蕬撘钥茖W技術和經驗的綜合成果為技術,以促進最佳社會效益為目的。制定標準的對象是重復性事物或概念;制定標準的對象,包含生產、技術、經濟工作和社會活動各個領域,但并不是所有的事物或概念,而是比較穩定的重復性的事物或概念;標準產生的客觀基礎是“科學、技術和實踐經驗的綜合成果”;標準在產生過程中要“經有關方面協商一致”;標準的本質特征是統一;標準“由標準主管機構批準以特定的形式,作為共同遵守的準則和依據”的統一規定?!皹藴省笔且粋€廣義的概念,有文件標準、實物標準等。
2.2.1.1 標準化的定義
標準化為在一定范圍內獲得最佳秩序,對實際的或潛在的問題制定共同的重復使用的規則活動。上述活動主要是包括制定、及實施標準的過程。標準化的重要意義是改進產品、過程或服務的適用性,防止貿易壁壘,并促進技術合作。標準化的總目的是為了在一定的范圍內獲得最佳秩序并促進最佳的社會效益。除此之外,標準化還有一個或多個特定目的,以適應某種需要或選擇。標準化的方法原理:標準化的基本原理通常是通行的八字原理:“統一、簡化、選優、協調”。
2.2.1.2 標準化設計
標準化設計是指標準件的選用和常用件的設計。標準件設計中提高效率的最簡便的方法是建立標準件庫和常用件庫。經過生產實踐的檢驗具有優良的性能才能確立為標準件,其結構和參數都已經標準化,所以無須對其結構合理性進行檢驗。在標準件庫設計中體現了信息傳遞的單向性,即設計者只能選用不能修改。標準件庫的優點如下:采用統一的描述格式,不同系統開發的標準庫可以進行信息交換,最大限度地減少重復開發標準件庫造成的資源浪費,并提高了系統的可靠性;為設計人員提供盡可能完整的標準件信息,該信息不僅包含尺寸、圖形信息,還包括材料、功能信息等?;谑挛锾匦员淼臉藴始祗w系是開放的,易于擴充。
2.2.2 模塊化
模塊的本意就是“組件、預制件或預制住房單元”等,人們采用標準的尺寸的磚、石和黏結劑,通過不同的組合,可建成形狀、風格各異的建筑物。磚、石的形狀雖然簡單,但是他們的組合是多變的。Module的形容詞modular則表示有節奏的進行測量,含有積木化或組裝式等含義,模塊化(modularization)一詞就兼有積木化的意義。由若干塊“積木”,可以組合成不同形狀和風格的建筑物,雖然他們的元素不多,但它具有快速組合和形式多變的特點,這正是人們所需要的優點。模塊化是在通用化、系列化、組合化等標準化基礎上引入系統工程原理而發展起來的一種標準化的高級形式,表現特征為尺寸模數化、結構典型化、部件通用化、參數系列化,組裝積木化。作為組合化發展的高級階段,模塊化的理論基礎是系統的分解與組合原理。
2.2.2.1 模塊化的涵義
所謂模塊化設計,就是在標準化理論的基礎上運用系統工程的原理,將一復雜的工程產品分解成層次合理的簡化、系列化、標準化單元模塊,并用這些標準化模塊組合成各種不同產品的過程。它是以功能分析為基礎,通過功能、用途不同的各模塊的互聯組合實現基型產品和變型產品,主要包括模塊劃分與模塊組合兩個過程,模塊劃分是功能模塊的結構設計過程,模塊組合則是根據具體的功能要求,選擇合適的模塊組成產品。根據模塊化設計思想,產品的構成層次發生了重大的變化。模塊成了設計制造單元,要設計并建立標準模塊庫、專用模塊庫與相似的零部件庫。生產時,查找標準模塊庫、專用模塊庫,對無法直接利用的模塊可在其基礎上進行變性設計形成新的模塊,重新拼合模塊使之成品化,縮短了設計周期。
2.2.2.2 模塊化設計
模塊化設計的關鍵是模塊化標準化和通用化。它是指結構標準化,尤其是模塊接口標準化和通用化。模塊化設計所依賴的模塊化的組合,即連接或接口。顯然,為了保證不同功能模塊的組合和相同功能模塊的互換,模塊化應具有可組合性和互換性兩個特征,而這兩個特征出現在接口上,必須提高其標準化、通用化、規格化的程度。例如,具有相同的功能,不同性質的單元一定要具有相同的安裝基面和相同的安裝尺寸,才能保證模塊化的有效組合。計算機行業中,由于采用了標準通用的總線結構,來自不同國家和地區廠家的模塊均能組成計算機系統并協調工作,使這些廠家可以集中精力、大量生辰某些特定的模塊,并不斷進行精心改良和研究,促使計算機技術達到空前的發展。
2.2.2.3 模塊化與模數協調
關于模塊化與模數協調,模塊化是復雜產品標準化的高級形式,無論是組合式的單元模塊還是結構模塊都貫穿一個基本原則,這就是用型式和型式尺寸數目很少且有經濟合理的統一化單元一模塊,組合成大量具有各種不同性能的各種復雜的非標準綜合體,這一原則成為模塊化原則。為了實現模塊化原則,保證模塊是由模塊組成的產品在尺寸上的協調,必須建立一套模數系統對產品的主尺度、性能參數以及模塊化的外形尺寸進行約束,這就是建筑中的模數協調。
模數協調工作是各行各業生產活動中最基本的技術工作,遵循模數協調原則,全面實現尺寸配合,可保證在住宅建設過程中,在功能、質量和經濟效益方面獲得優化,促使住宅建設從粗放型生產轉化為集約型的社會化協作生產。
2.2.2.4 模數協調技術在裝配式混凝土住宅設計的目的
模數協調技術在裝配式混凝土住宅設計的目的主要表現在以下幾方面:實現住宅建筑的設計者、制造業者、經銷商、建筑業者和業主等人員之間的生產活動互相協調;能從建筑各部位尺寸進行分割,并確定各部件(模塊)的尺寸和邊界條件,是部件(模塊)規格化,又不限制設計自由;優選某種類型的標準化方式,達到使用數量不多的標準化部件(模塊),建造不同類型的住宅建筑;能使建筑部件(模塊)尺寸的數量達到優先化;促進部件(模塊)的互換性,使部件(模塊)的互換與其材料、外形或生產方式無關;采用合理化的方法定位,吊裝和組裝部件(模塊),以簡化施工現場作業。
2.2.3 PC技術體系選定要訣
PC技術體系選定的過程中一定要做到“六化”,即簡化、統一化、通用化、組合化、系列化、模塊化。具體可表現為以下九點:
1)結構布置盡可能的簡單,構件的規格盡可能的簡化;
2)相同通用構件體系的住宅產品可以實現多種戶型和樓型,但是具有相同的“基因”,實現一種統一外部表現,個性化的表現通過外表面顏色、附加構件如陽臺板、空調板等的設置實現個性化;
3)構件、戶型應該形成事實上的通用化體系,并具有互換的特性,促進產品和部件的標準化;通用構件應具有很靈活的組合性特點;
4)按照建筑模數,形成構件、部品的系列化分布,以適應更加多樣的需求;
5)PC建筑首先拆分為標準模塊,然后是標準構件,形成一定的系統層次關系;某些非標部位形成非標模塊,以適應部分特殊需求;
6)標準化需要形成一定的標準化構件和部品庫,且這是一個開放的系統,易于擴充;
7)拆分構件時應注意構件在整個系統中的作用及其更換性的可能性以及必要性,并保持構件在功能及結構方面有一定的獨立性和完整性,構件問的結合要素便于連接與分離;
8)構件的標準化背后其實就是模板的標準化,目的就是提升鋼模的利用效率,標準的構件可以由可變模板技術實現系列化的構件系統;
9)模塊化數理方面的支撐就是模數協調技術,模數協調技術首先利用基本模數網格控制建筑物的平立剖面,以利于拆分成單元模塊或構件,并利用構件定位技術、公差與配合等技術實現部件安裝接口的模數協調。
3 裝配式混凝土住宅相關體系
根據近年未裝配式混凝土住宅按結構體系體可分為預制框架體系、預制剪力墻體系、預制疊合剪力墻結構體系、內澆外掛體系(各體系綜合比較見表1)。
3.1 預制框架體系
預制框架結構體系(如圖1)的主要特征是將框架結構的構件拆分成梁、柱、樓板等基本預制結構體,單個構件重量較小,有利于預制和運輸。連接處可以選擇在梁柱節點,也可選擇在梁柱節點以外,垂直構件連接一般采用套筒灌漿連接,可以實現高可靠性的連接。節點區或分段連接區現澆,樓板疊合層一般現澆,形成整體的剛度,達到等同現澆、抗震的目的。目前上海地區現行規范規定,裝配整體式混凝土框架結構總高度不應大于50m。
外墻作為結構體的荷載,不作為主要受力構件,根據建筑物的性質,可以選擇預制混凝土墻板或者玻璃幕墻。預制墻板與結構體的連接采用干法或濕法連接,必定有一個方向與結構體鉸接。結構體遇到外部荷載發生形變時,墻板之間可以發生變形,但墻體本身不發生破壞。
預制框架可以結合現澆剪力墻或者預制剪力墻同時使用形成框架剪力墻結構體系。預制框架結構體系在上海、南京、沈陽有部分項目應用。
3.2 預制剪力墻體系
預制剪力墻結構體系將剪力墻結構體系的建筑拆分成剪力墻、樓板等構件,構件類型較少,但單個構件重量較大,剪力墻板豎向采用套筒或者漿錨連接,套筒可靠度高但是造價比較高,漿錨連接理論可行、造價較低,但施工質量保證難度較大;墻板水平向采用預留現澆段連接。預制剪力墻的平面布置與現澆結構區別不大,用于住宅比較容易適合傳統的高層住宅的消費習慣。現行上海地區沒有規范出臺支持本系統。目前在國內預制剪力墻技術北京、沈陽、哈爾濱有部分項目應用(如圖2、圖3)。
3.3 預制疊合剪力墻結構體系
預制疊合剪力墻是為了實現住宅產業化而生產的一種介于全現澆鋼筋混凝土剪力墻和全預制剪力墻之間的一種剪力墻結構構件。預制墻板工法又稱為PCF工法,日本是較早推廣、應用這種剪力墻的國家,技術也相對成熟。目前,預制疊合剪力墻在日本作為框架填充墻或框架結構中的抗震墻使用,真正作為受力構件用于純剪力墻結構的工程實例不多見,同時日本工程界對于結構高度超過60m的建筑中采用預制疊合剪力墻態度謹慎?,F行上海地區規范規定預制疊合剪力墻結構只適用于結構總高度不大于60m,層高不大于5.5m,抗震等級為三級以及以下的小高層、高層剪力墻結構住宅外墻。目前在國內預制疊合剪力墻技術上海有部分項目應用。
3.4 其他體系
在國內展開應用的其他體系還有NPC體系、預制疊合墻板體系等,這些體系與前述介紹的三種體系之一無本質區別。內澆外掛體系本質上是將部分外墻板當成荷載,受力結構采用現澆結構的形式,兩者利用現澆連接在一起,本質上不屬于結構受力構件采用PC技術的范疇,不具備技術延展性,屬于為了預制而預制。預制異形柱結構體系也是一種適合于預制構件標準化的結構體系,由于本體系現澆結構的適用范圍(上海地區異性柱框架結構適用的高度為21m,異形柱框架剪力墻結構技術體系適用的高度為40m)不算大,且尚未開展相應預制工法的研究,預計未來可以作為一種比較有特點的預制技術體系加以應用。
4 基于標準營造的技術體系研究
基于裝配式混凝土住宅標準營造可以從標準構配件、標準戶型和標準立面三方面人手形成一套完善的技術標準體系。
4.1 標準構配件
標準構配件有立柱、疊合梁、墻板、疊合板,樓梯,陽臺六種構件(如圖4),每種構件的規格控制在2種以內,可以提高模板的重復利用率,降低模板的攤銷費用,從而降低生產成本。
4.1.1 標準立柱
規格600x600,可采用預制柱或現澆柱。
方柱VS扁柱(見圖5):方柱形狀和受力性能I-IN個方向完全相同,更有利于構件梁、墻體的標準化,提高模板的利用率;扁柱在角部設置帶來了多種非標準構件,處理難度較大。
4.1.2 標準墻板
150厚預制混凝土外墻板或200厚預制夾心保溫墻板,造價要求高時采用單板,造價允許時可采用夾心墻板(見圖6)。
4.1.3 標準樓板
采用疊合樓板,板厚140(60預制+80現澆)(見圖7)。
4.1.4 標準樓梯
采用預制樓梯(見圖8)。
4.1.5 標準陽臺板
采用懸挑疊合陽臺板(見圖9)。
4.2 標準戶型設計
4.2.1 戶型設計原則
裝配式混凝土住宅設計應該充分體現標準化、模數化的設計理念。筆者結合實際情況,對戶型的設計總結出若干原則:
1)裝配式框架一剪力墻體系的預制率的高低可調節性大,且此體系還可以用于辦公、商業、學校等一系列的公共建筑中,市場前景廣闊。因此,新的戶型設計依舊選用裝配式框架一剪力墻體系;
2)針對中小戶型設計,提出將梁柱外凸到室外,以減弱凸梁凸柱對室內的影響;
3)建筑尺寸盡量統一,從而可以較少預制構件的種類和規格。通過構件之間不同的組合來達到各種戶型的使用要求;
4)廚房、衛生間、陽臺等小構件尺寸盡可能一致。
4.2.2 標準戶型設計
在上述原則的指導下,提出了如圖10所示的標準戶型設計。
此戶型構件的種類少,大部分的構建是以6.6m和3.3m為基本尺寸。平面規則,基本沒有凹凸,體形系數小,對節能有利。柱網規則,縱橫兩個方向均能對齊,對結構受力有利。沒有凹口,對房間采光有利。梁柱外凸,減少了結構構件對平面的影響。此戶型設計成一房、二房、三房,三種不同戶型的組合形式,可滿足中小戶型的住房基本功能需求。戶型單元之間可分可合(如圖11)。
此戶型的建筑構(部)件可拆分為:交通核剪力墻部分、樓梯、框架柱、框架梁、護墻體、陽臺、樓板、空調板等(如圖12)。剪力墻為現澆構件、樓板和陽臺為疊合構件、其它的均可做成預制構件(如圖13)??筛鶕こ虒嶋H情況,自主選擇預制構件。
4.2.3 戶型的可延展性設計
僅一種戶型是不可能滿足市場的需求。在上述對裝配式建筑的認識、實踐和設計原則的指導下,提出了一系列的戶型設計方案。同樣的建筑構件,通過不同的組合,再配以不同的現澆的交通核,未滿足不同住宅需求,實現簡化、統一化、通用化、組合化、系列化、模塊化設計,衍生出三種系列的戶型平面。
4.2.3 1A系列
由三戶組成一個單元,開間模數3300,進深模數4500。通過現澆交通核的不同,來滿足11-24層的戶型要求(如圖14、15)。
4.2.3.2 B系列
由四戶組成一個單元,開口按摩模數3300,進深模數3300和3600。通過現澆交通核的不同,未滿足11-24層的戶型要求(如圖16、17)。
4.2.3 3C系列
由四戶組成一個單元,開間模數3300,進深模數由三種。通過內天井來實現中間戶型廚衛等房間的通風和采光。此設計建筑進深大,有利于節約用地(如圖18、19)。
4.2.3.4 通廊式戶型(如圖20)
上述系列的房型都體現了標準化、模數化、系列化的概念。戶型平面規整,有利于建筑節能。但建筑的進深不大,對節約土地不利。如果能逐步采用暗衛生間,對裝配式建筑的戶型設計是非常有利的。既可以減少凹凸和內天井,又能加大建筑進深。小面寬、大進深的建筑可以節約土地。
4.3 標準立面設計
裝配式建筑的立面設計同樣應體現標準化、模數化的理念。在二進制的計算機領域里“0”和“1”創造了數字世界,簡單卻擁有無限可能。在做立面設計時可以借鑒這個概念。“0”可以看做裝配整體式混凝土結構,“1”可以看做標準化、模數化的通用部件。兩者相結合,并以不同的排列和組合未達到立面設計的變化與同一性。
上述建筑戶型的立面上已經存在有四種元素――柱、梁、板、陽臺(欄桿)。此四種元素是建筑的基本構件。現代住宅建筑中通常會在空調板外加百葉,來隱蔽空調室外機。因此,立面上總共有柱、梁、板、陽臺(欄桿)、百葉共五種元素。通過五種元素的不同組合方式、柱和墻面的顏色和材質的變化,來到達立面設計的標準化、模數化、多樣化(如圖21)。
5 標準營造體系控制造價的基本心思路
裝配式混凝土住宅控制造價的總體思路是:大力推廣標準化工作,促進預制構件的社會化大生產和加強施工操作人員的培訓,降低預制構件的造價和安裝價格;部分簡易構件,比如疊合樓板推行工地現場就地預制,減少運輸費用。而在采用較低PC率的時候,比如立柱不采用預制,內隔墻全部采用傳統砌塊等靈活措施。
下面參照已有項目,根據標準營造體系進行不同PC率的造價分析(見表2―5,表內數據基于筆者部分工程實踐,按照上海市相關技術規程和定額計算標準)。
1住宅小區電力配電的現狀
由于一些舊的小區電線、電纜及設配電設施的老化,以及空調等用電設備增多,使得用電功率增大,有些是因為開發商或物業公司缺乏對電力配電設備設施的檢查、維修和保養,使得很多小區頻頻出現停電現象。比如:2012年10月8日,惠州市惠陽區中天彩虹城4棟,一條電梯電纜起火,造成1座32層的高樓整棟停電7天,致使整棟小區居民無法回家生活;2015年3月14日晚11時,惠州市博羅縣園洲鎮中心花園小區,因小區配電設備故障,400余戶居民停電4天;2015年5月2日晚11點多,惠州市“名流印象”小區因高壓開關故障,突然停電,至次日下午17時小區才恢復供電。以上停電故障后,為什么要持續幾天才能恢復供電?這里面存在一個管理上比較混亂的問題。一是有些物業公司不作為,沒有做到對電力配電線路及配電設備設施進行巡查、維修和養護的責任,二是電力配電設備產權不清,誰來承擔搶修費用,責任不明確,開發商與供電部門相互推諉,所以導致幾天后才能恢復供電,可是苦了那些停電的居民。
2住宅小區機電設備設施的現狀
2.1發電機的現狀:
2.1.1部分發電機保養不到位,平時每個月兩次的例行啟動運行沒有落實,在應急啟動時,發電機不工作。
2.1.2發電機自啟動裝置失控,即在市停電或故障停電時,發電機應在7秒鐘之內自啟動供電,可是相當部分的小區特別是以前開發的一些舊小區,發電機連鎖啟動功能早就壞掉,只能用人工發電。
2.1.3有部分舊小區的發電機,因為設備老化、缺乏保養和未更換零配件等原因,發電機早已在那里睡大覺了,每次停電小區都只能是漆黑一遍。
2.2消防泵、消防風機及其設備設施的現狀:
2.2.1部分小區消防泵及消防設施缺乏維護和保養,有些消防管道、消防閘閥、消防栓已經大部分面積生了鐵銹,這種情況下消防系統又怎樣能正常的工作呢?
2.2.2甚至有些舊的小區消防栓都已經被拆了,有的消防通道的消防栓箱只是一個空殼的了,這是一個可怕的事情,如果一當產生火災,將會很被動,只能等待消防隊員來援救。
2.2.3消防自動報警系統。地下室和消防通道的溫感器、煙感器、消防報警按紐等都是消防控制主機的信號源,然而部分小區的煙感、溫感等根本就無法工作。
2.2.4消防風機。消防風機是在緊急情況下,一方面向消防通道及避難層輸送氧氣,一方面向室外排煙、排出一氧化碳有毒氣體等功能,以盡可能的最大限度的為被困人員創造逃生的機會。然而目前部分小區的消防風機缺乏管理,沒有做到定期試運行或更換損壞的零配件,我遇到過在日常檢查時,消防風機就轉不起來的。如果在這種情況下,一當遇到有火災危害時,也是一件很可怕的事情。
2.2.5發電機與消防連動。發電機是備用電源,一般情況下是停市電后發電機自啟動投入運行。然而在目前的現狀,有部分小區的發電機不能正常的自啟動,每次停電后必須人工發電才能送電上去。這樣是不能滿足消防要求的。建議開發商和物業公司完善這種用手工發電的情況,不論是什么原因,我覺得應該投入一定的資金把發電機自啟動功能完善或恢復起來,以便為消防應急時打下良好的基礎。
2.2.6消防控制柜與電梯迫降。消防控制柜的迫降按紐與電迫降開關連通,在發生火災或緊急情況下,在消防控制柜上操作能迅速將電梯迫降到一樓或首層。這種功能是在遇到火災等非常情況下,迅速將電梯停在一樓或首層,以便將電梯里的人員運送到一樓安全地帶,同時也可避免各樓層的其他人員再次乘梯而遇到危險。然而目前有相當部分的小區消防控制柜沒有派上用場,甚至連消防監控中心的人員都撤走了。比如我所見過的一個叫金茂的什么小區,監控中心根本就沒人在的。建議消防局、開發商及物業公司等對電梯迫降消防連動進行監管,監督、檢查并落實小區的電梯迫降功能是否正常,落實在消防控制柜上操作迫降開關時,電梯是否能正常迫降到一樓或首層,只有靠消防管理單位、開發商和物業公司各施其責,齊抓共管,才能將消防連動、電梯迫降等功能落實到位,才能為非常狀態下緊急救援創造良好的條件。
2.3電梯的運行及維保的現狀:
2.3.1部分電梯運行不穩定,運行噪音大,特別是一些老式的電梯,運行起來晃動很大,乘坐電梯會有些恐懼感。
2.3.2電梯保養不到位。每個月例行的2次保養,有些維保單位只是走一個表面的形式,走一個過場,而沒有真正的盡到責任。比如對地坑的檢查,對門鎖、門刀的檢查,以及對油杯的檢查都是很缺乏的,比如我有檢查發現保養過的電梯油杯里嚴重缺油,電梯卻還是在正常的運行。油杯缺油是一個很可怕的事情,當轎廂與運行軌道干摩擦的時候會產生高,時間長了就會引起一些故障。電梯層站門地坎里的雜物通常比較多,容易對電梯開、關門造成影響,因為這種原因導至電梯轎廂門不能正常的打開或關閉,所以電梯也就不能正常的運行,嚴重影響小區居民的正常出行。
2.3.3五方通話對講,確實有部分電梯五方通話對講存問題,有些電梯在年檢的時候把五方通話對講功能恢復好,質檢過關后就不理了,甚至有時電梯困人在里面,不能及時的呼叫監控中心,給被困人員造成極大恐慌,也存在極大的安全隱患。
2.3.4電梯維修和解救被困人員不及時。電梯固障或電梯困人時,維保公司維修或解救被困人員不及時,通常打電話給維保公司的維修人員,他們總會說在其它地方很忙,或者半小時以上不能趕到現場進行維修或解救被困人員,這樣給小區居民日常乘梯出行帶來不便。
3結語
關鍵詞:裝配式住宅;綠色建筑;四節一保
綠色建筑具有能耗低、污染少、保護環境等特點,可為建筑用戶提供自然、高效、安全、舒適的建筑空間。裝配式住宅是綠色住宅建筑產業化發展的核心技術,可降低綠色建筑建設成本,與綠色建筑的“四節一?!保ü澞堋⒐澆?、節水、節地和環境保護)發展要求相符,建筑企業應在綠色建筑中推廣應用裝配式住宅。
1裝配式住宅在綠色建筑中的應用優勢
在綠色建筑工程建設中,裝配式住宅的優勢體現在以下五個方面:①節能。裝配式住宅在施工過程中,可減少人力、物力,在使用過程中,構件性能優于傳統建筑結構,可減少建筑運行能耗,節能效果顯著;②節材。裝配式住宅建筑使用的施工材料可循環使用,材料浪費現象得到有效遏制,材料使用率顯著提升;③節水。裝配式住宅統一生產構件,運輸至施工現場進行裝配,施工現場配置的施工人員、施工材料都較少,生活用水與生產用水大大減少,節約水資源;④節地。裝配式住宅在工廠生產建筑結構構件,無須單獨設置場地進行混凝土生產,可節約土地資源;⑤環保。在裝配式住宅建筑中,施工現場以裝配施工為主,無須運輸水泥、砂石等材料,施工現場粉塵污染大大減少,且無需進行夜間施工,不會產生光污染、噪聲污染,不會影響施工現場周邊居民正常生活。
2裝配式住宅在綠色建筑中的應用策略
基于裝配式住宅在綠色建筑中的應用優勢,建筑企業應根據住宅建筑特點,選擇合適施工技術,開展裝配式住宅建設工作,做到“四節一?!保瑢崿F綠色建筑建設目標。以某建筑企業的小區工程項目為例,總結裝配式住宅在綠色建筑中的應用策略。該小區工程項目用地面積約8萬m2,住宅可建設用地面積69858.88m2,均為裝配式住宅,要求預制率超過30%,其中裝配式住宅中“三板”占比超過60%。設計人員根據該小區工程項目施工現場地理條件與工程建設要求,進行裝配式住宅建筑、結構等專業方案設計,通過設計施工一體化工作,為裝配式住宅施工提供詳細指導,切實發揮裝配式住宅優勢。
2.1預制結構設計
在裝配式住宅施工中,預制結構部件是基礎環節,建筑企業應結合建筑工程的結構特點,將建筑劃分為預制柱、預制樁、預制剪力墻、內外墻板、樓板、屋面板、樓梯、陽臺等結構構件,在工廠完成各個結構構件的制作,將其與施工現場澆筑的部分柱與梁進行拼接,或到現場拼接各種預制構件,實現節約能源、保護環境的建設目標。為此,為保障裝配式住宅建設質量,設計人員應按照規范流程與要求實施預制結構設計工作。
2.1.1方案設計
在裝配式住宅的方案設計階段,設計人員應對裝配式住宅的平面布局、立面、結構、建筑空間等模塊進行設計。結合裝配式住宅的平面布局與立面結構,選擇合適的預制構件類型,在滿足建筑工程對建筑空間要求的基礎上,選擇合適的預制構件連接技術,再結合預制構件類型與連接技術,完成預制結構方案設計。在該小區工程項目中,設計人員引進BIM技術,基于BIM軟件的模擬功能,將裝配式住宅進行結構拆分,計算裝配式住宅的預制率,明確預制的建筑構件及相關參數要求。結合參數要求,在BIM軟件中構建各個預制構件族庫,遵循“少規格、多組合”的原則,將重復利用率偏低的結構從預制構件族庫內刪除,改為現場澆筑施工,以此明確工程項目中預制結構的范圍。在確保建筑工程預制率符合要求的基礎上,協調預制構件與現場澆筑施工,避免二者占比不合理,加大工程建設能耗,實現綠色建筑設計目標。
2.1.2初步設計
首先,結合方案設計成果,設計人員依托于BIM協同設計平臺,整合各項工程項目數據信息,計算方案設計后的預制裝配率等指標,準確拆分裝配式住宅的預制構件,實施標準化設計,確保預制構件符合工程項目建設要求,為后續預制構件生產提供詳細指導;其次,結合預制構件的設計成果,計算裝配式住宅建設成本,優化改進裝配式住宅的預制構件規格,提高裝配式住宅建設效益;最后,明確設備管線的預留預埋要求,完成裝配式住宅結構方案設計。在該小區工程項目中,設計人員的設計方案為:25個單體預制疊合板、13個預制剪力墻與3個預制空調板;通過初步設計的成本分析,調整預制構件的規格,轉變為19個單體預制疊合板、9個預制剪力墻與1個預制空調板,減少了種類數量,節約預制構件施工所用的模板、人工等,提高了制作運輸安裝效率,每平方米節約成本近30元,并顯著提高了裝配式住宅建設的環保效益與經濟效益。
2.1.3施工圖設計
在完成初步設計后,設計人員開展施工圖設計,繪制裝配式住宅的結構施工圖,明確裝配式住宅的裝配構件拼接要點,為裝配式住宅的施工提供依據。為保障施工圖的準確性與指導性,設計人員利用BIM技術的碰撞檢查功能,對預制構件拼接的空間實施管線碰撞檢測,分析機電管線是否存在交叉、重疊等問題,重新調整管線布局,通過翻彎、改道等措施,優化改進裝配式住宅的空間布局,確保預制構件的裝配更為科學合理,避免施工設計不合理導致返工,避免進一步影響綠色建筑建設目標的達成。
2.1.4深化設計
在裝配式住宅深化設計中,設計工作分為土建與機電兩個部分:第一,在土建深化設計中,主要對預制構件和裝配式建筑的現澆部分進行結合設計,保障裝配式建筑的整體性。設計工作涵蓋結構設計、參數檢測、參數統計三部分。在結構設計中,設計人員要結合預制構件拆分結果,計算預制構件與現澆結合點,完成構造節點設計,并明確預留、預埋要求;在參數檢測中,從裝配式住宅建筑整體(即預制構件與現澆結構)入手,分析預制構件之間是否存在碰撞問題、預制構件與現澆結構是否存在碰撞問題;在參數統計中,設計人員須要計算預制構件生產所需的混凝土體積與重量,明確預制構件的生產工程量,并統計預埋鋼筋的規格要求與所需長度,為工廠原材料采購提供參考,避免出現材料浪費現象。結合上述深化設計成果,設計人員利用BIM軟件自動輸出預制構件拆分圖、預制構件裝配圖及深化設計圖等圖紙。第二,在機電深化設計中,設計人員根據裝配式住宅的土建設計成果、圖紙等,選擇合適的機電設備類型,綜合部署機電設備管線,實施凈空控制、支架吊架設計及荷載驗算等工作,明確土建工程中應預留的機電管線孔洞,并通過BIM軟件自動輸出機電深化設計圖。
2.2施工方案設計
在完成裝配式住宅的預制結構設計后,根據預制構件生產要求、建筑工程設計要求,實施預制構件施工方案與建筑施工方案設計,指導裝配式住宅施工,實現設計施工一體化建設,提高裝配式住宅工程建設質量和效率。
2.2.1預制構件施工設計
在該小區工程項目中,建筑企業根椐設計好的裝配式施工圖紙設計預制構件生產方案,確保工廠生產的預制構件在質量、規格等方面符合建設要求。預制構件均采用裝配整體式預制鋼筋混凝土結構,通過工廠定制的鋼模板,完成各個鋼筋混凝土結構的施工,鋼筋混凝土結構澆筑完成后,通過澆水與蒸汽進行養護,確保預制結構構件的質量與精度符合工程建設要求。同時,設計人員考慮裝配式住宅的可持續性,將外墻結構與面磚的施工工藝設計為一次澆筑成型工藝,避免外墻面磚脫落,以提高外墻結構的密實性,預防出現開裂滲水等質量問題。在該小區工程項目中,設計人員應嚴格遵循工程精度要求,設計規范的施工流程,將預制結構構件的精度控制在5mm內。以外墻板為例,設計的預制施工流程為:①制作鋼模,根據小區住宅的外墻板大小,選擇鋼材制作模板,可循環利用約200次,且鋼模板報廢后可回爐重制,節約材料;②綁扎鋼筋,根據設計方案要求進行鋼筋綁扎;③鋪貼面磚,選擇節能環保性能優異的面磚材料,按照反打工藝的規范要求及流程鋪貼;④安裝窗框與預埋件,選擇隔熱性能優異的窗框材料,按照設計方案規定的位置安裝窗框與預埋件;⑤澆筑混凝土,一次性澆筑成型;⑥養護脫模,選擇蒸汽養護方案,循環利用養護用水,節約水資源,待混凝土結構強度符合要求后,再進行脫模;⑦全面清洗鋼模板,以便后續重復利用;⑧將制作完成的外墻板運輸至施工現場。
2.2.2裝配式住宅施工設計
就目前的建筑施工技術而言,裝配式住宅常用的施工技術包括單元吊裝組拼技術、BIM技術與產品保護技術等。在預制剪力墻施工流程設計中,設計人員考慮到剪力墻為裝配式住宅的核心承重結構,在剪力墻內部設置鋼筋大網片,以此提高結構強度;將預制剪力墻板運輸到施工現場后,要求施工人員以剪力墻內部的定位件作為吊裝設備的附著點,指導施工人員規范操作預制構件的拼裝施工,保障裝配式住宅施工質量。在上述施工流程設計中,裝配式住宅施工配置的人員較少,且無需進行水泥砂石運輸或攪拌等操作,可節約資源,降低施工現場噪聲,減少環境污染。在該小區工程項目中,設計方案中的施工流程為:預制剪力墻吊裝→預制柱吊裝→預制梁、預制樓梯吊裝→預制樓板吊裝→預制外墻、預制陽臺板吊裝→樓板上部鋼筋綁扎→樓板上部混凝土澆筑。
2.3內部裝修設計
在裝配式住宅的結構施工方案設計完成后,建筑企業可遵循綠色建筑的建設特點,將裝配式住宅的建設理念應用于內部裝修中,優化改進內部裝修設計,進一步提升綠色建筑的“四節一保”效果,提高裝配式住宅的環保效益。在裝配式住宅建筑工程中,內部裝修通常采用工業化裝修技術,并遵循裝配式住宅的建設理念。在工廠進行裝配式住宅裝修材料及所需物品的生產,再運輸至施工現場,通過集成化裝配完成內部裝修。具體來說,工業化裝修分為菜單式設計、工廠化生產和集成化供應三個環節,這符合裝配式住宅的設計施工一體化建設理念。在裝配式住宅的內部裝修中,工業化裝修落實的重點在于建筑內部分隔、廚衛系統、給排水系統等模塊的技術材料創新。因此,在裝配式住宅的內部裝修設計中,設計人員應注重綠色建材的應用,以落實綠色建筑建設目標。例如在分隔墻系統中,設計人員可通過綠色建材的選擇與合理應用,發揮裝配式住宅的優勢。在該小區工程項目中,設計人員設計的內部裝修方案為:在吊頂體系設計中,選用薄型輕鋼龍骨材料,減輕吊頂結構重量,延長使用壽命;在臥室裝修設計中,選用雙面雙層輕鋼龍骨石膏板隔墻,并在墻體內配置隔音材料,以提高臥室的隔音效果,為用戶創造安靜舒適的環境;在浴室裝修設計中,選用蒸壓輕質加氣混凝土隔墻板(ALC)預制板作為墻體材料,可減輕墻體重量,且該材料具有較強的保溫性能、防火性能與抗滲性能,具有減少建筑物能耗、提高建筑安全性的作用;在架空地板設計中,將地板設計為干式隔音雙層架空地板系統,提高地板穩定性,減少噪聲;在廚衛系統設計中,設計人員實施整體廚房與衛生間設計。在整體廚房設計中,設計人員整合建筑空間模數、廚房空間模數與廚房內各個構件的模數,如櫥柜尺寸系數、配套設施(如電冰箱、烤箱等)尺寸系數,利用BIM軟件構建建筑空間與廚房空間的模型,設計廚房開間與進深,再根據確定的廚房空間模型,部署櫥柜與配套設施。在整體廚房施工時,按照設計方案逐一安裝櫥柜與配套設施,這能夠最大限度利用建筑空間來建設綠色建筑。在整體衛生間設計中,設計人員將衛生間劃分為防水盤、壁板、頂板及支撐龍骨等部分,在工廠進行構件生產,與衛生間配置的潔具共同拼裝,完成衛生間模塊的設計與施工,現場無須進行濕作業,且構件標準化生產,提高材料利用率,節能環保。
2.4工程建設成效
在該小區工程項目中,設計人員結合綠色建筑建設特點與要求,優化設計裝配式住宅的預制結構、施工方案以及內部裝修,發揮裝配式住宅的優勢,顯著提升建筑工程的性能,提高綠色建筑施工的效率。具體來說,該小區工程項目的裝配式住宅應用效果如下:①在材料方面,從環保性、經濟性與耐久性三個角度評估該小區工程項目應用的材料。其評估結果顯示,施工材料的環保性評級與經濟性評級均為b級,說明該裝配式住宅所用材料屬于綠色建材,碳排量相對較少,部分材料可降解,且材料生產成本相對較低;耐久性評級為c級,該裝配式住宅所用材料可用年限為20年。②在生產方面,該小區工程項目使用裝配式住宅施工,人工成本投入較少,施工人員培訓工作簡單,施工工藝簡潔高效,生產性能優異,被評為b級。③在施工管理運維方面,裝配式住宅可通過預制、吊裝、組拼、連接等方式施工,施工效率與質量有保障,施工性能評級為a級;施工工藝流程簡單,集成施工與精益施工管理有序,管理性能評級為a級;在裝配式住宅投入使用后,結構構件質量有保障,內部裝修材料技術先進,運維工作成本相對較少,運維性能評級為b級。④在綜合性能方面,裝配式住宅的適用性、安全性及耐久性相對較高,被評為b級。綜合上述評級結果,根據《工業化住宅建筑性能綜合等級評定表》,該小區工程項目的評級為Ⅱ級,整體水平較高,值得其他建筑企業借鑒學習。
3結語
綜上所述,裝配式住宅可節約能源,保護環境,有助于綠色建筑行業發展。通過以上分析,設計人員應做好裝配式住宅的預制結構設計、施工方案設計與內部裝修設計,實現設計施工一體化建設,提高綠色建筑建造效率與質量,提升建筑環保效益。
參考文獻:
[1]趙青.裝配式住宅在綠色建筑中的應用[J].居業,2020(4).