混凝土預(yù)制件促住宅產(chǎn)業(yè)化發(fā)展
住宅工業(yè)化是住宅產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的前提,混凝土預(yù)制技術(shù)是實(shí)現(xiàn)住宅工業(yè)化的途徑之一。隨著住宅產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展,混凝土預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)體系逐漸受到人們的青睞。
通過混凝土預(yù)制技術(shù)實(shí)現(xiàn)住宅建筑的高效率、高品質(zhì)、低資源消耗和低環(huán)境影響,具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,是當(dāng)前住宅建筑的發(fā)展趨勢(shì)。
早在1891年,巴黎Ed.Coigent公司就利用預(yù)制混凝土技術(shù)建造了Biarritz的俱樂部。迄今為止,混凝土預(yù)制技術(shù)的發(fā)展歷史已有110余年,預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)在美國(guó)、德國(guó)、瑞典、日本、新加坡等國(guó)家的應(yīng)用相當(dāng)廣泛,在住宅工業(yè)化的發(fā)展過程中發(fā)揮著不可替代的作用。
國(guó)外混凝土預(yù)制件與鋼筋混凝土幾乎同時(shí)起步,而現(xiàn)代意義上的工業(yè)化混凝土預(yù)制件制造在半個(gè)世紀(jì)前才得到真正發(fā)展,預(yù)制件真正取得了突破性的發(fā)展是在第二次世界大戰(zhàn)之后。
1945年~1960年為第一階段,戰(zhàn)爭(zhēng)的破壞、城市化發(fā)展及難民和無家可歸者的涌入,使得歐洲國(guó)家住宅極度短缺,這為混凝土預(yù)制件的發(fā)展提供了肥沃的土壤。在這一時(shí)期,法國(guó)、丹麥等西歐國(guó)家出現(xiàn)了各種類型的大板住宅建筑體系,如Cauus體系、Larsena&Nielsen體系等等。這種體系可采用框架體系和非框架體系,主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件有混凝土預(yù)制樓板和墻板。大板住宅建筑體系在德國(guó)也得到了廣泛應(yīng)用,德國(guó)一四層的染料廠,采用板式結(jié)構(gòu),用T型板組裝而成,墻板、樓板的寬度均為1.5m,樓板跨度為15m。在美國(guó)、日本以及北歐國(guó)家出現(xiàn)了預(yù)制盒子結(jié)構(gòu)。這種盒子結(jié)構(gòu)是六面體預(yù)制件,即把一個(gè)房間連同設(shè)備裝修等,按照定型模式,在工廠中依照盒子形式完全制作好,然后在現(xiàn)場(chǎng)吊裝完畢。按照建筑構(gòu)造,可分為骨架結(jié)構(gòu)盒子、薄壁盒子。
1960年~1973年為第二階段,隨著生活水平的提高,歐美人對(duì)住宅舒適度的要求也水漲船高。通貨膨脹致使房地產(chǎn)領(lǐng)域的資金抽逃,專業(yè)工人的短缺進(jìn)一步促進(jìn)了建筑構(gòu)件的機(jī)械化生產(chǎn),這也直接成就了預(yù)制裝配式建筑的突破。這一時(shí)期,除住宅建設(shè)外,中小學(xué)校以及大學(xué)的廣泛建設(shè),使得柱子、支撐以及大跨度的樓板(7.2米/8.4米)在框架結(jié)構(gòu)體系的運(yùn)用中逐漸成熟。工業(yè)廠房以及體育場(chǎng)館的建設(shè)使得預(yù)制柱、預(yù)應(yīng)力I型桁架、桁條和棚頂?shù)玫搅藨?yīng)用。
1973年后是預(yù)制件發(fā)展的第三階段,住宅建設(shè)在歐美市場(chǎng)遭遇了嚴(yán)重的危機(jī),建筑領(lǐng)域飛速發(fā)展的光輝不在。這一方面要?dú)w結(jié)于建筑市場(chǎng)的飽和,另一方面要?dú)w咎于當(dāng)時(shí)的高利率,這直接導(dǎo)致了多戶住宅建設(shè)的停滯。
當(dāng)時(shí)中東石油出口國(guó)建筑市場(chǎng)的需求給歐洲建筑商提供了一個(gè)絕佳的喘息機(jī)會(huì)。大量的住宅、學(xué)校及政府辦公樓的建設(shè)為中東地區(qū)預(yù)制件建筑開辟了新紀(jì)元。但是好景不長(zhǎng),3次石油危機(jī)再一次打亂了這個(gè)行業(yè)的發(fā)展步伐。
當(dāng)時(shí)的預(yù)制件廠大多經(jīng)歷了產(chǎn)能無法得到充分釋放或關(guān)門的陣痛。這也給整個(gè)行業(yè)提供了一次思考預(yù)制件未來的絕好機(jī)會(huì)。在這個(gè)時(shí)間階段,約在80年代,一些企業(yè)和院校,比如德國(guó)的FILIGRAN公司發(fā)明了鋼筋桁架式的疊合樓板。鋼筋桁架式的疊合樓板的性能和特征結(jié)合了新的時(shí)代特點(diǎn),完美的結(jié)合了全預(yù)制和現(xiàn)澆兩者的優(yōu)點(diǎn),使得其在住宅和公建中得到大量的推廣,尤其是在歐洲地區(qū)。之后,日本企業(yè)相繼引入該系統(tǒng),使得鋼筋桁架式的疊合樓板從80年代開始至今在日本仍被廣泛應(yīng)用。
我國(guó)混凝土預(yù)制件的發(fā)展歷程
我國(guó)預(yù)制件的生產(chǎn)應(yīng)用有近60多年的歷史,在這60多年里,預(yù)制件的發(fā)展可謂是一波三折。第一階段從50年代起,我國(guó)處于經(jīng)濟(jì)恢復(fù)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的第一個(gè)五年計(jì)劃時(shí)期。在前蘇聯(lián)建筑工業(yè)化的影響下,我國(guó)建筑行業(yè)開始走預(yù)制裝配式的發(fā)展道路。這一時(shí)期的主要預(yù)制件有:柱、吊車梁、屋面梁、屋面板、天窗架等。除屋面板及一些小型吊車梁、小跨度屋架外,大多是現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制,即使工廠預(yù)制,也往往由現(xiàn)場(chǎng)建立的臨時(shí)性預(yù)制場(chǎng)預(yù)制,預(yù)制作業(yè)仍然是施工企業(yè)的一部分。第二階段60年代末70年代初,隨著中小預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的發(fā)展,城鄉(xiāng)出現(xiàn)了大批預(yù)制件廠。用于民用建筑的空心板、平板、檁條、掛瓦扳;用于工業(yè)建筑的屋面板、F形板、槽型板,以及工業(yè)與民用建筑均可采用的V形折板、馬鞍形板等成為這些構(gòu)件廠的主要產(chǎn)品,預(yù)制件行業(yè)開始形成。第三階段70年代中期,在政府部門的大力提倡下,建起了大批混凝土大板廠和框架輕板廠,掀起了預(yù)制件行業(yè)發(fā)展的熱潮。到80年代中期,我國(guó)城鄉(xiāng)建立起了數(shù)萬個(gè)規(guī)模不同的預(yù)制件廠,我國(guó)構(gòu)件行業(yè)發(fā)展達(dá)到了巔峰。在此階段,主要的預(yù)制件有以下種類:民用建筑構(gòu)件有外墻板、預(yù)應(yīng)力大樓板、預(yù)應(yīng)力圓孔板、預(yù)制混凝土陽臺(tái)等;工業(yè)建筑構(gòu)件主要有吊車梁、預(yù)制柱、預(yù)應(yīng)力屋架、屋面板、屋面梁等。
[Page]從技術(shù)上看,我國(guó)預(yù)制件的生產(chǎn)從以手工為主到機(jī)械攪拌、機(jī)械成型再到工廠的機(jī)械化程度很高的流水線生產(chǎn),經(jīng)歷了一個(gè)由低到高的發(fā)展過程。第四階段90年代以來,構(gòu)件企業(yè)無利可圖,城市的大中型構(gòu)件廠大多已到了無法維持的地步,民用建筑上的小構(gòu)件已讓位給鄉(xiāng)鎮(zhèn)小構(gòu)件廠生產(chǎn)。與此同時(shí),某些鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)生產(chǎn)的劣質(zhì)空心板又充斥了建筑市場(chǎng),這進(jìn)一步影響了預(yù)制件行業(yè)的形象。1999年年初以來,一些城市相繼下令禁止使用預(yù)制空心樓板,一律改用現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu),又給預(yù)制件行業(yè)沉重的打擊,預(yù)制件行業(yè)已到了生死存亡的關(guān)頭。
混凝土預(yù)制件的新進(jìn)展
放眼世界,歐洲的預(yù)制件經(jīng)久不衰,美國(guó)預(yù)制件也正向大開間發(fā)展。有資料顯示,發(fā)達(dá)國(guó)家混凝土工程中預(yù)制件的比例仍占35%~50%,說明預(yù)制裝配技術(shù)仍是建筑工業(yè)化的一個(gè)重要組成部分,因此預(yù)制混凝土構(gòu)件不能被否定,應(yīng)該支持它向前發(fā)展。
進(jìn)入21世紀(jì),人們開始逐漸發(fā)現(xiàn)現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)體系已經(jīng)不再完全符合時(shí)代的發(fā)展要求。對(duì)于日益發(fā)展的我國(guó)建筑市場(chǎng),現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)體系所存在的弊端趨于明顯化。面對(duì)這些問題,結(jié)合國(guó)外的住宅產(chǎn)業(yè)化成功經(jīng)驗(yàn),我國(guó)建筑行業(yè)再次掀起了“建筑工業(yè)化”、“住宅產(chǎn)業(yè)化”的浪潮,預(yù)制件的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)嶄新的時(shí)代。
近年來,在政府部門相關(guān)政策的引導(dǎo)下,建筑工業(yè)化發(fā)展形勢(shì)較好。這也使得各集團(tuán)、企業(yè)、公司、學(xué)校、科研機(jī)構(gòu)等增加了對(duì)預(yù)制件研究的熱情,經(jīng)過多年的研究,也取得了一定的成果。
預(yù)制件的形式及采用預(yù)制件的結(jié)構(gòu)體系增多?;炷令A(yù)制件的形式有:預(yù)制外墻、整體廚衛(wèi)、飄窗、疊合陽臺(tái)、預(yù)制樓梯段、預(yù)制U型梁等??蚣芙Y(jié)構(gòu)體系有:預(yù)制柱、預(yù)制疊合梁、預(yù)制梁、預(yù)制疊合板、預(yù)應(yīng)力空心大板。剪力墻結(jié)構(gòu)體系有:疊合板式剪力墻結(jié)構(gòu)體系、全預(yù)制裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)NPC體系等;框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系等。
預(yù)制件的抗震性能研究得以保證。近年,國(guó)內(nèi)一些企業(yè)和機(jī)構(gòu)對(duì)于預(yù)制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)體系、預(yù)制裝配式框架結(jié)構(gòu)體系及所采用的新型連接節(jié)點(diǎn)等進(jìn)行試驗(yàn)研究。以試驗(yàn)研究作為理論基礎(chǔ),使得預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)體系的抗震性能得以保證,人民的生命財(cái)產(chǎn)安全得以保障,也使得外界能夠降低對(duì)預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)抗震性能的質(zhì)疑,在一定程度上降低預(yù)制件在住宅產(chǎn)業(yè)化道路上前進(jìn)的阻力。
通用性及標(biāo)準(zhǔn)化得以實(shí)施。預(yù)制件要根據(jù)項(xiàng)目的具體要求和客觀條件進(jìn)行相應(yīng)的外觀和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)是保證批量生產(chǎn)以及其效率和質(zhì)量的基礎(chǔ)。針對(duì)預(yù)制件的通用化程度和標(biāo)準(zhǔn)化,住建部及住宅產(chǎn)業(yè)化促進(jìn)中心、中國(guó)建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院及北京市城建技術(shù)開發(fā)中心等正在進(jìn)行研究。
政府相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)陸續(xù)制定。自2005年以來,在各企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)及政府部門的努力下,部分省份陸續(xù)制定了裝配式建筑結(jié)構(gòu)的相關(guān)規(guī)程、規(guī)范,使得預(yù)制結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)、施工等有據(jù)可依。相關(guān)規(guī)范、規(guī)程如下:江蘇省地方標(biāo)準(zhǔn),預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土裝配整體式框架(世構(gòu)體系)技術(shù)規(guī)程;安徽省地方標(biāo)準(zhǔn),疊合板式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程;黑龍江省地方標(biāo)準(zhǔn),預(yù)制裝配整體式房屋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范;深圳地方標(biāo)準(zhǔn),預(yù)制裝配整體式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程;上海地方標(biāo)準(zhǔn),裝配整體式混凝土住宅體系設(shè)計(jì)規(guī)程;國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程(征求意見稿)。
生產(chǎn)設(shè)備及生產(chǎn)技術(shù)的迅速發(fā)展。與上世紀(jì)八九十年代相比,現(xiàn)階段的預(yù)制件生產(chǎn)采用先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備,提高了科技貢獻(xiàn)率。自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備體現(xiàn)在:1.模板桌表面自動(dòng)清潔;2.繪圖儀在平整的鋼模板上放線;3.脫模劑自動(dòng)涂抹;4.在澆筑混凝土之后啟動(dòng)鋼模板下振動(dòng)器將混凝土振動(dòng)密實(shí);5.采用蒸汽養(yǎng)護(hù)。以上這些減少了人為影響因素,使得生產(chǎn)的構(gòu)件質(zhì)量得到保證,減少了木模板的使用,減少了養(yǎng)護(hù)混凝土的用水量,符合四節(jié)一環(huán)保的要求。
縱觀國(guó)外的預(yù)制件發(fā)展史,可知預(yù)制裝配式建筑的發(fā)展是一個(gè)必然趨勢(shì)。我國(guó)現(xiàn)階段在預(yù)制裝配式建筑領(lǐng)域所作出的努力也正表明了這點(diǎn)?,F(xiàn)階段我國(guó)的預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)體系仍然存在一些問題,比如:預(yù)制件通用性、標(biāo)準(zhǔn)化程度及預(yù)制率較發(fā)達(dá)國(guó)家偏低,離住宅產(chǎn)業(yè)化的全面發(fā)展仍有一段距離,但社會(huì)各界均在為實(shí)現(xiàn)住宅產(chǎn)業(yè)化這一目標(biāo)而努力奮斗。
筆者寫此文,旨在闡明預(yù)制件在中國(guó)的發(fā)展現(xiàn)狀及裝配式住宅建筑發(fā)展的前景,希望能引導(dǎo)建筑行業(yè)(包括:開發(fā)商、設(shè)計(jì)院、施工企業(yè)及相關(guān)部門)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)體系變化的關(guān)注,促進(jìn)我國(guó)住宅產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
編輯:許玉婷
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