新型装配式建筑在建筑施工过程中的应用分析*

田硕果

(北京建工集团有限责任公司建筑工程总承包部 北京 100000)

新型装配式建筑是一种以工业化生产为基础,将建筑组件在工厂内预制完成后,再进行现场装配的建筑方式。相比传统的施工方法,装配式建筑具有工期短、质量可控、环境友好等优势,因此在近几年得到了广泛的应用和推广。

1 新型装配式建筑的概念与发展历程

新型装配式建筑是一种以工厂化生产方式制造建筑构件,并在现场进行快速组装的建筑方法。它利用先进的设计、制造和施工技术,将建筑过程中的各个环节模块化,实现了建筑构件的高度标准化和产业化生产。新型装配式建筑起源于20世纪40年代的欧美国家,在不同国家有不同的发展历程。

在国际上,新型装配式建筑的发展可以追溯到二战后的重建时期。由于需要快速恢复城市基础设施和住房短缺的问题,装配式建筑成为一种有效的解决方案。随着科技的进步和材料的改良,新型装配式建筑的发展逐渐成熟[1]。在我国,新型装配式建筑的提出可以追溯到20世纪80年代初。由于人口增加、城镇化进程加快和灾害重建的需要,传统施工方法已经难以满足需求。因此,中国开始引进和研发新型装配式建筑技术,逐渐形成了一套完整的标准和规范体系,推动了该领域的快速发展。

近年来,新型装配式建筑在中国得到了进一步地推广和应用。政府也出台了相关政策和支持措施,鼓励各地采用新型装配式建筑的方式进行城市建设和住房保障工作。而越来越多的企业和项目选择了装配式建筑方法,取得了显著的成果和经验。

2 新型装配式建筑在施工过程中优势

2.1 提高施工效率

新型装配式建筑采用标准化、模块化的设计和生产方式,实现了工厂化生产和现场快速组装,大幅提升了施工效率。这种设计方式使得建筑构件可以在工厂内进行精确制造和检测,避免了施工现场的噪音、尘土等污染。同时,预制构件的生产可以按照计划进行,避免了传统建筑中因天气、人力等因素造成的延误。此外,新型装配式建筑的现场组装过程也相对简单,可以快速完成建筑物的建设,大大缩短了施工周期。因此,相对于传统建筑,新型装配式建筑能够节约大量的施工时间,提高施工效率和质量,同时也符合绿色建筑的要求,具有较高的可持续性[2]。

2.2 降低施工成本

新型装配式建筑的工厂化生产通过实现规模化生产、数字化管理和资源共享,有效地降低了施工过程中的成本。这种生产方式可以大幅提高构件的精度和一致性,减少材料浪费和错误率,从而降低材料成本[3]。同时,工厂化生产可以集中管理和调度,减少施工现场的人员和设备需求,进一步降低人工成本和施工期间的其他费用。此外,新型装配式建筑的施工时间大幅缩短,减少了人工成本和施工期间的其他费用,如租金、水电费等。因此,新型装配式建筑的工厂化生产不仅可以提高施工效率和质量,还可以降低施工成本,提高项目的经济效益和社会效益。

2.3 提高建筑质量

新型装配式建筑的模块化设计和工厂化生产确保了施工过程的精度和质量控制,减少了施工中的人为因素和施工质量问题。这种设计方式使得建筑构件可以在工厂内进行精确制造和检测,避免了施工现场的误差和不确定性。同时,工厂化生产也使得材料的质量得到了保障,经过工厂审查的材料可以确保其质量和性能符合标准要求。这些措施使得新型装配式建筑的施工质量得到了显著提升,减少了后续维护和修复的成本和时间。因此,新型装配式建筑在施工过程中的精度和质量控制方面具有明显优势,为建筑行业的可持续发展做出了重要贡献[4]。

2.4 减少对环境的影响

新型装配式建筑采用了工厂化生产,减少了对施工现场的噪音、污染和废弃物的产生,降低了对周围环境的影响。相较于传统建筑施工,装配式建筑主要在工厂进行预制生产,减少了现场施工过程中的噪音和粉尘等污染物的产生。同时,工厂生产环境可进行相对封闭管理,能够更好地控制、处理和减少废弃物的排放。此外,新型装配式建筑采用模块化设计,减少了对原材料的需求,降低了对自然资源的压力。因此,新型装配式建筑通过工厂化生产和模块化设计,避免了传统建筑施工过程中对施工现场造成的噪音、污染和废弃物等环境问题。同时,它还通过有效的材料规划和可循环利用,提高了建筑材料的资源利用效率,为可持续发展做出了积极贡献。

3 新型装配式建筑施工过程中的关键技术

新型装配式建筑是指将建筑的核心构件、设备和材料在工厂进行预制,然后在现场进行组装安装的建筑方式。在新型装配式建筑施工过程中,有一些关键技术起到了至关重要的作用。

3.1 设计技术

新型装配式建筑在设计阶段需要进行精确的设计,包括结构设计、材料选择和连接方式等(见图1)。一方面,在结构设计方面,针对不同的建筑类型和用途,需要进行详细的力学计算和结构分析,确保设计的合理性和稳定性[5]。另一方面,在材料选择方面,考虑预制构件的强度、耐久性和可靠性,不同的材料具有不同的特性,设计师根据具体的使用场景选择合适的材料,包括主要的结构材料和装饰材料。此外,还需要充分考虑材料的成本和可获得性,以确保设计方案的可行性和经济性。

图1 新型装配式建筑的设计阶段

与此同时,连接方式也是设计阶段需要考虑的重要因素,预制构件之间的连接需要保证结构的稳定性和整体的坚固性。常见的连接方式包括榫卯连接、螺栓连接、焊接连接等。设计师根据具体的情况选择合适的连接方式,并进行详细的计算和分析,确保连接的牢固性和可靠性。同时,在设计阶段,还需要充分考虑组装性、可运输性和施工性,模块化的预制构件需要能够在工厂内进行生产和组装,并可以方便地进行运输和现场组装。因此,设计师合理安排构件的尺寸、重量和连接方式,确保构件的可组装性和适应性。而施工性也是设计的重要考虑因素之一,充分考虑施工工艺和工期,确保建筑的按时完成。

3.2 预制技术

预制技术是新型装配式建筑的核心技术之一,它采用工厂化生产的方式,提前将建筑构件在预制工厂中进行制作和加工,然后再将其运输到现场进行组装和安装(如图2所示)。

图2 装配式建筑的安装

在预制工厂中,模具制作是预制技术的重要环节之一,根据设计图纸和规范要求,预制工厂制作各种形状和尺寸的模具,以便于进行混凝土浇筑或钢结构加工。模具的设计和制作需要考虑到构件的几何形状、配筋形式等因素,确保构件制作的准确性和稳定性。在混凝土预制过程中,预制工厂要严格控制混凝土的配合比、搅拌均匀度和加水量等因素。先进的搅拌设备和自动化控制系统,可以确保混凝土质量的稳定性和可控性。混凝土浇筑时要注意充分振实和减少气泡的产生,以保证混凝土的强度和密实度。对于钢结构预制,预制工厂需要具备先进的切割、焊接和加工设备,可以根据设计要求对钢材进行切割、弯曲和连接。同时,需要进行严格的质量控制,确保钢构件尺寸的准确性和焊接接头的可靠性。为了提高预制构件的生产效率和质量稳定性,预制工厂采用高度自动化的生产设备,如自动搅拌机、自动涂料喷涂机、数控切割机等。这些设备可以实现生产线的流水作业,大大提高生产效率和构件的一致性。

3.3 运输与安装技术

新型装配式建筑采用组装化施工方式,对于运输和安装技术的要求非常重要,在运输过程中,需要充分考虑构件的尺寸、重量和安全性,选择合适的运输方式。在选择运输方式时,需要根据构件的特点和目的地的距离进行综合考虑,对于小型构件或短距离运输,可以选择卡车运输,方便快捷;对于大型构件或长距离运输,可以考虑使用船舶或铁路等方式,以确保安全和经济效益。同时,在运输过程中,需要采取一系列的措施来保证构件的安全性。首先,应根据构件的形状、重量和特殊要求,设计并使用专门的运输支撑和固定设备,以确保构件在运输过程中不受损坏。其次,应制定详细的运输方案,包括路线选择、路况评估和交通管制等,以确保构件的顺利运输和准时到达目的地。此外,在安装过程中,需保证构件的准确定位和连接,以确保整个建筑的稳定性和安全性。首先,根据设计图纸和标准要求,进行安装方案的制定和施工组织设计,明确各个构件的安装顺序、位置和方法。其次,在安装过程中严格控制构件的水平、垂直和平整度,使用专业的安装工具和检测设备,确保构件的精准安装。同时,在连接处采用可靠的连接方式,如焊接、螺栓连接等,以确保构件之间的牢固连接。

3.4 连接技术

新型装配式建筑涉及多种材料和构件的连接,因此采用有效的连接技术,以确保连接的强度和可靠性,同时考虑施工效率和成本。常见的连接技术包括焊接、螺栓连接、粘接等,每种连接方式都有其适用的场景和优缺点。在选择连接技术时,综合考虑构件的材料、形状、尺寸、受力情况等因素,以及施工条件和成本要求。例如,对于承受大荷载或重要部位的连接,可以采用焊接或高强度螺栓连接;对于快速施工或易于拆装的连接,可以采用粘接或普通螺栓连接。通过合理选择和应用连接技术,可以确保新型装配式建筑的连接质量和施工效率,提高建筑的整体性能和使用寿命。

3.5 设备与工具技术

新型装配式建筑在施工过程中需要使用一些特殊的设备和工具,如吊装机械、安装导轨、组装夹具等,以完成施工任务。这些设备和工具的高效、精确和安全性能对于提高施工效率和质量至关重要。吊装机械能够快速、准确地将预制构件吊装到指定位置,提高施工速度;安装导轨能够保证构件的精确安装和定位,减少调整时间和误差;组装夹具能够确保构件之间的连接牢固和稳定,提高整体结构的强度和稳定性。因此,在选择和使用这些设备和工具时,需要确保其性能和质量符合施工要求,并进行定期维护和保养,以保证施工的顺利进行和质量的可靠保障。

新型装配式建筑在建筑施工过程中的应用分析表明,这种建筑形式具有高效、环保和可持续性等优点。通过标准化设计、工厂化生产和现场装配等环节的有效配合,可以实现建筑的高质量和高效率。随着技术的不断进步和政策的不断推动,新型装配式建筑将在建筑行业中发挥更加重要的作用。同时加强技术创新和研发,推动标准化和规范化发展,加强政策引导和支持等措施,以促进新型装配式建筑的可持续发展。