李 光 劉 偉

(山東省建設(shè)建工(集團)有限責(zé)任公司 濟南 250014)

1 我國裝配式住宅建筑的概述

1.1 發(fā)展現(xiàn)狀

隨著經(jīng)濟快速發(fā)展,我國建筑規(guī)模越來越大,建筑行業(yè)呈現(xiàn)繁榮發(fā)展?fàn)顟B(tài)。在新時期,預(yù)制裝配式產(chǎn)業(yè)化住宅走進大眾視野中,受到人們的廣泛歡迎和喜愛[1]。很多地區(qū)的建筑都采用預(yù)制裝配式設(shè)計。裝配式住宅設(shè)計主要以預(yù)制構(gòu)件為核心,把提前制作的混凝土構(gòu)件用特殊的連接、裝配技術(shù)等進行處理,形成裝配式住宅。不同傳統(tǒng)建筑模式,預(yù)制裝配式住宅所用的生產(chǎn)成本更低,使用壽命更長,且社會價值更高。同時,預(yù)制件的生產(chǎn)模式和設(shè)備可以在有限時間內(nèi)重復(fù)使用,這樣不僅大大減少資源的消耗,而且可以保護環(huán)境。

1.2 建筑原理和特點

裝配式住宅建設(shè)的優(yōu)勢受到政府和社會的大力推崇,逐漸走向產(chǎn)業(yè)化和結(jié)構(gòu)化。這為當(dāng)?shù)厣罨母锖驼忝裾邔嵤┑於己玫幕A(chǔ)?，F(xiàn)階段,我國建筑行業(yè)中預(yù)制裝配式生產(chǎn)方法中,工業(yè)方面裝配式住宅結(jié)構(gòu)主要是利用工業(yè)生產(chǎn)相關(guān)配件,如地板、墻板、樓梯等。接著用大型運輸工具將各個配件運輸?shù)綄嶋H施工現(xiàn)場中,讓施工人員進行連接和組裝。隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展,我國部分城市的裝配式住宅技術(shù)得到進一步突破,其實現(xiàn)與施工圖紙、施工維護、加工步驟等工作的量化標(biāo)準(zhǔn)一致,大大提升裝配式結(jié)構(gòu)的質(zhì)量,為裝配式住宅發(fā)展和開發(fā)奠定堅實的基礎(chǔ)。

此外,我國建筑行業(yè)蓬勃發(fā)展,所衍生的材料加工業(yè)和工藝技術(shù)研發(fā)等方面可以為裝配式建筑發(fā)展提供有力的支持,而現(xiàn)代化裝配式建筑創(chuàng)新和開發(fā)推動建筑行業(yè)的進一步發(fā)展。當(dāng)前,我國裝配式建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)使用的是發(fā)達國家標(biāo)準(zhǔn),與國際社會先進技術(shù)保持一致。并在此基礎(chǔ)上,結(jié)合我國實際國情,開展合理創(chuàng)新和改革,使之更加適合國內(nèi)裝配式建筑產(chǎn)業(yè)發(fā)展[2]。和之前閉鎖式建筑模式相比,我國建筑設(shè)計人員對根本結(jié)構(gòu)進行了創(chuàng)新,構(gòu)建了一種開放思維建筑模式,使裝配式住宅建設(shè)呈現(xiàn)多元化,且有了更多的可能性。

1.3 設(shè)計局限性

由于我國裝配式住宅建筑設(shè)計起步較晚,所以在部分建筑設(shè)計方面存在一定的局限性,如建筑物層高等。對于超高層建筑,當(dāng)前裝配式住宅建筑技術(shù)還無法滿足要求,設(shè)計難度較大,設(shè)計方法不合適。所以,一般超高層建筑依舊沿用的是傳統(tǒng)建筑模式。從整體來看,裝配式住宅建筑有著顯著的優(yōu)勢,尤其在綠色環(huán)保方面。通過裝配式住宅建筑設(shè)計施工,可以有效節(jié)約施工材料,提升施工效率,增強施工效果。但是其不足之處也不容忽視。由于預(yù)埋件、結(jié)構(gòu)配件、螺栓等構(gòu)件大量使用,導(dǎo)致生產(chǎn)成本的節(jié)約量不多。再加上受廠家制作的模具和運輸工具尺寸限制,施工所要求的預(yù)制構(gòu)件只能按照要求的尺寸生產(chǎn),否則生產(chǎn)成本和運輸成本將大大提升,甚至無法運輸和安裝。此外,一些大型混凝土構(gòu)件只能在施工現(xiàn)場制作,無法在廠商所在地完成。施工過程中裝配式建筑需要用到特殊的大型吊裝機械設(shè)備,并配以專業(yè)施工人員進行操作。且為了降低運輸成本,施工現(xiàn)場和生產(chǎn)廠家應(yīng)保持較短的距離。如果距離過遠,則很容易造成運輸成本大于生產(chǎn)成本。

2 我國裝配式住宅建筑中融入綠色建筑理念的優(yōu)勢

2.1 有利于節(jié)電節(jié)水

綠色建筑理念是構(gòu)建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型城市的主要理論基礎(chǔ)。在裝配式住宅建筑設(shè)計中融入綠色建筑理念,能夠大大節(jié)約水電,降低施工成本。綠色建筑理念下,施工過程中會逐漸減少電焊機、起重機等機械設(shè)備的使用,從而有效節(jié)約電能,合理分配資源。同時,根據(jù)照明節(jié)電理念,分開管理室內(nèi)和室外的電能,從而最大化節(jié)約電能。此外,在施工過程中,采用先進技術(shù)代替固定水泵或攪拌車,從而有效節(jié)約清潔設(shè)備的水源。并減少廢水對施工現(xiàn)場環(huán)境的污染。還可以構(gòu)建工地循環(huán)用水體系,在裝配式住宅建筑施工中,循環(huán)利用一切可利用水源,從而有效提升水資源利用效率。

2.2 減少廢棄物品,節(jié)約資源

在綠色建筑理念下,將工業(yè)混凝土技術(shù)與裝配式住宅建筑充分融合,實現(xiàn)兩者的最大價值,優(yōu)化建設(shè)效率,提升建設(shè)速度。這樣能夠有效節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)模板、腳手架等資源。同時,根據(jù)具體施工情況,使用起重機裝配技術(shù)來取代物力人力資源,從而實現(xiàn)資源的合理配置,減少資源浪費,節(jié)約其他資源。此外,在裝配式住宅建筑設(shè)計施工時,很少使用到現(xiàn)場澆筑混凝土等情況,所以在很大程度上減少了這些方面的資源浪費。

2.3 實現(xiàn)集成施工和精益施工

將綠色建筑理念融合于裝配式住宅建筑設(shè)計施工中,充分發(fā)揮精益施工和集成施工兩種模式的價值。集成施工模式指在施工現(xiàn)場對運輸過來的配件進行連接和組裝等,具有高效、快速、集約的優(yōu)勢。同時,集成施工模式有著一定的智能化和自動化,只要設(shè)定好相應(yīng)的程序,就可以自動化操作,不用人力資源。一般來說,裝配式住宅建筑施工中集成施工模式應(yīng)用較為廣泛。精益施工有著較強的智能化,能夠大大降低材料使用和能源消耗。在施工過程中,裝配式住宅建筑將建筑構(gòu)件、建筑裝飾需求、材料類型、機電設(shè)備等資源融合起來,實現(xiàn)多重功能于一體,達到精益施工效果。

3 綠色建筑理念在裝配式住宅建筑設(shè)計中的應(yīng)用

3.1 在建筑選址和現(xiàn)場設(shè)計方面的應(yīng)用

建筑選址和現(xiàn)場設(shè)計是建筑施工前必不可少的工作,對整體建筑質(zhì)量具有重要影響。綠色建筑理念下,建筑設(shè)計必須和周圍環(huán)境充分融合,協(xié)調(diào)人與自然的關(guān)系,實現(xiàn)良好的居住效益和生態(tài)效益。因此,在選址方面,相關(guān)人員要開展實地考察,綜合考慮各種因素,保證施工過程中不會破壞環(huán)境和生物。同時,確定的建筑位置必須保證合理性和科學(xué)性,看其是否能夠滿足施工要求、技術(shù)要求和環(huán)境要求等。在設(shè)計方面,設(shè)計人員要結(jié)合環(huán)境、建筑類型、施工技術(shù)、建筑質(zhì)量等因素綜合考慮,保證設(shè)計的有效性和合理性。同時,進行現(xiàn)場設(shè)計時,應(yīng)將施工位置、人文情況、氣候條件等考慮在內(nèi),制定最佳施工設(shè)計方案,從而充分保證施工質(zhì)量。這樣有利于為后續(xù)施工作業(yè)奠定良好的基礎(chǔ)。

3.2 在住宅整體設(shè)計方面的應(yīng)用

裝配式住宅建筑設(shè)計中融合綠色建筑理念,需要進一步更新和完善施工技術(shù),使其符合綠色無污染要求。通過運用新型裝配式結(jié)構(gòu),取代原來的澆筑技術(shù),減少污染的同時提高施工效率。合理布置剪力墻結(jié)構(gòu),高效利用空間資源,并用預(yù)制作業(yè)技術(shù)減少澆筑技術(shù)的運用,從而有效降低施工成本,使建筑施工更加經(jīng)濟和合理。此外,在裝配式住宅整體設(shè)計中,利用預(yù)制法讓廠商提前制作好外圍剪力墻、樓梯、墻板、樓板等,用運輸工具運到施工現(xiàn)場中進行下一步連接、組裝等處理工作,接著再開展混凝土澆筑工作。這樣使整個建筑結(jié)構(gòu)更加受力均勻。

設(shè)計人員可以將垂直方向的剪力墻用套筒灌漿的方法進行連接,從而增強整體結(jié)構(gòu)的完整性和切合性。具體而言,設(shè)計人員可以將鋼筋放入套筒中,并往其中灌入高強灌漿料,然后進行連接。這是裝配式住宅建設(shè)中常用連接方法。在綠色建筑理念下,裝配式住宅建筑施工需使用新型綠色材料和技術(shù),減少資源消耗,從而節(jié)約資源和能源。這樣也有利于避免一些不必要的建筑垃圾產(chǎn)生,減少粉塵、廢水等對環(huán)境的污染。和傳統(tǒng)建筑相比,綠色建筑理念融合下的裝配式住宅建筑施工對環(huán)境破壞更小,資源消耗更少,且符合當(dāng)下低碳生活、節(jié)能環(huán)保社會、低消耗建筑施工的需求。并且,裝配式建筑結(jié)構(gòu)可以大幅度提升防火質(zhì)量,起到隔音降噪、保溫隔熱的作用。

3.3 在建筑材料選擇上的應(yīng)用

裝配式住宅建筑在施工材料上應(yīng)貫徹綠色建筑理念,優(yōu)先采用綠色節(jié)能建筑材料。相比于傳統(tǒng)施工材料,綠色節(jié)能施工建筑材料具有更明顯的優(yōu)勢,其低污染、低能耗、高性價比、高環(huán)保型等。在裝配式住宅建筑施工過程中,可以將工業(yè)廢料轉(zhuǎn)化為混凝土材料摻加劑,節(jié)約水泥等原材料的同時增強混凝土耐久性。同時,裝配式建筑中,應(yīng)用新型墻體、綠色樓梯材料等,可以大大提升建筑質(zhì)量。且這些材料的安裝方式簡單,技術(shù)要求不高,所需時間也較短,可以滿足施工要求。再加上新型墻體和綠色樓梯材料等是由復(fù)合物質(zhì)、纖維化物質(zhì)組成,符合綠色建筑理念。有效增強建筑保溫隔熱性能,提升建筑居住價值。在裝配式住宅建筑中門窗設(shè)計不僅要有采光通風(fēng)功能,還要有保溫隔熱、降聲降噪等功能。目前我國裝配式住宅建筑設(shè)計所使用的是斷橋鋁合金材料和塑鋼材料,其不僅符合成本要求,而且滿足功能需求。

3.4 在預(yù)制結(jié)構(gòu)構(gòu)件上的應(yīng)用

混凝土結(jié)構(gòu)是裝配式住宅建筑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ),通過利用BIM 技術(shù)、CAD 技術(shù)來進行混凝土設(shè)計和組織管理。工作人員可以使用CAD 技術(shù)來搭建目標(biāo)建筑模型,并使用BIM 技術(shù)進行力學(xué)分析、機械結(jié)構(gòu)分解、模擬仿真等。通過計算機軟件模擬操作,得出關(guān)鍵參數(shù),并在此基礎(chǔ)上制定最佳施工測量。利用信息技術(shù)軟件可以充分分析混凝土構(gòu)件,進而簡化結(jié)構(gòu)、節(jié)約材料。等到施工建設(shè)時,使用大量預(yù)制結(jié)構(gòu)構(gòu)件,從而有效節(jié)約能耗,降低材料的使用。而由于生產(chǎn)同一批、同一型號的預(yù)制構(gòu)件可以大大降低生產(chǎn)成本,所以在裝配式住宅建筑應(yīng)盡量選擇同一型號的預(yù)制構(gòu)件。而對于不同建設(shè)部位來說,所應(yīng)用的預(yù)制構(gòu)件不同。比如,裝配式住宅屋面位置,需要用到排水溝構(gòu)件、屋面構(gòu)件等,樓梯位置則需要用到樓梯構(gòu)件等。此外,在使用構(gòu)件時,要充分考慮其功能,保證使用價值,并盡可能減少施工程度。

對于屋面區(qū)域的施工,應(yīng)用泛水構(gòu)件和排水天溝構(gòu)件,不僅可以有效排水疏通,而且起到裝飾和美化的作用。對于建筑施工中剛性、強度要求不高的部分,可以用大量輕型預(yù)制結(jié)構(gòu)材料替換混凝土這類高耗能材料。比如,綠色真空玻璃。除了門窗和屋頂外,在核心結(jié)構(gòu)中混凝土的使用也不同于傳統(tǒng)建筑。裝配式住宅建筑施工一般使用的是環(huán)保型混凝土,可以有效節(jié)約水泥和砂石用量,而且能夠提升住宅的綠色環(huán)保效益,對減少施工過程中的碳排放具有積極意義。

3.5 在建筑設(shè)備和技術(shù)方面的應(yīng)用

建筑設(shè)備主要指照明設(shè)備、給排水設(shè)備、通風(fēng)取暖設(shè)備等,綠色建筑理念下,建筑設(shè)備應(yīng)符合綠色環(huán)保要求。傳統(tǒng)給排水設(shè)備較為重視排水功能,忽視環(huán)保功能。綠色建筑理念下,給排水設(shè)備可以應(yīng)用雨水循環(huán)技術(shù)、節(jié)水器具,如節(jié)水型淋浴器、節(jié)水型水龍頭、雨水收集器等。對于建筑照明設(shè)備,可以利用太陽能進行照明,使用幕墻光伏技術(shù)、屋頂光伏技術(shù)等。尤其是在農(nóng)村地區(qū),地域遼闊,是利用太陽能的最佳場所,通過在屋頂鋪設(shè)太陽能板來收集太陽能,供應(yīng)家庭用電。這樣有效節(jié)約電能,減少生活成本。在通風(fēng)取暖設(shè)備中,裝配式住宅將空調(diào)通風(fēng)和自然通風(fēng)有機結(jié)合,會用新型取暖技術(shù),最大程度上降低取暖能耗,減少空調(diào)的使用。主要利用當(dāng)?shù)氐臍庀笄闆r,將自然風(fēng)源發(fā)揮到極致,從而實現(xiàn)取暖通風(fēng)的節(jié)能環(huán)保效果。

此外,利用循環(huán)可再生能源取代傳統(tǒng)電熱能源,減少不可再生能源的消耗。比如,地源熱泵技術(shù)。寒冷地區(qū)冬季運用地源熱泵技術(shù)供暖,從而降低電能消耗,減少污染物,提升資源利用效率。

4 結(jié)語

綜上所述,裝配式住宅建筑是未來建筑行業(yè)的發(fā)展方向,而綠色建筑理念的融合有利于推動裝配式住宅建筑普及社會,實現(xiàn)新發(fā)展。同時,綠色理念是建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型國家的重要理論,建筑行業(yè)作為我國基礎(chǔ)性行業(yè),綠色建筑理念必須會取代傳統(tǒng)高耗能建筑理念。因此,要加快推進裝配式住宅綠色建筑施工,制定相應(yīng)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn),給予更多的政策支持,促進整個裝配式建筑行業(yè)的進一步發(fā)展。