自保溫混凝土房屋建筑工業(yè)化集成研究

[摘要] 現(xiàn)有建筑節(jié)能技術(shù)僅僅是“治標(biāo)”而不“治本”。傳統(tǒng)保溫技術(shù)有工序多、造價(jià)高、效果差、壽命短等顯著缺點(diǎn)。本文提出了一種全新的建筑節(jié)能保溫技術(shù)———自保溫混凝土房屋結(jié)構(gòu)體系。該體系實(shí)現(xiàn)了兩大突破: 一是混凝土節(jié)能技術(shù)的根本突破, 二是自保溫混凝土建筑工廠化的突破。本文結(jié)合理論依據(jù)和實(shí)際工程, 著重研究自保溫混凝土房屋建筑工業(yè)化集成。

[關(guān)鍵詞] 自保溫混凝土房屋; 建筑工業(yè)化; 工廠化

1 引言

　　國家建設(shè)部提出了我國建筑節(jié)能發(fā)展的兩個(gè)階段目標(biāo): 第一階段, 到2010 年城鎮(zhèn)建筑達(dá)到節(jié)能50% 的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn), 部分大城市達(dá)到節(jié)能65% 的標(biāo)準(zhǔn); 第二階段, 到2020 年, 新建建筑, 我國東部地區(qū)實(shí)現(xiàn)節(jié)能75% , 中部和西部地區(qū)爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)節(jié)能65% 。江蘇省“十一五”建筑節(jié)能工作的總體目標(biāo)為: 城市( 含縣城) 新建住宅全部達(dá)到國家和地方標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的節(jié)能50% 的標(biāo)準(zhǔn), 有條件的鄉(xiāng)鎮(zhèn)參照實(shí)行; 2010 年住宅建筑啟動(dòng)實(shí)施節(jié)能設(shè)計(jì)65% 的標(biāo)準(zhǔn)。

　　我國現(xiàn)有的外墻保溫措施大致有兩種:( 1) 外墻漿體材料外保溫技術(shù)只能滿足節(jié)能30% 的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn);( 2) 外墻板材外保溫技術(shù)的上限也只可能節(jié)能50% 。而且這兩種節(jié)能技術(shù)都存在工序多、造價(jià)高、安全性差、使用壽命短等顯著缺點(diǎn), 均不能滿足今后建筑工業(yè)化的發(fā)展和需求。

　　自保溫混凝土房屋結(jié)構(gòu)作為一種全新的建筑整體性節(jié)能保溫技術(shù), 具有極大的優(yōu)越性。該系列技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)如下:

　　( 1) 最大限度地實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)期目標(biāo), 使住宅房屋的節(jié)能效果達(dá)到65%以上;

　　( 2) 建筑保溫材料由于置于結(jié)構(gòu)內(nèi)部, 使用壽命可長(zhǎng)達(dá)50 年以上;

　　( 3) 大部分混凝土構(gòu)件實(shí)現(xiàn)工廠化生產(chǎn), 現(xiàn)場(chǎng)拼裝,保證了建造的高質(zhì)量;

　　( 4) 自保溫混凝土結(jié)構(gòu)的墻體比普通的墻體直接造價(jià)要低20%～25% 。

2 自保溫混凝土房屋技術(shù)分析

　　自保溫混凝土房屋結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)定義是: 豎向分結(jié)構(gòu)和水平分結(jié)構(gòu)全部采用或部分( 至少是房屋周邊的豎向分結(jié)構(gòu)) 采用自保溫混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的房屋結(jié)構(gòu)。

　　這種自保溫混凝土房屋結(jié)構(gòu)體系包括墻體、樓板、連梁等( 見圖1) , 其特征在于: 墻體中包括預(yù)制保溫混凝土墻體和現(xiàn)澆混凝土墻體, 兩者疊合澆筑為一體, 預(yù)制保溫混凝土墻體為一面覆有保溫材料層的混凝土板。連梁與外墻的連接處, 現(xiàn)澆連梁與上下現(xiàn)澆混凝土墻體澆筑為一體, 連梁的外端面覆有保溫材料層;在樓板和連梁的連接處, 現(xiàn)澆連梁與所述樓板現(xiàn)澆為一體。

　　該系列核心技術(shù)已在國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局和國際PCT組織獲得專利技術(shù), 具體內(nèi)容:《一種自保溫混凝土房屋結(jié)構(gòu)體系》、《一種復(fù)合保溫隔熱混凝土疊合承重墻》、《一種復(fù)合保溫隔熱混凝土疊合剪力墻》, 2007 年南京市的試點(diǎn)工程通過市建委組織的項(xiàng)目技術(shù)鑒定會(huì), 并完成《自保溫混凝土房屋結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的編制, 通過了江蘇省建設(shè)廳建設(shè)科技發(fā)展中心組織的專家組審定。自保溫混凝土房屋結(jié)構(gòu)構(gòu)造技術(shù)方面能夠滿足以下條件:

　　( 1) 能夠適用于多層和高層建筑: 疊合承重墻高度達(dá)到50 米、疊合剪力墻高度達(dá)到120 米, 均滿足7 度抗震結(jié)構(gòu)要求, 整體性好;

　　( 2) 滿足我國各地區(qū)主體結(jié)構(gòu)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)規(guī)定的要求, 節(jié)能效果達(dá)到65%以上;

　　( 3) 便于制造預(yù)制構(gòu)件, 方便施工, 宜于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和工廠化;

　　( 4) 安全可靠, 構(gòu)件( 包括隔熱保溫措施) 的使用年限不少于50 年;

　　( 5) 具有良好的適應(yīng)性, 能夠適應(yīng)內(nèi)部空間和立面造型設(shè)計(jì)的需要。

3 自保溫混凝土房屋建筑工業(yè)化集成研究

　　自保溫節(jié)能建筑工業(yè)化的內(nèi)涵: 工業(yè)化系統(tǒng)= 工作體制流程。建筑樓體結(jié)構(gòu)大部分將在工廠加工, 現(xiàn)場(chǎng)完成裝配, 整個(gè)建造過程基本達(dá)到發(fā)達(dá)國家在生產(chǎn)線上生產(chǎn)房子的情況。建筑工業(yè)化內(nèi)部流程如圖2 所示。

　　自保溫混凝土房屋建筑工業(yè)化應(yīng)從三個(gè)重要環(huán)節(jié)入手: 設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)、制造環(huán)節(jié)、施工環(huán)節(jié)。

3.1 設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)

　　設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)是建筑工業(yè)化的起始點(diǎn), 對(duì)整個(gè)工業(yè)化流程起到至關(guān)重要的作用。由于自保溫混凝土房屋結(jié)構(gòu)體系技術(shù)是新研發(fā)出來的, 尚不成熟, 因此, 應(yīng)當(dāng)采用理論計(jì)算與結(jié)構(gòu)試驗(yàn)相結(jié)合的設(shè)計(jì)方法, 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和構(gòu)件設(shè)計(jì)中的簡(jiǎn)化和假定均應(yīng)有理論或試驗(yàn)的依據(jù)。初期, 設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)遇到不少難題, 如:

　　( 1) 各級(jí)設(shè)計(jì)院通用的PKPM 計(jì)算工具沒有現(xiàn)成的套用程序, 只能套用相近模型;

　　( 2) 房屋技術(shù)公司設(shè)計(jì)的圖紙與設(shè)計(jì)院的原始圖紙存在對(duì)接和承擔(dān)責(zé)任的問題。設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)必須不斷完善, 更加適應(yīng)建筑工業(yè)化:

　　( 1) 設(shè)計(jì)院得到房屋技術(shù)公司的技術(shù)許可, 能夠出一整套的設(shè)計(jì)圖紙, 擔(dān)負(fù)全部責(zé)任;

　　( 2) 改進(jìn)PKPM 計(jì)算軟件程序, 設(shè)計(jì)出專門的自保溫建筑計(jì)算模型, 便于計(jì)算;

　　( 3) 擁有完善的建筑部品體系, 能采用自保溫建筑的成套技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3.2 制造環(huán)節(jié)

　　工廠化生產(chǎn)是建筑工業(yè)化的最突出特征, 大部分的建筑部件在工廠內(nèi)制造, 工廠化就意味著高質(zhì)量。預(yù)制構(gòu)件屬于薄壁混凝土板類構(gòu)件, 需要預(yù)留接縫槽、吊環(huán)、線槽等; 幾何尺寸精度、構(gòu)件承載力均有較高要求。預(yù)制廠是制造環(huán)節(jié)的核心企業(yè), 在制造階段起到舉足輕重的作用。初期, 制造時(shí)會(huì)遇到不少難題, 如:

　　( 1) 預(yù)制構(gòu)件中包括槽型板、七字板、異性板等特殊形狀板材、內(nèi)貼保溫板材, 這對(duì)預(yù)制廠的技術(shù)水平要求較高;

　　( 2) 預(yù)制構(gòu)件的設(shè)計(jì)圖由專門的房屋技術(shù)公司設(shè)計(jì),預(yù)制廠只負(fù)責(zé)生產(chǎn)。制造環(huán)節(jié)必須不斷改進(jìn), 充分發(fā)揮工廠化的優(yōu)勢(shì):

　　( 1) 減少預(yù)制構(gòu)件的規(guī)格, 從而能批量生產(chǎn), 減少模具的成本;

　　( 2) 由房屋技術(shù)公司或設(shè)計(jì)院提供構(gòu)件的基本要求,預(yù)制廠負(fù)責(zé)構(gòu)件的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和銷售。

3.3 施工環(huán)節(jié)

　　自保溫混凝土房屋的施工方法與常規(guī)的施工方法有一定的區(qū)別, 其基本是干式作業(yè), 只要經(jīng)過一定的培訓(xùn), 大部分的施工單位都可以勝任。施工企業(yè)對(duì)房屋建造的質(zhì)量、成本和工期都能有很好的把握。

　　施工環(huán)節(jié)需要在實(shí)際工程中不斷完善, 其優(yōu)勢(shì)極其明顯:

　　( 1) 預(yù)制構(gòu)件尺寸和重量由設(shè)計(jì)確定, 尺寸在1.5*2.6平方米之內(nèi), 單件重量不超過700 千克, 方便運(yùn)輸?shù)跹b;

　　( 2) 將預(yù)制板作為模板支撐, 施工時(shí)與現(xiàn)澆部分澆筑在一起, 不但整體性好, 也節(jié)省了大量施工模板的成本;

　　( 3) 預(yù)制構(gòu)件內(nèi)部可以留設(shè)管槽和孔洞, 其表面是混凝土面, 方便粉刷和后續(xù)裝飾工程。

4 結(jié)語

　　自保溫混凝土房屋結(jié)構(gòu)體系實(shí)現(xiàn)了兩大突破: 混凝土節(jié)能技術(shù)的根本突破和自保溫混凝土建筑工廠化的突破。特別是節(jié)能建筑工廠化的突破將對(duì)整個(gè)建筑業(yè)起到非常深遠(yuǎn)的影響。

　　從設(shè)計(jì)到構(gòu)件制造再到現(xiàn)場(chǎng)施工, 整個(gè)建筑產(chǎn)業(yè)鏈必須得到整合。自保溫混凝土房屋結(jié)構(gòu)體系是一個(gè)創(chuàng)新型的結(jié)構(gòu)體系, 我們必須在接下來的實(shí)踐工程中, 不斷完善該體系。建造的過程管理和成果管理之間的信息共享十分重要( 見圖3) , 通過精益建造的手段, 不斷提高標(biāo)準(zhǔn)化程度, 使該結(jié)構(gòu)體系更加符合建筑工業(yè)化的要求。

　　在今后的推廣應(yīng)用中, 自保溫混凝土建筑產(chǎn)業(yè)鏈上的企業(yè)通過貫徹一種精益思想來達(dá)到對(duì)整個(gè)工程的質(zhì)量、成本、工期的控制; 通過敏捷思想來實(shí)現(xiàn)企業(yè)快速響應(yīng)市場(chǎng)的目的; 通過智能建造來促進(jìn)企業(yè)硬件設(shè)施的改進(jìn)和提高; 通過綠色建造來綜合考慮企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的完美結(jié)合; 通過集成思想將整個(gè)建造程序進(jìn)行集成,運(yùn)用并行工程, 使建造效率大幅提高。結(jié)合外部的環(huán)境和內(nèi)部的特征, 企業(yè)可以在不同的條件下考慮對(duì)以上策略的綜合利用, 同時(shí)隨著條件的變化而有所側(cè)重。