裝配式混凝土建筑概述

組裝混凝土建筑概述裝配式建筑具有產(chǎn)業(yè)化水平高，便于冬季建設(shè)，減少建筑工地濕工作量，減少材料消耗，減少工地灰塵和建筑垃圾等，有助于提高建筑質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，降低成本，減少節(jié)能減排，保護(hù)環(huán)境等目的。組裝好的建筑廣泛應(yīng)用于歐洲、新加坡、美國、日本、新西蘭等高強度地震地區(qū)的多個國家和地區(qū)。在我國，近年來，隨著節(jié)能減排要求的增加、人工費用的暴漲等，預(yù)制混凝土零部件的應(yīng)用開始脫離低谷，出現(xiàn)了急劇上升的趨勢。與上一代組裝結(jié)構(gòu)相比，下一代組裝結(jié)構(gòu)采用了很多先進(jìn)技術(shù)。在此基礎(chǔ)上，該規(guī)定制定的內(nèi)容在技術(shù)上有很大提高。這個程序綜合反映了近年來國內(nèi)外裝配結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的最新研究成果和工程實踐經(jīng)驗。整體式結(jié)構(gòu)的可靠性、耐久性和完整性基本上應(yīng)與現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)相同。提出的各項要求與國家現(xiàn)行的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)相協(xié)調(diào)。組合混凝土建筑的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)主要包括整體框架結(jié)構(gòu)組裝、整體剪力墻結(jié)構(gòu)組裝、整體框架組裝-現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)和整體部分框架支撐剪力墻結(jié)構(gòu)組裝。1.整體框架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)組裝整體框架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的基本特征是主體結(jié)構(gòu)框架預(yù)構(gòu)建，樓板預(yù)構(gòu)建重疊樓板、樓梯、雨篷、陽臺等封套，框架結(jié)構(gòu)連接主要采用套筒灌漿形式。組裝整體框架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的典型例子是沈陽萬科春江項目(圖1-9)。框架梁，框架柱用預(yù)制樓板；內(nèi)墻、復(fù)合核心隔熱外墻和樓梯采用70%以上的預(yù)制結(jié)構(gòu)。工程速度快，組件質(zhì)量管理良好，但存在組件成本高的問題。整體剪力墻結(jié)構(gòu)體系組裝預(yù)制框架現(xiàn)澆剪力墻系統(tǒng)的基本特征：預(yù)制主體結(jié)構(gòu)剪力墻，樓板預(yù)制疊層樓板、樓梯、雨篷、陽臺等封套。根據(jù)剪力墻預(yù)制形式，可分為整體預(yù)制和疊合預(yù)制兩種形式。剪力墻的典型例子是合肥新站平面顯示基地公租房項目(圖1-7)。該項目由地面18層，地下1層的4棟建筑組成。主要結(jié)構(gòu)采用預(yù)制疊合剪力墻結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，樓板采用預(yù)制復(fù)合樓板，零件部件實際實現(xiàn)了工廠生產(chǎn)。復(fù)合剪力墻結(jié)構(gòu)是與現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)等價的概念，抗震性能與傳統(tǒng)一致。整體剪力墻的典型案例是沈陽萬科春江項目(圖1-8)。該項目采用北京萬科自行開發(fā)的簡單剪力墻系統(tǒng)，主要采用力構(gòu)件剪力墻預(yù)制，連接剪力墻的連接梁采用現(xiàn)澆方式，樓板采用疊層方式，復(fù)合夾層保溫外墻和樓梯采用預(yù)制方式；Vanke集團基于日本千田建設(shè)有限公司的研究結(jié)果，與北京榆樹、長春亞太集團一起開發(fā)了剪力墻技術(shù)系統(tǒng)。3、整體框架組裝-現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)體系預(yù)制框架1-cast-in-place剪力墻系統(tǒng)的基本特征：主體結(jié)構(gòu)框架預(yù)制，主體結(jié)構(gòu)剪力墻構(gòu)件樓板預(yù)制，包括疊層樓板、樓梯、雨篷、陽臺等結(jié)構(gòu)。代表性的例子是上海城建集團浦康雷和新城05 1 02街區(qū)(圖1-6)。該項目由18層和14層高層住宅4套組成，引進(jìn)了消化吸收“臺灣潤泰”組合式框架剪力墻系統(tǒng)。主體剪力墻結(jié)構(gòu)cast-in-place、框架結(jié)構(gòu)梁柱預(yù)制、周邊外墻板、陽臺、樓梯等外殼結(jié)構(gòu)工廠預(yù)制，樓板使用重疊樓板。4、預(yù)制外墻現(xiàn)澆剪力墻體系預(yù)制外墻現(xiàn)澆剪力墻系統(tǒng)的基本特點：主體結(jié)構(gòu)剪力墻現(xiàn)澆(內(nèi)部澆筑插件)、復(fù)合預(yù)制外墻、門窗整體預(yù)制、樓梯、雨篷、陽臺等圍護(hù)預(yù)制、漏水、裂縫、磚流、真菌等外墻的質(zhì)量問題有了很大提高。典型的例子是上海萬科城華信公園項目(圖1-10)。這個項目位于七寶鎮(zhèn)地塊。上海萬科第一個“三星級綠色建筑標(biāo)識證書”項目；應(yīng)用PC技術(shù)的外墻、窗戶、陽臺等周邊護(hù)套和樓梯是在PC工廠預(yù)先制作的方式制作的。另一個典型的例子是長沙的遠(yuǎn)大的暖男公州澤(圖1-11)。該項目采用預(yù)制方式，包括長沙元代房屋組裝技術(shù)系統(tǒng)、現(xiàn)澆剪力墻、剪力墻之間連接的梁、樓板重疊方式、內(nèi)墻板、外墻板、疊合樓板、疊合梁、預(yù)制樓梯、組合陽臺等。5.預(yù)制外墻現(xiàn)澆框架體系預(yù)制外墻-現(xiàn)澆框架系統(tǒng)的基本特征：主體結(jié)構(gòu)框架柱現(xiàn)澆、疊合梁。預(yù)制夾層保溫外墻、門窗后安裝外墻；樓板是以樓梯、外推窗、陽臺等結(jié)構(gòu)預(yù)先建立的堆疊梁和內(nèi)壁設(shè)計(等寬)。典型的例子是昌規(guī)格號25號洞項目(圖1-12)。本項目是采用主力結(jié)構(gòu)框架柱現(xiàn)澆的21層商務(wù)酒店；框架梁使用疊合梁，樓板使用疊合樓板。周圍墻采用預(yù)制夾層保溫墻；陽臺，樓梯采用工廠組裝方式，采用一體式浴室，全高接機高度。第二章裝配式混凝土建筑設(shè)計2.1組裝混凝土建筑設(shè)計原則預(yù)制混凝土建筑是以工廠生產(chǎn)的混凝土預(yù)制構(gòu)件為主，通過現(xiàn)場組裝設(shè)計建造的混凝土結(jié)構(gòu)型房屋建筑。該構(gòu)件的裝配方法通常可以采用現(xiàn)場后澆帶疊層混凝土、鋼筋錨固后澆筑混凝土連接和套管灌漿連接、焊接、機械連接和預(yù)留孔搭接連接。組裝混凝土建筑設(shè)計應(yīng)滿足建筑的功能和性能要求，符合可持續(xù)發(fā)展和綠色設(shè)計原則，采用各種可靠的連接方式裝配預(yù)制混凝土構(gòu)件，采用主要結(jié)構(gòu)、改造和設(shè)備管線的組裝集成技術(shù)，綜合協(xié)調(diào)給水排水、煤氣、供暖、通風(fēng)和空調(diào)設(shè)施、照明設(shè)備等設(shè)備系統(tǒng)空間設(shè)計，考慮安全運行和維護(hù)管理等要求。2.1.1服務(wù)范圍建筑設(shè)計包含標(biāo)準(zhǔn)化程度高的建筑類型(如住宅、學(xué)校教學(xué)樓、幼兒園、醫(yī)院和辦公樓)，還包含標(biāo)準(zhǔn)化程度低的建筑類型(如劇場、體育場和博物館)。組裝的混凝土建筑要充分利用相同規(guī)格的預(yù)制構(gòu)件，建筑的標(biāo)準(zhǔn)化水平要比較高，才能取得更好的經(jīng)濟效益。因此，要選擇大小比較規(guī)則的大空間的平面布局，合理布置承重墻和衛(wèi)浴管線的位置。另外，預(yù)制建筑系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)適應(yīng)我國各地建筑功能及性能要求，遵循標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計、模塊化調(diào)整、組件工廠化加工制作。2.1.2調(diào)整建筑模塊建筑設(shè)計符合目前國家標(biāo)準(zhǔn)建筑模數(shù)協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn) (GB/T 50002-2013)的規(guī)定。采用系統(tǒng)化的建筑設(shè)計方法，滿足組件及魚部長標(biāo)準(zhǔn)化和通用化要求。建筑結(jié)構(gòu)要簡單規(guī)范，設(shè)計要合理確定建筑結(jié)構(gòu)的耐久性要求，滿足建筑使用的舒適性和適應(yīng)性。建筑物的外壁袋和樓梯、陽臺、內(nèi)壁、空調(diào)板、管道工程等配套部件，室內(nèi)材料必須是產(chǎn)業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化的零部件御用級。建筑體型和布局必須符合國家標(biāo)準(zhǔn)建筑抗震設(shè)計規(guī)范 (GB 50011)的安全和抗沖擊能力。1.模塊化建筑生產(chǎn)現(xiàn)代化一直是我國重要的產(chǎn)業(yè)技術(shù)政策和發(fā)展目標(biāo)，建筑工業(yè)化發(fā)展綱要(建造書188號)指出，建筑工業(yè)的基本內(nèi)容之一就是制定統(tǒng)一的建筑模塊和重要的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，合理解決標(biāo)準(zhǔn)化和多樣化的關(guān)系。民用建筑設(shè)計通則 (GB 50352-2005)、住宅設(shè)計規(guī)范 (GB 50096-2011)等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也以正式法規(guī)方式強調(diào)建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化作為基本原則。住房標(biāo)準(zhǔn)化，定量生產(chǎn)首先表明，不是整個住房單位，而是在各種住房構(gòu)成部件的有機組織中，各工廠生產(chǎn)的產(chǎn)品之間建立一定大小的秩序，這種秩序正是通過傳統(tǒng)“模塊化”概念的“調(diào)整大小”特征實現(xiàn)的。大量生產(chǎn)裝配混凝土構(gòu)件，可以按住宅的定型構(gòu)件單位構(gòu)成多種形狀，可以任意組合安裝，配套件規(guī)格統(tǒng)一，不同施工方法的建筑物間可交換性，不僅可以在規(guī)劃、設(shè)計中獲得很大的自由度，還可以大量生產(chǎn)配套件。在現(xiàn)代模塊化理論中，模塊這個詞包含兩個層次的含義。一個是“大小單位”，另一個是比例尺的比例，其他標(biāo)注值是其倍數(shù)(例如M=100mm)，另一個是形成一系列數(shù)字組的規(guī)則。研究者們試圖用多種數(shù)列表示建筑模塊(如自然數(shù)、等差數(shù)列、等比數(shù)列等)的生成規(guī)則，大多數(shù)建筑模塊生成規(guī)則的建議是多個系列的復(fù)合體。大小單位的模數(shù)值必須足夠小，以確保選擇各種用途的小型零件所需的靈活性，并進(jìn)一步簡化各種大型零件的數(shù)量。當(dāng)前的國際ISO模塊標(biāo)準(zhǔn)使用基本模塊(m)、擴展模塊(6M、12M)等差序列形式。與此同時，為了方便各種尺寸的魚長官們，在各種魚長官級的模塊尺寸選擇上也有最小-最大推薦。我國實現(xiàn)建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化實際上是標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)業(yè)化、集約化的過程，沒有標(biāo)準(zhǔn)化就沒有真正意義上的產(chǎn)業(yè)化，沒有系統(tǒng)模塊化的大小調(diào)整就不可能實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。組裝建筑設(shè)計應(yīng)根據(jù)建筑的模塊化要求采用基本模塊化或擴展模塊化設(shè)計方法，建筑設(shè)計的模塊化調(diào)整應(yīng)滿足建筑結(jié)構(gòu)、組件和部件的整體調(diào)整，優(yōu)化組件和部件尺寸和種類，確定滿足設(shè)計、生產(chǎn)和安裝要求的每個組件和部件尺寸位置和邊界條件。模塊化適用于普通民用和工業(yè)建筑，適用于建筑設(shè)計的建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備、電氣和其他工業(yè)技術(shù)文檔以及它們之間的大小調(diào)整原則，以協(xié)調(diào)多個任務(wù)之間的大小調(diào)整，并確保模塊化部件和設(shè)備的應(yīng)用。此外，對于確定建筑中使用的建筑或子構(gòu)件(如設(shè)備、固定家具和裝飾品)的尺寸標(biāo)準(zhǔn)，還提供了原則方法，用于指示為建筑的各種功能部分(如廚房、浴室、隔斷、門窗、樓梯等)創(chuàng)建子項目標(biāo)準(zhǔn)。這樣可以規(guī)范化和一般化每個裝配零件，使部件適用于普通建筑，滿足各種需求。這個部件可以進(jìn)行定型的大規(guī)模生產(chǎn)，穩(wěn)定質(zhì)量，降低成本。通用部件無論其材料、形狀或生產(chǎn)方式如何，都提供可交換部件，以促進(jìn)市場競爭和提高零部件生產(chǎn)水平，適合工業(yè)大生產(chǎn)，簡化現(xiàn)場工作。零件交換包括年限交換、材料交換、樣式交換、安裝交換等多種內(nèi)容，零件交換的主要條件是確定零件大小和邊界條件，使安裝零件和安裝零件達(dá)到大小之間的配合。壽命更換主要是指功能和使用要求發(fā)生了變化，如果想改造和利用空間，或者部分部件達(dá)到使用年限，需要更換為新部件。建筑的模塊調(diào)整工作涉及不同行業(yè)，涉及不同組合的種類，因此，必須遵守各領(lǐng)域的調(diào)整原則，開發(fā)各種組合或子部件的調(diào)整尺寸和約束。零件的大小對零件的安裝有重要意義。在指定領(lǐng)域中，組合基準(zhǔn)之間的距離可以用符號大小、建立標(biāo)注和實際標(biāo)注表示，對應(yīng)于組合的基準(zhǔn)、建立面和實際面，組合假定為事先建立的，稱為建立面，組合實際建立的面稱為實際面。2.功能模塊模塊化是工業(yè)系統(tǒng)的設(shè)計方法標(biāo)準(zhǔn)化的形式之一。模塊是組成系統(tǒng)的單位，也是裝配成一組零件并可以獨立存在的裝配級別單位?？梢院喜⒌揭粋€系統(tǒng)中，也可以作為一個單元從系統(tǒng)中刪除、刪除和替換。裝配的建筑平面和空間設(shè)計必須模塊化，并且可以基于模塊化調(diào)整的建筑單元或池等進(jìn)行設(shè)計。設(shè)計必須結(jié)合功能要求優(yōu)先考慮大空間布局。要滿足工業(yè)生產(chǎn)的要求，平面要簡單整頓。建議集中布置設(shè)備空間，應(yīng)結(jié)合功能和管線要求合理確定管井的位置。設(shè)備管道的布置應(yīng)集中在空間上，合理使用。垂直管道等要集中，中央管道井要安裝在共享空間部分。模塊化設(shè)計原理是建筑的功能區(qū)，基于功能區(qū)進(jìn)行模塊設(shè)計。框架建筑的功能特性不同，可以生成不同形式的功能分區(qū)，生成不同的模塊形式和整體建筑形式。建筑工業(yè)化的標(biāo)準(zhǔn)模塊主要包括樓梯、浴室、地板、墻板、觀海亭、空間使用等。模塊化設(shè)計可以將預(yù)制產(chǎn)品設(shè)計成系列，形成鮮明的套房感和空間特性，使具有序列化、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化和多樣化特征的設(shè)計作品的后期衍生產(chǎn)品有利于集成開發(fā)。標(biāo)準(zhǔn)化組件，可以高效生產(chǎn)產(chǎn)品，降低開發(fā)和生產(chǎn)成本；每個模塊都有特定的模塊化數(shù)字關(guān)系，可以組合成所需的各種形式的模式。每個模塊之間有共同的關(guān)系，模塊單體在不同的情況下可以發(fā)揮不同的作用。形成不同學(xué)科的零件、零件、標(biāo)準(zhǔn)型等。序列化的建筑部件是同一系列的產(chǎn)品，具有相同的功能、相同的原理體系、基本相反加工工藝的特點。兩套不同大小的魚部長系列產(chǎn)品之間的相應(yīng)大小參數(shù)、性能指標(biāo)應(yīng)類似，越重復(fù)，越有利于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)，成本也越大。2.1.3集成設(shè)計集成設(shè)計是指根據(jù)建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備和內(nèi)置集成設(shè)計原則，在集成建筑系統(tǒng)和組件的基礎(chǔ)上進(jìn)行集成設(shè)計。建筑內(nèi)設(shè)計是與建筑結(jié)構(gòu)、機械和電氣設(shè)備系統(tǒng)形成有機合作，形成高性能建筑的關(guān)鍵，在裝配的建筑中，要充分考慮裝配結(jié)構(gòu)的特點，要利用信息化技術(shù)手段實現(xiàn)各專業(yè)之間的協(xié)調(diào)設(shè)計。組裝建筑要通過集成設(shè)計實現(xiàn)集成技術(shù)的應(yīng)用，如建筑結(jié)構(gòu)和部件裝配集成技術(shù)、建筑結(jié)構(gòu)和機電一體化設(shè)計、管線和結(jié)構(gòu)分離等系統(tǒng)集成技術(shù)、機電設(shè)備管道系統(tǒng)的集中部署、管線和分支預(yù)約、嵌入式集成技術(shù)等。組裝建筑集成設(shè)計有助于技術(shù)系統(tǒng)的集成優(yōu)化，有助于施工方法的相互聯(lián)系，有助于提高生產(chǎn)效率、建筑質(zhì)量和性能。目前，傳統(tǒng)的建筑內(nèi)安裝方式不僅對建筑結(jié)構(gòu)造成了破壞，而且作為組合型建筑的發(fā)展瓶頸。建筑內(nèi)的設(shè)備、管道設(shè)備、建筑結(jié)構(gòu)和分離方式已成為改善建筑壽命、確保建筑質(zhì)量和產(chǎn)品靈活性的有效方法。組裝建筑應(yīng)從建筑產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)方式出發(fā)，結(jié)合產(chǎn)業(yè)化建設(shè)的產(chǎn)業(yè)鏈特征，做好建筑設(shè)計、零部件生產(chǎn)、組裝建設(shè)、運營維護(hù)等綜合集成設(shè)計。建筑信息模型技術(shù)是組裝施工過程的重要手段，通過信息數(shù)據(jù)平臺管理系統(tǒng)對設(shè)計、生產(chǎn)、建設(shè)、物流和運營管理的各個方面進(jìn)行綜合管理、信息數(shù)據(jù)共享、資源協(xié)作、組織決策管理系統(tǒng)等，對提高施工階段、專業(yè)之間的協(xié)作、效率和質(zhì)量、綜合管理水平具有重要作用。可以在當(dāng)前裝配的建筑的以前計劃中使用BIM軟件建模，從而確保構(gòu)件和零件信息的準(zhǔn)確性和完整性，有助于準(zhǔn)確設(shè)計裝配的建筑的整個過程。BIM技術(shù)可讓您提供各種建筑效能分析，例如日光分析、風(fēng)環(huán)境分析、照明分析、噪音分析、溫度分析和景觀可見性分析，以及設(shè)計和組合整合技術(shù)的選取和決定。與BIM應(yīng)用程序結(jié)合，可以分割建筑的主要組件和漁場，提高零部件和漁場產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)、通用性，并合理控制建筑成本。BIM數(shù)據(jù)模型可以確保擴展設(shè)計和施工圖設(shè)計中的數(shù)