建筑构造——建筑工业化

建筑工业化0407传统施工现状：南京旭建公司1996年成立以后，通过和东南大学、同济大学等高校的合作，在吕志涛院士的直接关帮助下，经过十多年的努力，从提高建筑施工工效、加快工程施工进度、降低劳动者工作强度着手，全面提高维护建筑产业化施工技术水平，在开发NALC板材作为建筑维护结构部品，结合开展装配式建筑施工方面的研发，走装配式工业化建筑施工的道路，依靠科技进步，用建筑工业化、部品标准化、施工机械化、管理信息化新“四化”来取代传统建筑业存在的老“四多”现象。ALC技术中心大厦以上是NALC大板单元在日本东京瑞穗超市项目上的成功应用建筑工业化概述与历史简介装配式板材建筑钢结构住宅装配式框架建筑、盒子建筑、工具式模板现浇建筑轻型木结构建筑建筑工业化概述与历史简介1一、建筑工业化定义及其意义定义：建筑工业化是指通过现代化的制造、运输、安装和科学管理的大工业的生产方式，来代替传统建筑业中分散的、低水平的、低效率的手工业生产方式。意义：建筑业的工业化是社会生产力发展的必然产物。它与传统的建造方式根本区别在于把社会生产力从手工业的小生产方式向社会化的大生产方式转化。它是采用现代大工业生产来建造建筑物，运用现代技术、先进生产方式推动建筑业发展的文明。二、国内外建筑工业化发展概况(一)发展过程国外建筑工业化主要是在四十年代后期发展起来的。从五十年代开始,欧洲许多国家逐步兴起了一个建筑工业化的高潮,到六十年代,不仅遍及欧洲各国,并且也扩及到世界其他工业比较发达的国家,像美国、加拿大、日本等国。据美国1972年房屋和城市发展部的调查,欧洲几个国家居住建筑的工业化水平如下:东欧:东德90%匈牙利69%捷克69%苏联57%保加利亚3%西欧:英国38%丹麦35%荷兰30%挪威28%法国21%（二)发展背景战后欧洲首先兴起建筑工业化的高潮并不是偶然的,这是由于当时社会经济的发展所决定的,它不仅提出实行建筑工业化的必要性,而且也具备了可能性。实行建筑工业化的必要性有三个方面:1.战后欧洲的房荒极为普遍和严重,已经成了当时社会上一个极大的问题,特别是对一些中等收入和低薪阶层来说更为严重。2.西欧许多国家建筑工业中普遍感到劳动力不足,传统技工特缺,后备更有困难,对许多青年工人来说,新兴的电子工业,机械制造,交通通讯等更具有吸引力。3.传统的建筑施工方法,效率很低,不能适应当时所面临的房屋增长的迫切需要。（二)发展背景各国建筑工业亿由于经济制度,资源条件,自然条件,经济实力以及传统习惯的不同,在具体作法上有很大差异。一般说来,都是从量大面广,便于标准化的住宅建筑、学校建筑和工业建筑着手,并由主体工程向装修、设备等配套工程发展,由建筑量大,技术条件优越的大城市向中小城市发展。在住宅建筑工业化方面,法苏等欧洲国家大多以混凝土作为主要建筑材料,而美国和日本则以钢、木为主要建筑材料,因此,在具体作法上又与欧洲有所不同。欧洲的棍凝土建筑大多采用予制装配,但随着工程建设条件的变化,西欧国家已逐步被工具式模板机械化现浇所取代。（三）欧美工业化住宅发展历程美国：工业化住宅起源于20世纪30年代。当时它是汽车拖车式的、用于野营的汽车房屋。但是在40年代，也就是二战期间，野营的人数减少了，所以旅行车被固定下来，作为临时的住宅。二战结束以后，政府担心拖车造成贫民窟，不许再用其来做住宅。20世纪50年代后，人口大幅增长，军人复员，移民涌入，同时军队和建筑施工队也急需简易住宅，美国出现了严重的住房短缺。这种情况下，许多业主又开始购买旅行拖车作为住宅使用。于是政府又放宽了政策，允许使用汽车房屋。同时受它的启发，一些住宅生产厂家也开始生产外观更像传统住宅，但是可以用大型的汽车拉到各个地方直接安装的工业化住宅。可以说，汽车房屋是美国工业化住宅的一个雏形。美国早年的汽车房屋（三）欧美工业化住宅发展历程法国：法国的DM73样板住宅实例：基本单元为L形,使用面积为69.08m2，设备管井位于中央，基本单元可以加上附加模块A或B，并采用石膏板隔墙灵活分隔室内空间，这样可以灵活组成1～7室户，不同楼层之间也可以根据业主需求灵活布置。规划总平面中，这些基本单元可以组合成5～15层的板式、锯齿式、转角式的建筑，或者5～21层的点式建筑，或者低层的联排式住宅。主体结构为工具式大型组合模板现浇。（三）欧美工业化住宅发展历程因为受限于住宅生产规模的进一步缩小，即使只有25种样板住宅，其每一种的生产量仍然小到无法维持，最终不可避免地走向衰败。1977年，法国希望通过建立模数协调规则来建立一种通用构造体系，以解决这个问题。为此，法国成立了构件建筑协会ACC，包括：建筑师同业会，建筑材料、构配件及设备工业协会(AIMCC)，全国建筑承包商联合会(FNB)，设计顾问公司联合会(SYNTEC)，法国顾问工程师协会(CICF)。构件建筑协会的主要工作是建立模数协调规则。1978年协会制定了模数协调规则，内容包括：采用模数制，基本模数M=100，水平模数=3M，垂直模数=1M；外墙内侧与基准平面相切；隔墙居中，插放在两个基准平面之间；轻质隔墙不受限制，可偏向基准平面的任一侧；楼板上下表面均可与基准平面相切，层高和净高其中有一符合模数。（三）欧美工业化住宅发展历程法国构造体系以预制混凝土体系为主，钢、木结构体系为辅。在集合住宅中的应用多于独户住宅。多采用框架或者板柱体系，向大跨度发展，焊接、螺栓连接等干法作业流行，结构构件与设备、装修工程分开，减少预埋，生产和施工质量高。这些特点和我们现在倡导选择的技术体系非常相似。以下是一些构造体系的实例。（四）日本住宅产业的参与主体1.1955年～1965年：预制住宅技术的开发期。1956年日本开发了2层的建筑壁式预制住宅，即预制大板式住宅。后来，技术逐步发展，最后可以做到5层。在这个经济高速成长期，5层以下的预制大板式住宅被大量建设。2.1965年～1975年：预制住宅的最盛期。1970年，住宅公团HPC(预制混凝土高层结构)工法被应用到14层的高层住宅开发。但是，1973年的第一次石油危机以后，由于土地不足，导致住宅小区小型化，同时由于需求的多样化、高级化，预制混凝土工法建造的住宅急速减少。3.1975年以后：预制住宅的再度发展期。1975年开始实施钢筋混凝土构造的PCa化，即从现浇混凝土向预制混凝土转变。在此期间，RPC(预制混凝土框架结构)施工工法被开发实施。因此，预制大板式工法也向RPC工法转化，而且RPC工法也逐渐从多层向高层、超高层的应用发展。为了解决超高层建筑预制柱断面过大的问题，高强混凝土及高强钢筋开始被应用到实际工程。（五）中国香港篇香港的工业化在1953年开始起动。当时香港发生了一场大火，把ShekKipMei棚户区基本上都烧光了，造成了53000多人无家可归。于是，政府启动了公屋计划。20世纪50年代香港仅有人口236万，到1965年达到400万，2001年全港人口670万。香港居民住在私人楼宇公司建造的永久性房屋(即商品房)内的占49%，住在公营租住房屋(即香港房委会建造的公屋)内的占31.9%，住在房委会资助的出售单位(类似内地的经济适用房)内的占16.1%。由此可见，近一半的住房是香港房委会建造的，相关部门完全具备控制和引导香港的房地产投资的能力。（五）中国香港篇公屋的设计方案大多千篇一律，但是它也随着时代的变化经过不断改进，由原来的内走廊、两边排列居室的板式平面布局，发展到20世纪90年代的电梯间设在中间，每个单元均有阳台和洗手间的高层井式平面布局。这种布局在香港被命名为“和谐式”设计，其一直影响着香港的高层住宅设计。如图所示的为香港海滨南岸住宅项目。香港海滨南岸项目典型楼栋平面图（五）中国香港篇“和谐式”的公屋在设计上采用筒式结构加剪力墙，但其早期的建造工艺比较落后，外墙和楼板全是现场支模现浇混凝土，内墙用砖砌成。建筑管理是粗放式的，建筑材料浪费严重，产生的建筑垃圾令人头痛，施工质量无法控制。于是从20世纪80年代后期开始，房委会提出预制构件的概念，开始在公屋建设中使用预制混凝土构件。当时所有的预制构件都是工地制作，由工地负责质量，但是现场的条件使质量难以控制，后来逐渐把构件预制的工作转移到预制构件厂里面去了。香港海滨南岸项目典型楼栋平面图2006年香港预制混凝土构件的应用情况应用量排序综合公屋私人楼宇预制构件类型应用百分比预制构件类型应用百分比预制构件类型应用百分比第一位预制外墙43%预制外墙47%预制外墙32%第二位预制楼梯19%预制楼梯18%预制楼梯21%第三位半预制楼板7%半预制楼板8%半预制阳台18%（五）中国香港篇从香港的工业化住宅发展过程来看，政府在其间的作用非常明显。首先，政府的公屋带头使用，抛弃粗放式的建设模式，从我做起，起到示范作用；其次，出台一些限制性的政策，比如征收建筑废物处置费，逼着开发商走资源节约的道路，具有一定的强制性；最后，给予一定的优惠政策，缓解发展商因采用新技术带来的成本增加，起到引导作用。（六）中国内地篇我国建筑工业化的起步更晚，直到20世纪50、60年代，预制构件才开始应用。由混凝土预制构件厂，按统一模数和标准设计生产的构配件，运到施工现场后，进行机械吊装建成建筑主体。优点是解决了人工在现场制作的缺点。带来工程施工速度加快。但不足之处是结构整体性削弱，接缝处理不当而产生渗漏、隔热问题，结构形式和外观设计单调，使城市建筑缺乏特色和美感。我国大概在上个世纪70年代初的时候就开始了“三化一改”，即：设计标准化、构配件生产工厂化、施工机械化和墙体改革。其最终目标是实现“三高一低”，即实现建筑工业化的高质量、高速度、高功效和低成本。为此，20世纪70～80年代，政府开始了一系列与住宅产业化相关的政策制定，包括改革城镇住房制度、停止福利分房。随着城镇住宅建设的加快，房地产行业开始萌芽。（六）中国内地篇20世纪80年代，随着垂直运输机械化和混凝土泵的使用，使现浇混凝土技术的应用更为广泛。利用大模板和滑升模板的现浇混凝土的建筑结构也大量使用。预制装配式混凝土构件建筑由于结构的整体性、抗震性和墙体防水问题未能很好地解决以及堆放场地大、经济性问题等诸原因，至20世纪80年代末，仅北方局部地区还在使用。20世纪90年代后，建筑工程中以现浇混凝土结构应用较多，而预制装配式混凝土构件仅用于单层从业厂房和民用建筑的局部构件。轻钢结构、钢结构在工业厂房、仓库、住宅、商场等民用建筑中开始得到应用。钢结构自重轻、整体性抗震性好，施工速度快，大大减轻工人的劳动强度，又具有环保、经济和美观的优点，建筑工业化开始向轻钢结构、钢结构方向发展。（六）中国内地篇在技术方面，最早是学习前苏联的大板房技术。这种技术有很多的缺点，逐渐被淘汰了。其主要的原因并不是它的抗震性能差的问题，因为在北京现存的大约50万m2的大板楼还没有经历过强烈的地震灾害的验证。实际上，它面临的最重要的问题是外墙的防水、防渗技术比较落后。三、建筑工业化的内容（一）建筑设计的标准化与体系化建筑设计标准化，是将建筑构建的类型、规格、质量、材料、尺度、等规定统一标准。将其中建造量大、使用面积广、共性多、通用性强的建筑构配件及零部件、设备装置或建筑单元，经过综合研究编制成配套的标准设计图，进而汇编成建筑设计标准图集。标准化设计的基础是采用统一的建筑模数，减少建筑构配件的类型和规格，提高通用性。体系化是根据各地区的自然特点、材料供应和设计标准的不同要求，设计出多样化和系列化的定型构件与节点设计。建筑师在此基础上灵活选择不同的定型产品，组合出多样化的建筑体系。三、建筑工业化的内容（二）建筑构配件生产的工业化将建筑中量多面广，易于标准化设计的建筑构配件，由工厂进行集中批量生产，采用机械化手段，提高劳动生产率和产品质量、缩短生产周期。批量生产出来的建筑构配件进入流通领域成为社会化的商品，促进间建筑产品质量的提高，生产成本降低。最终，推动了建筑工业化的发展。（三）建筑施工的装配化和机械化建筑设计的标准化、构配件生产的工厂化和产品的商品化，使建筑机械设备和专用设备得以充分开发应用。专业性强、技术性高