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)能技術僅僅是“治標”而不“治本”。傳統(tǒng)保溫技術有工序多、造價高、效果差、壽命短等顯著缺點。本文提出了一種全新的建筑節(jié)能保溫技術———自保溫混凝土房屋結(jié)構(gòu)體系。該體系實現(xiàn)了兩大突破: 一是混凝土節(jié)能技術的根本突破, 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)和實際工程, 著重研究自保溫混凝土房屋建筑工業(yè)化集成。

[關鍵詞] 自保溫混凝土房屋; 建筑工業(yè)化; 工廠化

1 引言

　　國家建設部提出了我國建筑節(jié)能發(fā)展的兩個階段目標: 第一階段, 到2010 年城鎮(zhèn)建筑達到節(jié)能50% 的設計標準, 部分大城市達到節(jié)能65% 的標準; 第二階段, 到2020 年, 新建建筑, 我國東部地區(qū)實現(xiàn)節(jié)能75% , 中部和西部地區(qū)爭取實現(xiàn)節(jié)能65% 。江蘇省“十一五”建筑節(jié)能工作的總體目標為: 城市( 含縣城) 新建住宅全部達到國家和地方標準規(guī)定的節(jié)能50% 的標準, 有條件的鄉(xiāng)鎮(zhèn)參照實行; 2010 年住宅建筑啟動實施節(jié)能設計65% 的標準。

　　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只能滿足節(jié)能30% 的設計標準;( 2) 外墻板材外保溫技術的上限也只可能節(jié)能50% 。而且這兩種節(jié)能技術都存在工序多、造價高、安全性差、使用壽命短等顯著缺點, 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, 具有極大的優(yōu)越性。該系列技術的優(yōu)點如下:

　　( 1) 最大限度地實現(xiàn)建筑節(jié)能設計標準的預期目標, 使住宅房屋的節(jié)能效果達到65%以上;

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

　　( 3) 大部分混凝土構(gòu)件實現(xiàn)工廠化生產(chǎn), 現(xiàn)場拼裝,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要低20%～25% 。

2 自保溫混凝土房屋技術分析

　　自保溫混凝土房屋結(jié)構(gòu)的標準定義是: 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。

　　該系列核心技術已在國家知識產(chǎn)權(quán)局和國際PCT組織獲得專利技術, 具體內(nèi)容:《一種自保溫混凝土房屋結(jié)構(gòu)體系》、《一種復合保溫隔熱混凝土疊合承重墻》、《一種復合保溫隔熱混凝土疊合剪力墻》, 2007 年南京市的試點工程通過市建委組織的項目技術鑒定會, 并完成《自保溫混凝土房屋結(jié)構(gòu)技術規(guī)程》的編制, 通過了江蘇省建設廳建設科技發(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: 疊合承重墻高度達到50 米、疊合剪力墻高度達到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)能設計規(guī)定的要求, 節(jié)能效果達到65%以上;

　　( 3) 便于制造預制構(gòu)件, 方便施工, 宜于實現(xiàn)機械化和工廠化;

　　( 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) 具有良好的適應性, 能夠適應內(nèi)部空間和立面造型設計的需要。

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)場完成裝配, 整個建造過程基本達到發(fā)達國家在生產(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)化應從三個重要環(huán)節(jié)入手: 設計環(huán)節(jié)、制造環(huán)節(jié)、施工環(huán)節(jié)。

3.1 設計環(huán)節(jié)

　　設計環(huán)節(jié)是建筑工業(yè)化的起始點, 對整個工業(yè)化流程起到至關重要的作用。由于自保溫混凝土房屋結(jié)構(gòu)體系技術是新研發(fā)出來的, 尚不成熟, 因此, 應當采用理論計算與結(jié)構(gòu)試驗相結(jié)合的設計方法, 在結(jié)構(gòu)設計和構(gòu)件設計中的簡化和假定均應有理論或試驗的依據(jù)。初期, 設計時會遇到不少難題, 如:

　　( 1) 各級設計院通用的PKPM 計算工具沒有現(xiàn)成的套用程序, 只能套用相近模型;

　　( 2) 房屋技術公司設計的圖紙與設計院的原始圖紙存在對接和承擔責任的問題。設計環(huán)節(jié)必須不斷完善, 更加適應建筑工業(yè)化:

　　( 1) 設計院得到房屋技術公司的技術許可, 能夠出一整套的設計圖紙, 擔負全部責任;

　　( 2) 改進PKPM 計算軟件程序, 設計出專門的自保溫建筑計算模型, 便于計算;

　　( 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進行設計。

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。預制構(gòu)件屬于薄壁混凝土板類構(gòu)件, 需要預留接縫槽、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, 制造時會遇到不少難題, 如:

　　( 1) 預制構(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, 這對預制廠的技術水平要求較高;

　　( 2) 預制構(gòu)件的設計圖由專門的房屋技術公司設計,預制廠只負責生產(chǎn)。制造環(huán)節(jié)必須不斷改進, 充分發(fā)揮工廠化的優(yōu)勢:

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

　　( 2) 由房屋技術公司或設計院提供構(gòu)件的基本要求,預制廠負責構(gòu)件的設計、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, 大部分的施工單位都可以勝任。施工企業(yè)對房屋建造的質(zhì)量、成本和工期都能有很好的把握。

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

　　( 1) 預制構(gòu)件尺寸和重量由設計確定, 尺寸在1.5*2.6平方米之內(nèi), 單件重量不超過700 千克, 方便運輸?shù)跹b;

　　( 2) 將預制板作為模板支撐, 施工時與現(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) 預制構(gòu)件內(nèi)部可以留設管槽和孔洞, 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)體系實現(xiàn)了兩大突破: 混凝土節(jié)能技術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整個建筑業(yè)起到非常深遠的影響。

　　從設計到構(gòu)件制造再到現(xiàn)場施工, 整個建筑產(chǎn)業(yè)鏈必須得到整合。自保溫混凝土房屋結(jié)構(gòu)體系是一個創(chuàng)新型的結(jié)構(gòu)體系, 我們必須在接下來的實踐工程中, 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, 不斷提高標準化程度, 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到對整個工程的質(zhì)量、成本、工期的控制; 通過敏捷思想來實現(xiàn)企業(yè)快速響應市場的目的; 通過智能建造來促進企業(yè)硬件設施的改進和提高; 通過綠色建造來綜合考慮企業(yè)的經(jīng)濟效益和社會效益的完美結(jié)合; 通過集成思想將整個建造程序進行集成,運用并行工程, 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以上策略的綜合利用, 同時隨著條件的變化而有所側(cè)重。