装配式标准厂房设计应用分析
摘要
关键词
装配式、标准厂房
正文
前言:
自2016年以来,国家和各地纷纷出台装配式建筑的推广政策,以大力推广装配式建筑的发展。力争用10年左右的时间,使装配式建筑占新建建筑比例达到30%。政府之所以提出大力发展装配式的措举,是基于目前建筑行业背景,劳动力情况、科技发展及环保节能各方面要求。目前一线建筑工人平均年龄偏大,人工成本逐渐攀升,劳动效率下降。建筑成本和环保成本增大,大力推动装配式建筑,有助优化土地资源,提高建筑工业化智能化科技化,从而达到可持续发展的要求。装配式建筑日后更会引进BIM技术,机器人技术等,包含的内容有建筑标准化、建筑装配式化、建筑绿色智能化等。目前装配式建筑主要广泛应用在住宅项目,工业园项目,以及钢结构厂房项目中。公建项目比例也在逐年增多。为深入贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想以及党的十九大、十九届二中、三中、四中全会精神,根据《节约集约利用土地规定》(国土资源部令第61 号)、《关于完善工业用地供应制度促进供给侧结构性改革的指导意见(试行)》(粤国土资规字〔2017〕3 号)等有关文件精神,装配式标准厂房的推行能提高土地利用率,促进产业合理布局和规模集聚,促进工业用地利用效能提升,推动村级工业园综合提升,降低制造业企业成本,推动企业规范化、园区化发展,优化新建、扩建、改建的标准厂房及其附属建筑的设计。
关键问题:
装配式厂房设计标准化程度低,导致预制部件生产模板增多,运输量加大,成本增大,施工技术未普及,工程项目在实施过程中容易出现质量问题;仅仅为了满足规范要求的装配率,盲目的对装配式部件选型凑分,导致无效成本增多,费工费料,例如预制楼梯自重较大,增加塔吊的重量造成浪费,预制外墙容易产生渗漏,卫生间预制沉箱成本大,现场容易造成损坏,叠合板的应用导致楼板厚度增加,重量增加,影响建筑使用空间的同时,增加建筑物基础负荷等问题令装配式建设技术被认为是标准厂房及其他建筑建设的“负累”。
科学设计解决难题:
从建筑设计角度考虑:标准厂房的厂址应在政府批准公布的产业发展保护区内,经批准可在产业发展保护区外建设的除外。厂址选择宜根据产业特点,选择产业集聚度较高的产业发展保护区集中布局。厂址选择应满足企业生产所需的条件,并符合有关规划、安全、卫生、消防、环保等法规和政策的要求。厂址应合理高效利用土地和空间,满足近期建设所必需的场地面积和适宜的建厂地形,并应根据企业远期发展规划的需要,留有适当的发展余地。标准厂房建筑形式应简洁、规整、与使用功能相适应,跨度种类宜少,高度宜统一,并宜采用矩形等规则平面布置。
从结构设计的角度考虑:标准厂房的建筑平面和空间布局应具有适当的灵活性。主体结构宜采用大空间及大跨度柱网,不应采用墙体承重体系。柱网尺寸:综合经济型与通用性,特殊要求以生产工艺为准。层高应适应生产工艺的要求。标准厂房的框架结构填充墙,宜采用轻质预制装配式墙板,并应用结构防水构造,其墙板应与所在板、梁、柱有可靠的连接,交接处应采取防开裂措施等。
从结构的角度考虑: 装配整体式结构平面布置宜符合下列规定:
1. 平面形状宜简单、规则、对称,质量、刚度分布宜均匀,不应采用严重不规则的平面布置;
2. 不宜采用角部重叠或细腰形等对楼盖整体刚度削弱较大的平面。装配式结构竖向布置应连续、均匀,应避免结构的侧向刚度和承载力沿竖向突变。
结构跨度标准化,层高标准化,除了能提升模板脚手架等复用率,也有助于预制部件的标准化,有利于工厂的自动化生产,提高生产效率。关于水平预制构件的选型,厂房活荷载使用较大,板跨相对较大,采用与住宅的叠合板方式未必经济合理,采用金属钢筋桁架楼承板或免装配式水泥基钢筋桁架楼承板,可避免楼板增厚过多,导致结构水平构件增重较多,运输吊装等产生的中间成本,除此之外,楼板也有足够的现浇层厚度方便管线预埋。对于大跨度结构,可考虑采用双T板预制部件体系,双T板受压区截面较大,中和轴接近或进入面板,受拉主钢筋有较大的力臂。双T板具有良好的结构力学性能,明确的传力层次,简洁的几何形状,是一种可制成大跨度、大覆盖面积的和比较经济的承载构件。关于预制楼梯对塔吊选型问题,一般整跑预制楼梯重量在2-3吨,比一般水平预制构件都要重,可按分段拼装楼梯,或采用钢结构楼梯来解决问题。卫生间采用加厚现浇层的叠合板做法,避免预制沉箱重量大,造价成本高,反坎在现场堆放容易损坏的问题。
从机电及装修的角度考虑:管线分离作为装配式建设技术中一项重要的措施,能方便检修,在施工过程中避免现场开凿,既能优化施工环境,又能节省人工,在装配式评价标准中,也占有重要分值,应广泛应用在装配式建筑建设中。
装配式标准厂房公共区域内敷设的水平电气管线宜在公共区域的吊顶内敷设,水电配管与结构体系采用分离设计,主要利用建筑墙体与内装饰面之间的缝隙敷设,从而省去了在结构体内预埋配管的过程,降低了建筑构造对专业配合度的要求。预制构件单位根据深化设计图纸,对预埋在PC构件内的水电配管及接线点位进行准确定位,并在PC构件板上留出足够的操作空间,能降低施工偏差。设备与管线宜采用集成化技术,标准化设计。设备与管线安装宜采用装配式抗震综合支吊架将其与钢结构构件连接紧固。
BIM技术的应用:从建筑结构方面考虑:在方案阶段对接结构建模过程中,能直观地反应建筑结构之间的关系,能快捷准确地输出相关预制部件的尺寸信息等,从而能快速准确地计算出符合国家或地方关于建筑装配率评价标准的装配率。设备与管线施工前应按设计图纸和BIM模型核对设备及管线参数,合理利用空间,并充分考虑设备与管线的安装与检修条件。并应对结构构件预埋套管及预留孔洞的尺寸、位置进行复核,合格后方可施工。这样能避免现场返工返改的问题,提高效率。后续设计阶段的BIM成果还能与施工阶段BIM管理对接,有助把控好施工质量。
实际应用效果良好:
目前,越来越多工业园采用装配式标准厂房设计及实施,主要应用的装配部件以水平预制部件为主,内隔墙采用轻质预制隔墙ALC墙板,外墙采用铝合金模板全先浇钢筋混凝土外墙等。附加BIM和管线分离、智能化的应用,建筑开间模数化,预制部件尺寸标准化等。在优化装配式建筑设计选型后,项目建设成本增加比例下降,施工过程中产生的无效成本也在下降,施工环境对比传统建筑建设改善了不少,项目落地后在生产和经济效益上也没有较大的负面影响,减少了很多因为装配式应用而造成标准厂房及其他建筑建设的“负累”。
研究结论:
综合装配式标准厂房设计思路分析和工程项目的落地经验,装配式标准厂房技术的实施有助提高土地利用率,促进工业用地利用效能提升,推动工业园综合提升,优化施工环境,优化工程建设的人力物力投入。对装配式标准厂房在方案设计阶段应科学选型,针对项目特点去选型。充分利用好BIM技术,减少各专业之间的碰撞问题,为后续的项目实施管理高效执行打下坚实的基础。
参考文献:
【1】《佛山市装配式标准厂房建设技术指引标准图集》;
【2】《装配式混凝土建筑技术标准》GBT51231-2016
【3】《佛山市低层、多层装配式建筑技术指引》
【4】《装配式建筑评价标准》GB/T51129-2017
【5】 广东省《装配式建筑评价标准》DBJ/T15-163-2019
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