李国强:钢结构工业化系统集成建筑
发布时间:2016-01-30 14:20:23   文章栏目:行业新闻   浏览次数:
李国强(同济大学、国家土建结构预制装配化工程技术研究中心)
  
  1、工业化建筑现状
  
  建筑业的地位及影响
  
  建筑业:国民经济的支柱产业
  
  全社会50%以上固定资产投资,要通过建筑业才能形成新的生产能力或使用价值。
  
  建筑业总产值:GDP 的20%以上建筑业技术进步,对经济、社会影响巨大。
  
  建筑能耗:32%国家全部能耗。是最大单项能耗行业。
  
  三次工业革命对制造业的推动
  
  第一次工业革命:(18世纪从英国发起)瓦特发明蒸汽机,以机器代替手工劳动,生产力大大提高。
  
  第二次工业革命:(19世纪七十年代)电力广泛应用,实现电气化、自动化,生产力进一步提高。
  
  第三次工业革命:(发端美国,始于二战后初期)计算机的发明和应用,实现信息化,生产效率大大提高。
  
  建筑业的现状
  
  现场手工建造为主,导致问题:建造效率低、资源浪费、品质难以保障、对环境影响大。
  
  工业化建造:工厂化制造+ 机械化装配+ 信息化管理
  
  部品工厂预制+ 产品现场装配= 预制装配
  
  解决建筑业现状问题的途径:工业化建造
  
  国家战略需求:高效、优质、节约、环保
  
  产业转型升级需求:劳动力成本快速增长的挑战
  
  国家的相关政策
  
  国务院2013年1号文《绿色建筑行动方案》(2013.1.4):大力发展绿色建材;推动建筑工业化;加大政策激励。
  
  住建部,国家《建筑业发展“十二五”规划》(2011):“加强技术创新和任务”中第3项任务:积极推动建筑工业化。
  
  结构件、部品的标准化。
  
  提高构配件工业化制造水平。
  
  鼓励在工程上采用制造、装配方式,提高机械化施工水平。
  
  工信部,《中国“两化”融合发展报告》蓝皮书(2011):加强建筑企业信息化建设,不断提高信息技术应用水平
  
  地方政府的相关政策
  
  2013年,上海市政府沪府办〔2013〕52号文件。
  
  住宅单体预制率应不低于15%(中环内25%),预制外墙面积不低于50%,制定土地、规划、金融、财政、税收等方面的配套鼓励政策。
  
  2012年,南京市建立中国建筑工业化创新特区
  
  2011年,沈阳市创建国家现代建筑产业化示范城市。
  
  2012年,北京市在原规划的基础上,奖励3%的建筑面积。
  
  国家土建结构预制装配化工程技术研究中心
  
  2013年科技部批准组建我国唯一建筑工业化国家级研发平台。
  
  工程中心技术对象:装配式建筑、装配式桥梁
  
  工程中心四大建设任务
  
  工程中心四大研发平台建设
  
  土建结构预制装配化技术行业公共研发平台
  
  ◆装配式建筑技术研发平台
  
  ◆装配式工程结构技术研发平台
  
  ◆专用装备与工艺技术研发平台
  
  ◆信息化管理技术研发平台
  
  IM (Building Information Modelling)
  
  建筑建造全过程信息交互与管理
  
  2、钢结构工业化建筑主要形式
  
  工业化建筑体系类型
  
  按主要构件材料划分:木结构、混凝土结构、钢结构。
  
  按建筑体系构成划分:
  
  ◆一维体系:梁、柱构件拼装成框架。
  
  ◆二维体系:墙板、楼板拼装成建筑。
  
  ◆三维体系:箱体和箱体拼装成建筑。
  
  ◆混合体系:以上体系的混合。
  
  木结构工业化建筑
  
  ◆一维体系:木框架。
  
  ◆二维体系:板式结构。
  
  ◆三维体系:箱式结构。
  
  混凝土结构工业化建筑
  
  ◆一维体系:预制梁柱构件。
  
  ◆二维体系:预制墙楼板。
  
  ◆三维体系:箱式结构。
  
  钢结构工业化建筑
  
  ◆一维体系:钢框架。
  
  ◆二维体系:板式结构。
  
  ◆三维体系:箱式结构。
  
  工厂化程度:一维体系< 二维体系< 三维体系。
  
  个性化程度:一维体系> 二维体系> 三维体系。
  
  钢结构建筑是一种绿色建筑,低碳环保
  
  ◆材料的回收和再生利用率高,可达70%。
  
  ◆钢结构建筑建造及拆卸后产生的建筑垃圾仅为混凝土建筑1/4。
  
  板结构型式
  
  几种工业化建筑体系的对比
  
  木结构特点:生态环保。
  
  预制混凝:符合用户使用习惯。
  
  土装配钢结构:最适宜工业化建造。
  
  核心问题:材料来源受限、运输和安装不方便、墙体与结构构件的配合不方便。
  
  瓶颈:1)规模小、成本高;2)没有形成产业体系。
  
  3、关键技术
  
  “工业化建筑”特征
  
  ◆工业化建造
  
  建筑工业化建造是将建筑部品在工厂预制,实
  
  行社会化、商品化生产,现场采用机械化装配,减少人工作业。
  
  ◆系统集成
  
  包含结构系统、维护系统、水暖电系统和内装修系统的集成,形成满足使用功能需求的预制转配式建筑产品。
  
  ◇模数化、标准化建筑体系
  
  ◇建筑围护体系
  
  ◇建筑部品连接
  
  ◇建筑系统集成
  
  模数化、标准化建筑体系
  
  ◇建筑体系模数化
  
  ◇建筑部品系列化
  
  ◇基于建筑标准化的多样化
  
  一种适应建筑多样性的结构方案:束柱体系
  
  优点: 梁与柱可以错位搭接,适应住宅平面布置不规则的要求;由束柱提供结构抗侧刚度与承载力,梁与束柱(单柱)可铰接;所有现场连接节点采用螺栓连接,实现快速装配。
  
  建筑围护体系:墙板、楼板
  
  预制混凝土保温外墙
  
  复合墙板
  
  建筑部品连接: 墙板与结构的连接、墙板与墙板的连接、结构构件间的连接。
  
  钢结构刚性连接不便于螺栓连接:便于结构连接的装配式钢结构减震建筑。
  
  整体技术方案(结构):将整体结构分成承重和抗侧力两个体系、 结构承重体系为铰接框架、 结构抗侧力体系为减震结构。
  
  建筑系统集成  皮:外围护系统;骨:结构系统;胆:设备、家具、装修;筋:管线。
  
  设备管线系统(筋)
  
  设备管线系统包括暖通与空调系统、给水排水设备系统、燃气设备系统、电气与照明系统、消防系统、电梯系统、新能源系统、智能化系统。
  
  自抗侧结构—联肢剪力墙具有较好抗震性能
  
  原因:
  
  1)小震和风作用时,连梁联系联肢墙整体工作,刚度较大;
  
  2)中震、大震时,连梁屈服耗能减震。
  
  4、发展策略
  
  目前的问题:
  
  工业化建筑体系还不完善
  
  还没有被社会普遍接受的工业化民用建筑
  
  工业化建筑配套体系还不完善
  
  配套部品、连接构造还不完善,成本较高
  
  工业化建筑建造体系还不完善
  
  设计、施工分离
  
  工业化建筑认证体系尚未建立
  
  预制建筑部品及装配整体建筑性能如何保证?
  
  我国发展工业化建筑的策略
  
  产业链:开发商→ 建筑供应商→ 部品供应商→ 材料商。
  
  建筑供应商: 设计、施工一体化
  
  认证体系: 部品认证→ 集成建筑认证
  
  两大支撑: 政府政策+ 技术研发
  
  产业联盟: 材料、部品、设计、建造、科研、集成
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