新型結構體系亟待創(chuàng)新

                    
作者：鋼結構網    					

					時間：2011-08-23 10:01:15					[收藏]

               

                
				
    關鍵詞：創(chuàng)新 亟待 體系 結構				
 

               

               
    
				    造房子能否像搭積木一樣簡單快捷又節(jié)能環(huán)保呢？一項全新的新型全預制混凝土裝配技術(NPC)讓這成為可能。從國內第一幢利用此技術建造的中南世紀城33號樓揭開面紗，至中南世紀城36號全預制裝配式小高層結構封頂，中南集團研發(fā)并實施的中國首批4幢全預制裝配式小高層住宅在江蘇海門建成，實現了真正像搭積木一樣蓋樓，為新的建筑結構體系增添了新的工程案例。

    
    “搭”起來的房子

    
    中南集團南通建筑總承包公司在兩年前開始引進澳大利亞康諾克預制技術及日本的抗震技術，經過消化、吸收、改進和研發(fā)，形成了新型建筑結構體系。這一技術采取工廠機械化生產、現場裝配的形式進行建筑施工，與目前國內的現場施工澆筑的施工工藝相比，具有節(jié)能環(huán)保、縮短施工期、縮減施工成本的特點。

    
    據中南集團相關負責人介紹，采用新型全預制混凝土裝配技術，一方面施工時不需要搭建專門的腳手架；另一方面，在工廠機械化生產部件可以大大減少水泥等原材料的流失，而且比現場澆筑出的部件更加規(guī)整、堅固，表面光滑，無需粉刷，直接涂敷涂料就行。由于生產好的部件運到工地就可拼裝，不需現場澆筑，只需在接縫和榫頭處進行縫合施工，這樣可以保持工地的整潔有序，最大限度地降低建筑施工噪聲污染。

    
    據初步測算，采用這一技術建成的33號樓地上部分共9層，與常規(guī)施工相比，材料可以減少30%以上，工人可以減少30%~40%，工期可縮短1/3。而且，如果將這一技術在10層以上高樓全面推廣、成批建設，效益會進一步得到提升。

    
    鋼筋混凝土結構的遺憾

    
    建筑結構體系是建筑的骨架。我國的結構體系非常豐富，從較原始的土結構、石結構、木結構到以后的磚結構、鋼筋混凝土結構、鋼結構、膜結構、組合結構，無所不有。它的取用決定于資源、價格成本、結構形式、氣候條件、文化基礎等多種因素。

    
    長期以來，我國房屋建筑主要采用兩種結構形式，即砌體結構(普通實心磚、空心磚、砌塊)和鋼筋混凝土結構(框架、框支、框剪、框筒、筒中筒)。

    
    改革開放前，房屋建筑以多層砌體結構為主，約占80%～90%左右。黏土磚曾經是我國千百年來的主要建筑材料。上世紀90年代初，黏土磚生產集中的地區(qū)窯坑遍布，生態(tài)環(huán)境惡化。為了避免毀田燒磚，實現經濟與社會的可持續(xù)發(fā)展，國家的墻改政策強制出臺，在170個城市禁止使用實心黏土磚，千百年沿用的“秦磚漢瓦”，從建筑施工中逐漸“退役”，鋼筋混凝土結構遂成為我國新建工程中的主導結構。

    
    國外研究表明，鋼筋混凝土建筑的耗能量，為鋼結構建筑的1.2倍，其耗能所產生的CO2排放量為鋼結構建筑的1.4倍，可見鋼筋混凝土建筑對地球環(huán)保有很大的殺傷力。而且，鋼筋混凝土建筑構件的斷面大，要消耗大量的砂石、水泥和水，導致國土流失；當其壽終正寢，拆除解體時，其廢棄的渣塊屑又難以回收再利用，造成環(huán)境的大負荷，拆解中的揚塵再次沖擊環(huán)保。

    
    其次，由于鋼筋混凝土結構自重大，對基礎提出了更高的要求。目前我國的高層建筑幾乎都采用鋼筋混凝土樁基礎，視土質地層情況，打入地下不同深度，用支承和摩擦兩種方式把上部結構托起來。一般來講基礎工程占土建造價的1/3左右，它的最大弊端是在地下空間建立混凝土森林，給我們的城市地下空間開發(fā)設置了很大的障礙，破壞了地下空間環(huán)境。如上海市約有6000幢高層，樁大致有40余米和60余米兩種規(guī)格，在修建上海地鐵時，規(guī)劃線路遇到很大的麻煩，暴露了很大的負面效應。

    
    最后，由于我國對鋼筋混凝土結構的施工方法還在沿用現澆施工法，伴隨而生的是建材浪費、現場的噪聲及空氣污染、大量的廢棄物、模板周轉率低下、工程質量問題時有發(fā)生等一系列與綠色建筑背道而馳的現象。

    
    結構體系多元化

    
    國外學者已明確鋼筋混凝土結構體系為非綠色建筑，我國目前還是主導結構。當前，這是剖析我國綠色建筑中的首當其沖的大問題，也是重新審視我國建筑結構體系的大好機遇。

    
    砌塊建筑在我國已有幾十年的發(fā)展史，時興時落。這種體系的最大優(yōu)點是充分利用廢渣廢料(粉煤灰)及地方資源，制作方便，便于在砌體結構中豎向配筋，不僅用來蓋多層，還可蓋高層，價格不高，施工簡單。不毀田，又利廢，還節(jié)能，且耐久，與其他建材相比，可歸類于綠色建筑。

    
    發(fā)達國家的輕鋼結構(壁厚于小4mm)發(fā)展甚快，尤其近年來已從低層結構發(fā)展到多層結構，甚至于中高層結構(7-9層)。這類結構除了重量輕省料、所用的材料均屬再生材料外，大量的構件系工廠化生產，能保證工程質量，施工周期短，是典型的綠色建筑。

    
    木結構理所當然地屬綠色建筑。一方面我國的林業(yè)科學發(fā)展迅速，提供“速成林”的木材給建筑使用；另一方面，西方國家在我國加入世貿組織后，出于他們的生態(tài)平衡，急需伐樹出口到中國，價格合理的話，也可視作能接受的一種結構體系。

    
    膜結構僅局限于部分公共建筑的應用。近年來膜結構工程已經在全國各地如雨后春筍般建立起來：1995年建造了第一個面積為3300平方米的典型膜結構工程；從1996年至2001年，六年內建造的膜結構估計達37萬平方米。由于一些大型體育場的建成，及一些體育、休閑、展覽、航空港、機庫等大空間和超大空間建筑物的膜結構工程日漸增多，膜結構的建設正在以平均每年20%的速度增長。由于工程實踐的數量較多，我國的膜結構行業(yè)也已步入了規(guī)范、有序的管理狀態(tài)。2004年8月1日《膜結構技術規(guī)程》正式頒布實施。至今，在我國建成的膜結構工程已近千項，膜結構企業(yè)也發(fā)展到近百家。

    
    綠色建筑提出了建筑結構體系選擇的新問題。要創(chuàng)造出一種新的結構體系絕非易事，在可持續(xù)發(fā)展的新形勢下，結構工程師要做出新的抉擇。

    
    建筑工業(yè)化：建筑業(yè)的發(fā)展方向

    
    建筑工業(yè)化生產的口號時起時伏呼吁幾十年，始終沒落到實處。今天我們討論綠色建筑之際，還得反思工業(yè)化生產的老問題。以工業(yè)生產工藝的方式興建建筑物，也就是將建筑物的部品工業(yè)化、預制化、規(guī)格化，以及采用自動化機具來施工。

    
    荷蘭建筑大師尼古拉斯・約翰・哈布瑞肯于1964年就住宅的工業(yè)化體系提出大眾(集合)住宅的設計理論：住宅體系=支撐體(共性)+可拆合單元(個性)。支撐體是屬于大眾共同決定的實體部分，實現途徑是采用標準化的工業(yè)化手段獲得高質量、高效率、高經濟效益；可拆合單元則是屬于個人所控制的空間領域，實現途徑是部件化、模數化、多品種。

    
    工業(yè)化生產與現澆施工相比較，減少了許多不必要的建材浪費，同時可減少施工的粉塵、噪音及光污染。臺灣學者的研究數據表明，現場施工鋼筋混凝土每平方米樓板面積會產生1.8公斤的粉塵和0.14公斤的固體廢棄物，在日后拆除階段則產生1.23公斤的固體廢棄物。有人統(tǒng)計正常的工業(yè)化生產可減少工地現場廢棄物三成，減少施工空氣污染一成，減少5%的建材使用量，對環(huán)境保護意義重大。

    
    工業(yè)化生產應劃入綠色建筑涵義范疇。隨著我國房地產市場的迅猛發(fā)展，近期工業(yè)化生產有上升的趨勢。有發(fā)展眼光的開發(fā)商在做大做強的同時，嘗試模式創(chuàng)新，他們在圖謀部品化→工廠化→產業(yè)化的建房模式，這的確是綠色建筑的發(fā)展途徑。

    
    建筑工業(yè)化，首先應從設計開始，從結構入手，建立新型結構體系，包括鋼結構體系、預制裝配式結構體系，要讓大部分的建筑構件，包括成品、半成品，實行工廠化作業(yè)，減少施工現場作業(yè)。多層建筑應由傳統(tǒng)的磚混結構向預制框架結構發(fā)展；高層及小高層建筑應由框架向剪力墻或鋼結構方向發(fā)展；施工上應從現場澆筑向預制構件、裝配式方向發(fā)展；建筑構件、成品、半成品以后場化、工廠化生產制作為主。

    
    節(jié)能型建筑結構體系是近年來快速發(fā)展起來的新技術群體，這些技術的共同特點包括可以取代磚混結構及黏土制品，可以保護耕地、節(jié)約能源；在建筑物全生命周期內不需要對保溫層進行維護、維修；有很好的抗震性能；實現了工廠化生產，有70%的構件可以在工廠生產，施工方便快捷；適用于各種氣候帶，可以抗颶風；實現了空間靈活分割。

    
    在新型結構體系中，應盡快推廣建設鋼結構建筑，應用預制混凝土裝配式結構建筑，研發(fā)復合木結構建筑。

    
    我國新型建筑結構還處于成長時期，超大跨度復雜結構的工程實踐還不多；一些代表國際發(fā)展方向的新型體系在我國則還處于空白或學習階段。主要表現在建筑設計與結構技術嚴重脫節(jié)、結構形式還比較拘謹單一，較少大膽創(chuàng)新之作，說明新穎的建筑構思與先進的結構創(chuàng)造之間尚缺乏理想的有機結合;一些有巨大前景的新穎結構形式如索網、索穹頂、整體張拉體系、可開合結構等在國外已有不少成功的工程實踐，在我國則還處于空白或起步階段。

    
    經過十年來的迅速發(fā)展，我國新型建筑結構的發(fā)展急需努力躍上新臺階，需要大膽創(chuàng)新，擯棄簡單抄襲和模仿，注重建筑與結構的有機結合，努力創(chuàng)造精品。這一新臺階包含材料和生產條件等技術問題，也包含尚未很好解決的一些理論問題。我國新型建筑結構進一步的發(fā)展，還有待科技工作者和建筑產業(yè)鏈上的所有企業(yè)加倍努力。		
				
				

            
    				
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