1.发展背景
随着采用传统建造方式建造的住宅暴露出越来越多的问题,住宅工业化成为当前中国居住建筑建设的迫切课题。住宅工业化是一种先进的住宅生产方式,其核心是要实现由传统半手工机械化生产到现代住宅工业化生产的转变,以量的规模效应促进建筑技术的革新、住宅与居住质量的提高,从根本上降低资源、能源的消耗及对环境的影响。
装配式建筑是实现住宅工业化的重要途径。装配式建筑主要包括预制装配式混凝土结构、钢结构、现代木结构建筑等,尤其以装配式混凝土结构的应用为主。相比传统的现浇施工方法,装配式建筑施工方法(见图9-1)具有减少工期、减少现场劳动力、提高建筑质量等优点。装配式建筑采用标准化设计、工厂化生产、装配化施工、信息化管理、智能化应用,是现代工业化生产方式的代表。
装配式建筑包括公共建筑和居住建筑,尤其在居住建筑中得到重点发展。装配式居住建筑包括装配式住宅、装配式公寓、装配式别墅(见图9-2)等。
2.装配式建筑体系
我国的住宅工业化建筑体系以预制装配式混凝土PC体系和支撑体及填充体分离的SI体系最为典型。
(1)PC体系
“PC”是precast concrete的英文缩写,是以混凝土预制构件经过现场装配、连接和部分现浇而成的混凝土结构。
PC体系装配式建筑是指在工厂中完成大部分构成建筑的构件、部件、设备的生产,然后运至现场进行装配施工,它是建筑工业化的具体实现。常见的PC体系装配式建筑的构件拆分示意如图9-3所示。
图9-1 装配式建筑施工现场
图9-2 装配式别墅
图9-3 PC体系建筑构件拆分示意图
我国PC体系装配式建筑由于技术相对落后、标准缺乏、市场相对不成熟等原因,仍处在研究探索阶段。随着城市化进程的不断推进,城市人口急速增长带来对住宅大量的需求。从施工角度而言,传统住宅现浇建造速度慢、工期长、污染大;从经济角度而言,传统现浇模式人工需求大、成本高;与此同时,以PC体系装配式技术为主的住宅工业化效率高、污染小、周期短等优势逐渐显现,迎来发展契机。(www.xing528.com)
从推进住宅产业化进程来看:在国家层面,政府出台了多项强制性政策及相关具体要求鼓励发展装配式建筑,2016年2月6日国务院发布的《关于进一步加强城市建设管理工作的若干意见》明确提出,大力推广装配式建筑,建设国家级装配式建筑生产基地,加大政策支持力度,力争用10年左右时间,使装配式建筑占新建建筑的比例达到30%以上;《建筑产业现代化发展纲要》指出,到2020年装配式建筑占新建建筑的比例达到20%,到2025年,比例达到50%以上。
与传统住宅建筑现浇混凝土结构体系相比,PC结构体系在诸多方面具有优势,具体如表9-1所示。
表9-1 预制装配式混凝土(PC)结构和现浇混凝土结构的差异
(2)SI体系
SI体系是一种建筑支撑体(skeleton)和填充体(infill)分离的体系,通过延长支撑体的使用年限并对填充体进行随时更新,可以获得更为耐久而可持续的住宅。其中支撑体一般指住宅的主体结构,是不变的部分;填充体一般指内装部品、设备管线等可变的部分。SI体系住宅原理示意如图9-4所示。
我国SI住宅体系由国外引进,在国内发展演变。20世纪80年代初,清华大学的张守仪教授最先把荷兰的SAR理论引入国内。此后,在中日合作的小康住宅研究中提出的管井集中、厨房卫生间定型系列化研究,已具备了将填充体纳入体系中的意识。我国“八五”期间重点研究课题“住宅建筑体系成套技术”中的“适应性住宅通用填充(可拆)体”研究中,将住宅填充体分为可拆型、易拆型、防水型与耐火型四种。由于市场和发展的局限性,当时国内的研究和实践仍然以支撑体部分为主,但已经有了将支撑体和填充体分离,并通过户内空间的变化使生活方式具备灵活性的讨论。
进入21世纪后,在日本SI住宅理念影响下,我国支撑体和填充体分离的住宅设计理念得到了进一步发展。2010年,住房和城乡建设部住宅产业化促进中心颁布了《CSI住宅建设技术导则(试行)》,正式引入CSI(China skeleton infill)住宅的概念。CSI住宅强调将支撑体和填充体分离,采用强耐久性主体结构,户内空间具有灵活性和满足今后生活方式变化的适应性。工业化分离体系能够有效提高住宅品质,延长住宅寿命,从而降低住宅重复建设比率。它对减少建筑垃圾的产生,减少住宅建设和使用过程中的资源消耗也起到重要作用。此后,我国的SI住宅体系有了明确概念,得到进一步发展。
图9-4 SI住宅原理示意图
在SI体系下,住宅的承重结构骨架具有强耐久性(要求耐久年限为百年以上),而且是固定不变的。但住宅所用的分隔构件,则可以根据住户的不同要求而灵活变换(见图9-5)。即在一定的空间范围内,可以依使用者的需要或爱好,分隔成多种多样的内部空间。支撑体和填充体各自包含的结构和设备系统如表9-2所示。
图9-5 结构体与填充体拆分及耐久性示意图
表9-2 SI体系组成
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