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                李国强:钢结构工业化系统集成建筑

                李国强(同济大学千赢娱乐官网登录--娱乐登录、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%以上固定资产投资千赢娱乐官网登录--娱乐登录,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%国家全部能耗千赢娱乐官网登录--娱乐登录。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)瓦特发明蒸汽机千赢娱乐官网登录--娱乐登录,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,实现信息化千赢娱乐官网登录--娱乐登录,生产效率大大提高千赢娱乐官网登录--娱乐登录。

                  

                  建筑业的现状

                  

                  现场手工建造为主千赢娱乐官网登录--娱乐登录,导致问题:建造效率低、资源浪费、品质难以保障、对环境影响大千赢娱乐官网登录--娱乐登录千赢娱乐官网登录--娱乐登录。

                  

                  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;加大政策激励千赢娱乐官网登录--娱乐登录。

                  

                  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、部品的标准化千赢娱乐官网登录--娱乐登录千赢娱乐官网登录--娱乐登录。

                  

                  提高构配件工业化制造水平。

                  

                  鼓励在工程上采用制造千赢娱乐官网登录--娱乐登录、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年千赢娱乐官网登录--娱乐登录,上海市政府沪府办〔2013〕52号文件千赢娱乐官网登录--娱乐登录。

                  

                  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年千赢娱乐官网登录--娱乐登录,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千赢娱乐官网登录--娱乐登录,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、钢结构千赢娱乐官网登录--娱乐登录。

                  

                  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:墙板千赢娱乐官网登录--娱乐登录、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:箱式结构千赢娱乐官网登录--娱乐登录。

                  

                  混凝土结构工业化建筑

                  

                  ◆一维体系:预制梁柱构件。

                  

                  ◆二维体系:预制墙楼板千赢娱乐官网登录--娱乐登录。

                  

                  ◆三维体系:箱式结构千赢娱乐官网登录--娱乐登录千赢娱乐官网登录--娱乐登录。

                  

                  钢结构工业化建筑

                  

                  ◆一维体系:钢框架千赢娱乐官网登录--娱乐登录。

                  

                  ◆二维体系:板式结构。

                  

                  ◆三维体系:箱式结构千赢娱乐官网登录--娱乐登录。

                  

                  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> 三维体系千赢娱乐官网登录--娱乐登录。

                  

                  钢结构是一种绿色建筑,低碳环保

                  

                  ◆材料的回收和再生利用率高千赢娱乐官网登录--娱乐登录,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1/4千赢娱乐官网登录--娱乐登录。

                  

                  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:符合用户使用习惯千赢娱乐官网登录--娱乐登录千赢娱乐官网登录--娱乐登录。

                  

                  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千赢娱乐官网登录--娱乐登录,实

                  

                  行社会化、商品化生产,现场采用机械化装配,减少人工作业千赢娱乐官网登录--娱乐登录。

                  

                  ◆系统集成

                  

                  包含结构系统千赢娱乐官网登录--娱乐登录、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。

                  

                  ◇模数化千赢娱乐官网登录--娱乐登录、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千赢娱乐官网登录--娱乐登录千赢娱乐官网登录--娱乐登录;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:墙板千赢娱乐官网登录--娱乐登录、楼板

                  

                  预制混凝土保温外墙

                  

                  复合墙板

                  

                  建筑部品连接: 墙板与结构的连接千赢娱乐官网登录--娱乐登录、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千赢娱乐官网登录--娱乐登录千赢娱乐官网登录--娱乐登录。

                  

                  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千赢娱乐官网登录--娱乐登录、 结构承重体系为铰接框架、 结构抗侧力体系为减震结构千赢娱乐官网登录--娱乐登录。

                  

                  建筑系统集成  皮:外围护系统;骨:结构系统千赢娱乐官网登录--娱乐登录;胆:设备千赢娱乐官网登录--娱乐登录、家具、装修千赢娱乐官网登录--娱乐登录;筋:管线千赢娱乐官网登录--娱乐登录。

                  

                  设备管线系统(筋)

                  

                  设备管线系统包括暖通与空调系统千赢娱乐官网登录--娱乐登录、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)小震和风作用时千赢娱乐官网登录--娱乐登录,连梁联系联肢墙整体工作千赢娱乐官网登录--娱乐登录,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千赢娱乐官网登录--娱乐登录?

                  

                  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: 设计千赢娱乐官网登录--娱乐登录、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、设计千赢娱乐官网登录--娱乐登录、建造千赢娱乐官网登录--娱乐登录、科研、集成


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