[摘要] 现有建筑节能技术仅仅是“治标”而不“治本”。传统保温技术有工序多、造价高、效果差、寿命短等显著缺点。本文提出了一种全新的建筑节能保温技术———自保温混凝土房屋结构体系。该体系实现了两大突破: 一是混凝土节能技术的根本突破, 二是自保温混凝土建筑工厂化的突破。本文结合理论依据和实际工程, 着重研究自保温混凝土房屋建筑工业化集成。
[关键词] 自保温混凝土房屋; 建筑工业化; 工厂化
1 引言
国家建设部提出了我国建筑节能发展的两个阶段目标: 第一阶段, 到2010 年城镇建筑达到节能50% 的设计标准, 部分大城市达到节能65% 的标准; 第二阶段, 到2020 年, 新建建筑, 我国东部地区实现节能75% , 中部和西部地区争取实现节能65% 。江苏省“十一五”建筑节能工作的总体目标为: 城市( 含县城) 新建住宅全部达到国家和地方标准规定的节能50% 的标准, 有条件的乡镇参照实行; 2010 年住宅建筑启动实施节能设计65% 的标准。
我国现有的外墙保温措施大致有两种:( 1) 外墙浆体材料外保温技术只能满足节能30% 的设计标准;( 2) 外墙板材外保温技术的上限也只可能节能50% 。而且这两种节能技术都存在工序多、造价高、安全性差、使用寿命短等显著缺点, 均不能满足今后建筑工业化的发展和需求。
自保温混凝土房屋结构作为一种全新的建筑整体性节能保温技术, 具有极大的优越性。该系列技术的优点如下:
( 1) 最大限度地实现建筑节能设计标准的预期目标, 使住宅房屋的节能效果达到65%以上;
( 2) 建筑保温材料由于置于结构内部, 使用寿命可长达50 年以上;
( 3) 大部分混凝土构件实现工厂化生产, 现场拼装,保证了建造的高质量;
( 4) 自保温混凝土结构的墙体比普通的墙体直接造价要低20%～25% 。
2 自保温混凝土房屋技术分析
自保温混凝土房屋结构的标准定义是: 竖向分结构和水平分结构全部采用或部分( 至少是房屋周边的竖向分结构) 采用自保温混凝土结构构件的房屋结构。
这种自保温混凝土房屋结构体系包括墙体、楼板、连梁等( 见图1) , 其特征在于: 墙体中包括预制保温混凝土墙体和现浇混凝土墙体, 两者叠合浇筑为一体, 预制保温混凝土墙体为一面覆有保温材料层的混凝土板。连梁与外墙的连接处, 现浇连梁与上下现浇混凝土墙体浇筑为一体, 连梁的外端面覆有保温材料层;在楼板和连梁的连接处, 现浇连梁与所述楼板现浇为一体。
该系列核心技术已在国家知识产权局和国际PCT组织获得专利技术, 具体内容:《一种自保温混凝土房屋结构体系》、《一种复合保温隔热混凝土叠合承重墙》、《一种复合保温隔热混凝土叠合剪力墙》, 2007 年南京市的试点工程通过市建委组织的项目技术鉴定会, 并完成《自保温混凝土房屋结构技术规程》的编制, 通过了江苏省建设厅建设科技发展中心组织的专家组审定。自保温混凝土房屋结构构造技术方面能够满足以下条件:
( 1) 能够适用于多层和高层建筑: 叠合承重墙高度达到50 米、叠合剪力墙高度达到120 米, 均满足7 度抗震结构要求, 整体性好;
( 2) 满足我国各地区主体结构建筑节能设计规定的要求, 节能效果达到65%以上;
( 3) 便于制造预制构件, 方便施工, 宜于实现机械化和工厂化;
( 4) 安全可靠, 构件( 包括隔热保温措施) 的使用年限不少于50 年;
( 5) 具有良好的适应性, 能够适应内部空间和立面造型设计的需要。
3 自保温混凝土房屋建筑工业化集成研究
自保温节能建筑工业化的内涵: 工业化系统= 工作体制流程。建筑楼体结构大部分将在工厂加工, 现场完成装配, 整个建造过程基本达到发达国家在生产线上生产房子的情况。建筑工业化内部流程如图2 所示。
自保温混凝土房屋建筑工业化应从三个重要环节入手: 设计环节、制造环节、施工环节。
3.1 设计环节
设计环节是建筑工业化的起始点, 对整个工业化流程起到至关重要的作用。由于自保温混凝土房屋结构体系技术是新研发出来的, 尚不成熟, 因此, 应当采用理论计算与结构试验相结合的设计方法, 在结构设计和构件设计中的简化和假定均应有理论或试验的依据。初期, 设计时会遇到不少难题, 如:
( 1) 各级设计院通用的PKPM 计算工具没有现成的套用程序, 只能套用相近模型;
( 2) 房屋技术公司设计的图纸与设计院的原始图纸存在对接和承担责任的问题。设计环节必须不断完善, 更加适应建筑工业化:
( 1) 设计院得到房屋技术公司的技术许可, 能够出一整套的设计图纸, 担负全部责任;
( 2) 改进PKPM 计算软件程序, 设计出专门的自保温建筑计算模型, 便于计算;
( 3) 拥有完善的建筑部品体系, 能采用自保温建筑的成套技术进行设计。
3.2 制造环节
工厂化生产是建筑工业化的最突出特征, 大部分的建筑部件在工厂内制造, 工厂化就意味着高质量。预制构件属于薄壁混凝土板类构件, 需要预留接缝槽、吊环、线槽等; 几何尺寸精度、构件承载力均有较高要求。预制厂是制造环节的核心企业, 在制造阶段起到举足轻重的作用。初期, 制造时会遇到不少难题, 如:
( 1) 预制构件中包括槽型板、七字板、异性板等特殊形状板材、内贴保温板材, 这对预制厂的技术水平要求较高;
( 2) 预制构件的设计图由专门的房屋技术公司设计,预制厂只负责生产。制造环节必须不断改进, 充分发挥工厂化的优势:
( 1) 减少预制构件的规格, 从而能批量生产, 减少模具的成本;
( 2) 由房屋技术公司或设计院提供构件的基本要求,预制厂负责构件的设计、生产和销售。
3.3 施工环节
自保温混凝土房屋的施工方法与常规的施工方法有一定的区别, 其基本是干式作业, 只要经过一定的培训, 大部分的施工单位都可以胜任。施工企业对房屋建造的质量、成本和工期都能有很好的把握。
施工环节需要在实际工程中不断完善, 其优势极其明显:
( 1) 预制构件尺寸和重量由设计确定, 尺寸在1.5*2.6平方米之内, 单件重量不超过700 千克, 方便运输吊装;
( 2) 将预制板作为模板支撑, 施工时与现浇部分浇筑在一起, 不但整体性好, 也节省了大量施工模板的成本;
( 3) 预制构件内部可以留设管槽和孔洞, 其表面是混凝土面, 方便粉刷和后续装饰工程。
4 结语
自保温混凝土房屋结构体系实现了两大突破: 混凝土节能技术的根本突破和自保温混凝土建筑工厂化的突破。特别是节能建筑工厂化的突破将对整个建筑业起到非常深远的影响。
从设计到构件制造再到现场施工, 整个建筑产业链必须得到整合。自保温混凝土房屋结构体系是一个创新型的结构体系, 我们必须在接下来的实践工程中, 不断完善该体系。建造的过程管理和成果管理之间的信息共享十分重要( 见图3) , 通过精益建造的手段, 不断提高标准化程度, 使该结构体系更加符合建筑工业化的要求。
在今后的推广应用中, 自保温混凝土建筑产业链上的企业通过贯彻一种精益思想来达到对整个工程的质量、成本、工期的控制; 通过敏捷思想来实现企业快速响应市场的目的; 通过智能建造来促进企业硬件设施的改进和提高; 通过绿色建造来综合考虑企业的经济效益和社会效益的完美结合; 通过集成思想将整个建造程序进行集成,运用并行工程, 使建造效率大幅提高。结合外部的环境和内部的特征, 企业可以在不同的条件下考虑对以上策略的综合利用, 同时随着条件的变化而有所侧重。
