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大力推廣裝配式鋼結構建筑 為新質生產力發展添力賦能

來源: 時間:2024-05-18 08:34:09 瀏覽次數:

向工業化、數字化、綠色化轉型升級,是建筑業高質量發展的現實需要,也是未來行業發展的大趨勢。鋼結構建筑天然具有裝配化、工業化、綠色化特征,充分發揮其“輕、快、好、省”的優勢,通過技術和管理的雙輪創新驅動,助推裝配式鋼結構建筑高質量發展,是發展新質生產力的重要著力點。

把握建筑業轉型趨勢 認清裝配式鋼結構建筑優勢

我國建筑業仍是一個勞動密集型、建造方式相對粗放的傳統產業,與高質量發展要求相比還有一定差距。去年年底召開的全國住房城鄉建設工作會議強調,深化建筑業供給側結構性改革,持續在工業化、數字化、綠色化轉型上下功夫,努力為全社會提供高品質建筑產品,打造“中國建造”升級版。這為建筑業高質量發展明確了方向和路徑。

工業化建造的內涵是工廠制作、現場安裝,將制造業的標準化、部品化、裝配化概念引入建筑業,把建筑變成工業化產品。但是,建筑業要實現“像造汽車一樣造房子”并不容易,從實踐看,建筑工業化比造汽車還要難。原因在于:一是建筑材料不能像汽車零件一樣進行車鉗刨銑。二是建筑構件不僅大、笨、重,而且安裝設備、方法完全不同,建筑物最終是現場安裝,而不是工廠安裝。三是建筑產品個性化特征明顯,沒有兩個房子一模一樣。工業化建造的特征是標準化設計、工廠化生產、裝配化施工、一體化裝修、信息化管理、智能化應用,其核心是裝配化施工,因此建筑要實現“像造汽車一樣造房子”,必須大力發展裝配式建筑,這是實現工業化的重要抓手。

數字化的核心技術包括BIM(建筑信息模型)和數字孿生,建筑業數字化轉型,要將行業標準、規則、經驗和要求等全部數字化,形成海量數據,通過信息化平臺貫穿建筑全生命周期、全產業鏈。新型工業化,是在工業化的基礎上融入數字化,推動管理模式變革,催生新型建造方式。智能建造同樣以數字化為基礎,智能建造與新型建筑工業化協同發展,目的是基于行業發展實際,在夯實工業化發展的同時,向更高一級的智能化努力。智能建造的重點,是將人工智能技術與工程建造技術融合,核心技術是智能算法和智能建造機器人應用。目前行業多數自動化設備尚不能稱為“智能”,智能化強調“機器代人”,可以人機交互,并能通過自主學習,實現認知升級。智能建造與新型建筑工業化協同發展,符合我國建筑業發展現狀,具有創新性、先進性,能夠為行業帶來根本性變革,是新質生產力發展的關鍵。

建筑業向工業化、數字化、綠色化轉型,工業化、數字化是手段、方法,綠色化是目標。轉型的最終目標,是改變傳統粗放的建造方式、發展模式,實現提質、降本、增效,打造綠色產品,建設“好房子”。好房子要安全、實用、美觀、綠色,做到“四節一環保”,要將綠色發展理念貫穿工程建設全生命周期,包括選用綠色建材和材料循環利用,推行綠色設計、施工、運維管理,以及新能源利用、雨雪收集、建筑垃圾資源化處理、減少碳排放等現代先進技術的應用。

鋼結構建筑具有典型的裝配化、工業化、綠色化特征,其優勢是輕、快、好、省。輕,是指鋼結構材料輕質高強,構件截面小、自重輕、承載力高,適用于更大的跨度、便于運輸和安裝???,是指鋼結構在工廠制作,能夠成批大件生產,工業化程度高;采用工廠制造、工地高強螺栓安裝的施工方法,可有效地縮短工期,為降低造價、發揮投資的經濟效益創造條件。好,是指原材料力學性能好、可靠性高,可焊性、密封性、耐久性好,結構抗震性能好,易于拆卸,與新技術適應性好。省,是指與混凝土結構相比,全生命周期綜合成本更低,鋼材可回收利用。發展裝配式鋼結構建筑,既是建筑業向工業化、數字化、綠色化轉型的要求,也是建筑發展過程中的必然趨勢,是好房子建設的重要支撐。

掃清高質量發展障礙 推動裝配式鋼結構建筑厚積成勢

要充分發揮鋼結構優勢,必須正視發展中面臨的問題,有針對性地采取措施,為高質量發展掃清障礙,實現從裝配式建筑鋼結構到裝配式鋼結構建筑的飛躍。

樹立“全裝配化”理念。不僅要做到結構的裝配化,外圍護結構、內裝系統、設備與管線、裝修等都要實現裝配化。為了實現全裝配化,基于BIM技術的信息化貫通是必須首先解決的難題。

樹立“一體化”理念。一是設計、制作、施工、運營、維護一體化,縱深推進降本增效。鋼結構發展的軟肋是建造環節成本較高,但如果從設計到運維的一體化角度考慮,可以明顯降低成本。二是建筑、結構、部品部件、機電設備、裝飾裝修要做到一體化。如高層鋼結構建筑的柔性較大,對圍護系統與結構協調變形能力要求高,否則圍護系統易變形開裂,影響建筑使用效果和壽命。而將保溫、隔熱、防腐、防火、采光、遮陽等結構部品部件納入一體化考慮,不僅能很好地解決一系列問題,還能提高建筑品質。三是綠色低碳等新技術的應用與建筑功能性要做到一體化。四是一體化技術集成標準的制定須提上日程。

優化結構體系。圍繞裝配化、工業化發展目標,優化鋼結構建筑結構體系,切實在減少構件、改進連接方式、推動標準化發展上下功夫、見實效。

優化設計。通過優化設計,解決鋼結構建筑露梁露柱問題。實踐中,用鋼構件簡單代替鋼筋混凝土構件,鋼結構優勢難以發揮,使用功能降低,用鋼量增加,要通過設計創新,更好發揮鋼結構大空間、平面布局靈活的優勢。

研發適應工業化的建造方式。設計標準化,構配件工廠化,結構、機電、裝飾、裝修裝配化等,是鋼結構建筑的特色優勢。要充分發揮優勢,加快模塊化建筑發展,實現快速建造,減少現場焊接作業,節省人工,減少環境污染。

研究和應用配套部品部件。一是由于建筑具有個性化特征,部品部件難以批量生產,標準化、通用化程度較低;二是產業鏈不夠完善;三是三板(樓板、內墻板和外墻板)體系與建筑結構匹配性差。通用體系以部品構件及連接技術的標準化、通用性為基礎,適合專業化和社會化生產,是一種比較完美的工業化形式。只有大力發展通用部品部件為基礎的通用體系,才能為“像造汽車一樣造房子”奠定基礎。

改變對空心樓板的認知。裝配式建筑應用疊合樓板,連接部位實施二次澆筑,并不是一種完美的工業化建造方式。行業企業應當圍繞工業化建造這一核心,平衡個性化和標準化需求,重新認識空心樓板的價值,研發新工藝,克服其弊端,發揮其優勢,補強裝配式建筑在樓板方面的短板。

解決百姓關注的問題。一是成本問題。鋼結構建筑造價略高于混凝土結構建筑,要從全生命周期綜合成本角度為百姓算好賬,贏得市場認可。更重要的是,必須通過科技創新、管理創新,不斷降低裝配式鋼結構建筑的成本,提高性價比。二是鋼結構耐腐蝕性差問題。鋼結構在潮濕和腐蝕性介質的環境中容易銹蝕,但在正常使用環境和正常維護情況下,其耐久性超過混凝土結構。耐候鋼和新型防腐技術的應用,使鋼結構的耐久性還可以進一步提高。但圍護結構和連接處防腐要高度重視,做到定期維護。三是防火問題。鋼結構耐熱不耐火,必須做好防火措施,做到主動防火與被動防火相結合。四是舒適性問題。通過合理設計、精心施工和精心維護,保證結構剛度,防止墻體開裂和滲漏,確保保溫、隔熱、隔聲、防潮、氣密性和防護要求,完全可以實現理想的舒適性。隨著新技術的應用,鋼結構的舒適性還可以進一步提高。

加快關鍵性技術研發。關鍵軟件和激光三維掃描儀、建筑機器人、3D打印設備等“卡脖子”問題還沒有很好地解決,BIM技術亟待實現根本性突破,智能建造技術發展還處于探索階段,智能建造與工業化協同發展還有很長的路要走。

提高從業人員素質。鋼結構建筑技術含量高,對從業人員的能力要求高。一方面,企業要通過培訓學習改變從業人員傳統混凝土建筑的建設思維,提高對鋼結構創新發展的認知,不斷提升技術能力和管理水平;另一方面,高校要針對市場需求、改革人才培養模式、優化專業設置、推動學科交叉,大力培養復合型人才。

當前,我國鋼結構建筑發展迅速,大批鋼結構場館、機場、車站和高層建筑拔地而起。隨著建筑業工業化、數字化、綠色化轉型的持續深入,裝配式鋼結構建筑將厚積成勢,激發形成以創新為特點、以質優為關鍵的發展新動能、新優勢,為發展新質生產力蓄勢賦能。

(作者系中國工程院院士、重慶大學鋼結構工程研究中心主任)

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