建筑工业化课件.ppt

工业化建筑与住宅产业化,1,目 录,一、建筑工业化-工业化建筑-住宅产业化二、工业化建筑与住宅产业化的起源与发展三、工业化建筑与住宅产业化的技术四、实例五、住宅产业化图片六、模块化建筑 Modular Architecture七、住宅产业化机构,2,一、建筑工业化-工业化建筑-住宅产业化,建筑业生产活动固有的特点：建筑产品固定，生产流动，露天作业；建筑产品多样性、单件性，不定型；逐一设计，逐一建造；建筑产品体积庞大、材料零碎；建造地点分散、施工流动；费用大、建造时间长；建筑生产管理一次性，等。,（一）建筑工业化的导出,3,导致：现代制造技术（例如柔性制造系统）无法在建筑产品生产中应用；建筑产品生产基本处于手工制作阶段，未跨入现代工业大门；设计、生产、管理低品质、低效率，高成本,高能耗，高污染;传统现场施工建造方式受人为因素影响大,工程建设质量严重参差不齐，存在较大的安全和使用上的隐患.,可能的发展方向：建筑工业化，住宅制造产业化？,4,国内混凝土砌块砌筑,5,一顺一丁砌法,6,柔性制造系统是由统一的信息控制系统、物料储运系统和一组数字控制加工设备组成，能适应加工对象变换的自动化机械制造系统(Flexible Manufacturing System)，英文缩写为FMS。,7,指用现代工业的生产方式来建造房屋。内容包括四个方面： 1、设计标准化：统一构配件，尽量减少构配件类型，进而形成单元或整个房屋的标准设计。 2、构配件生产工厂化：构配件生产集中在工厂进行，逐步做到商品化。 3、施工机械化：用机械取代繁重的体力劳动，用机械在施工现场安装构件与配件。 4、管理科学化：用科学的方法来进行工程项目管理，避免主观臆断或凭经验管理。 设计标准化是实现建筑工业化目标的前提，构配件生产工厂化是建筑工业化的手段，施工机械化是建筑工业化的核心，管理科学化是建筑工业化的保证。,（二）建筑工业化,8,建筑工业化的实质,按照最终产品的需要，把与建筑相关的各个方面的工作，组成一个整体，形成不同的建筑体系，做到批量生产、商品经营，也就是用标准化、工厂化、机械化、科学化的成套技术来改造建筑业传统的生产方式，将其转移到现代大工业生产的轨道上来。,9,1、建筑工业化建造技术是建筑业提高工业化水平、提高建造效率的必然趋势。 与传统的以现场施工为主的建造方式相比，装配式工业化建造技术体现了工业化社会的建造方式和技术手段，是一种现代的高技术含量的建造方法，具有建造速度快、建设周期短的特点。 根据欧洲的统计，传统建造方法每平方米建筑面积需2.25个工日，而预制装配式施工仅用1个工日，可节约人工25%-30%，降低造价约10%-15%，缩短工期30-50%左右。 建筑工业化是一个国家建筑业技术和管理水平的综合体现，而装配式工业化建造技术可以降低现场手工操作的劳动量。因此，装配式工业化建造水平从一定程度上体现了一个国家建筑工业化水平的高低。,建筑工业化的意义,10,2、建筑工业化建造技术是提高建筑业建造质量的重要手段 目前，国内建筑业发展迅速，但现有工程建设质量严重参差不齐，存在较大的安全和使用上的隐患，受人为因素影响较大的传统现场施工建造方式是造成这一问题的主要原因。 采用装配式工业化建造技术，将绝大部分构件、部品甚至节点和连接件在工厂工业化预制，现场采用流程化、工法化的连接、安装技术，可以不受建造季节气候影响，大幅提高部品的制作质量，稳定结构的整体建造技术水平，保障结构的整体建造质量。,11,3、发展建筑工业化建造技术是建筑业实现“四节一环保”、低碳发展的有效途径 建筑业是国民经济的支柱产业，其就业容量大、产业关联度高，全社会50以上固定资产投资都要通过建筑业才能形成新的生产能力或使用价值，建筑业增加值约占国内生产总值的7%。另一方面，中国的建筑能耗占到国家全部能耗的32%，已经成为国家最大的单项能耗行业。采用装配式工业化建造技术的建筑，可以节约资源和材料，减少现场施工对场地的需求，减少建筑垃圾、减少建筑施工对环境的不良影响。要实现国家和各地方政府目前既定的建筑节能减排目标，达到更高的节能减排水平、实现全寿命过程的低碳排放综合技术指标，发展装配式工业化建造建筑产业是一个有效途径。,“四节一环保”：节能、节地、节水、节材和环境保护,12,（三）工业化建筑,适合用现代工业化方法生产的建筑（体系）。,主要类型：装配式建筑，包括砌块建筑、板材建筑、盒式建筑、骨架板材建筑、升板建筑等。装配式建筑的构件（如墙板、楼板、屋面板和梁、柱以及盒子等），主要为混凝土制品，构件制作简单，适于大批量生产，受气候制约小，施工效率高,产品质量好。工具式模板建筑,用模数制灵活模板、大模板、台模、隧道模和滑升模板等现场浇注的钢筋混凝土建筑。模板使用灵活，适应性强，结构整体性好，施工进度快。,13,（四）建筑工业化的最佳切入点-住宅工业化,各类建筑中，住宅建筑占绝大部分；住宅建筑结构相对简单，功能统一，内部分隔有规律，易于统一构配件，减少构配件类型，形成标准化设计；住宅建筑批量建造，易于构配件集中工厂化生产和现场机械化施工；住宅建筑标准统一，易于科学化管理。,各类建筑中，住宅建筑最宜、最易实现工业化建设,14,（五）住宅工业化-住宅产业化,住宅产业化：采用社会化大生产的方式进行住宅生产和经营的组织形式。就是以住宅市场需求为导向，以建材、金属加工等行业为依托，以工厂化生产各种住宅构配件、半成品、成品，然后现场装配为基础，以人才科技为手段，通过将住宅生产全过程的设计、构配件生产、施工建造、销售和售后服务等诸环节结为一个完整的产业系统，从而实现住宅产供销一体化的生产经营组织方式。,15,住宅产业化特点,住宅产业化体现在四个方面：1、住宅建筑标准化；2、住宅建筑工业化；3、住宅生产经营一体化；4、协作服务社会化。,住宅产业化与传统的住宅投资、开发、设计、施工、售后服务分离的生产经营方式相比，住宅产业化以住宅这种最终产品为目标，采用一体化经营的方式使各生产要素完美地组合起来，减少中间环节，优化资源配置，通过工厂化生产提高构配件的质量和生产能力，从而减少现场湿作业，简化现场操作，改善工作条件，提高住宅质量和性能，降低劳动强度，提高劳动生产率。,16,产业化,工厂化：主要结构构件、部品在工厂里进行生产 工具化：施工现场的工厂化，不具备工厂化条件的时候就工具化 工业化：发挥工厂生产的优势，对住宅生产全过程（ 采购、设计、工厂生产、物流、施工、售后服务）实施质量管理系统,进行合理化生产。 产业化：全行业、产业链（整体）的现代化,工业化,工厂化,工具化,17,二、工业化建筑与住宅产业化的起源与发展,工业革命导致城市化急速发展二战后城市住宅需求量大人民群众的生活环境加剧恶化,大批生产的住宅。如果房子也像汽车底盘一样工业化地成批生产，现代建筑大师 法 勒柯布西耶走向新建筑,18,在工业化革命最早发展的英国，1866年伦敦的居住调研显示：住10-12人的有7间房子，住13人和住16人的分别有3间房子，住17人和18人的分别有1间房子。1910年甚至还出现了夜店在店里拉起一根绳子，大家坐成一排趴在绳子上睡觉。 二战后，因为战争破坏房屋减少，加上军人复员，导致住宅需求激增。在这种背景下，现代建筑大师 ，像 勒柯布西耶等人提出大批生产住宅的方法。日本的丰田房屋更明确提出像造汽车一样造房子，日本丰田住宅生产的钢结构独栋住宅，安装起来只需要1天。 中国停止福利分房以后，住宅需求一直持续膨胀。主要是因为：一、城市居民改善居住条件的需求巨大； 二、中国的城市化进程在加速，越来越多的农民涌向城市。,19,伦敦的夜店（图片来源：欧洲风化史：资产阶级时代）,20,像造汽车一样造房子,21,（一）美国工业化住宅的发展,1950年- 1970年代在汽车房屋的基础上开始了以居住为主要目的的可移动房屋的开发。,20世纪50年代后，人口大幅增长，军人复员，移民涌入，美国出现了严重的住房短缺，同时军队和建筑施工队也急需简易住宅。这种情况下，许多业主开始购买旅行拖车作为住宅使用。可以说旅行拖车是美国工业化住宅的雏形。,22,1970年代- 至70年代中期，人们对这类住宅的要求不断提高面积更大、功能更全、外形更为美观，最重要的是更为安全、耐用、节能。,1976年，美国国会通过了国家工业化住宅建造及安全法案，（National Manufactured Housing Construction and Safety Act），同年开始由HUD （Department of） Housing and Urban Development 住房和城市发展部负责出台一系列严格的行业规范标准，一直沿用到今天。除了注重质量,现在的工业化住宅更加注重提升美观、舒适性及个性化，许多工业化住宅的外观与非工业化住宅外观差别无几。新的技术不断出台，节能方面也是新的关注点。美国的工业化住宅经历了从追求数量到追求质量的阶段性转变。,23,美国工业化住宅现状,木结构住宅,钢结构住宅,24,美国1997年新建住宅147.6万套，其中低层住宅为113万套，而木结构低层住宅数量为99万套，其他的为钢结构低层住宅。 据美国工业化住宅协会2001年度估计，2200万的美国人居住在1000多万套工业化住房里。 2001年, 工业化住宅在美国占现有住宅总量的7%。2007年美国工业化住宅产业预计为118亿美元。目前在美国，每16个人中就有1个人居住的是工业化住宅。,在美国，工业化住宅已成为非政府补贴的经济适用房的主要形式因为其成本还不到非工业化住宅的一半。在低收入人群、无福利的购房者中，工业化住宅是一个住房主要来源。 美国的工业化住宅类型选择了木结构和钢结构是取决于他们的传统居住习惯的。,25,（二）日本PC技术的发展,1955-1965年：开发期1956年：层建筑壁式PCa住宅。在高度经济成长期、中层壁式PCa住宅（层以下）大量建设。另外民营建设业者也开发了中层壁式PCa住宅。1965-1975年：最盛期1970年：公团HPC工法所使用的层建高层住宅工业化工法的开发。开始建造层的高层工业化住宅。但是,1973年的第一次石油危机以后,由于土地不足使住宅小区小型化,同时由于需求的多样化、高级化，中层壁式PCa造住宅急速减少。,预制混凝土（Precast Concrete)表记为PC；在日本表记为PCa；原因：为与预应力混凝土（Prestressed Concrete）的缩写区别。,26,壁式PCA造住宅,27,HPC工法概要,28,1970年：住宅公团HPC(预制混凝土高层结构)工法被应用到14层的高层住宅开发。开始建造层的高层工業化住宅。,1975：展开期,1975年开始实施钢筋混凝土构造的PCA化,RPC (预制混凝土框架结构)施工法被开发实施。预制大板式工法也向RPC工法转化，而且RPC工法也逐渐从多层向高层、超高层的应用发展。为了解决超高层建筑预制柱断面过大的问题，高强混凝土及高强钢筋开始被应用到实际工程。,29,高强度柱PCA构法,30,日本住宅产业发展趋势,独立住宅的比例趋向减小，高层集合住宅逐渐增加,31,土地价格的上涨和家族化、面积狭窄的独立住宅逐渐增加等原因，导致共同住宅的占有比例逐渐增加。以房地产投资为目的的集合住宅购买力相对增大。 2003年共同住宅（包括集合公寓）为59万6千户，占新建住宅的50.9%。已经超过一半了。 木制结构的独立住宅是日本的传统建筑方式。工业化住宅的历史较短，日本人的住居观念仍然倾向于传统的木制结构。因为初期的工业化住宅，因未达到较高的质量水准,predicated住宅（预制住宅）成为劣质住宅的代名词。该意识的转变预计需要30年以上。,32,日本建筑中心对工厂化住宅的认定：将全套住宅建造过程中的2/3或以上在工厂完成的称为预制住宅（prefabrication house），即主要结构部分（墙、柱、地板、栋梁、屋面、楼梯等，不包括隔断墙、辅助柱、底层地板、局楼梯、室外楼梯等）均为工厂生产的规格化部件，并采用装配式工法施工的住宅。,日本预制住宅的比例,日本85%的高层集合住宅使用大量的预制构件,即：日本所有住宅中将近50%的住宅使用大量的预制构件,33,1953年， 香港政府启动“公屋计划” 1980年代中期，“公屋计划”采用预制建筑设计连同模块标准化设计。,（三）香港住宅发展状况,1953年， Shek Kip Mei 棚户区遭遇灾难性大火后导致53000人无家可归，香港政府启动“公屋计划” 从20世纪70年代开始，日益增强的经济又使人们对居住环境改善的需求日益增加。政府逐步提高公屋档次并且提供机会与房屋自有者。 1980年代中期，“公屋计划”采用预制建筑设计连同模块标准化设计。香港房屋署（HKHA）开始考虑在公屋建造中预制构件、可重复使用的模具以及利于环境保护的建造方式等等的利用。,34,1998年后，私人楼宇引进预制技术。2001和2002年，建造署采用激励性策略 （JPN1&2）-面积豁免,35,香港预制外墙板的应用亦始于公屋，从九十年代起，公屋建造强制性使用预制外墙，但私人楼宇的大量使用是从2002年开始。这主要归功于政府的两项政策，为鼓励发展商提供环保设施、采用环保建筑方法和技术创新，2001年、2002年香港屋宇署、地政总署和规划署等部门联合发布联合作业备考第1号及联合作业备考第2号即JPNs1&2，对采用露台、空中花园、非结构预制外墙等环保措施的项目将获得面积豁免，此两份文件对香港住宅产业（尤其私人发展商）影响巨大，私人发展商采用预制外墙项目数量从2001年之前的4个项目增长到2002-2006年的21个。 以新里程20、21#楼为例，按联合备考2号条款，仅考虑预制外墙的容积率豁免，建筑面积可增加约4%，增加面积为1.4X0.04=560平方米，可增加销售560X1.37万/平米=767.2万元，此部分建安成本仅增加560X0.33万元/平米=184.8万元。 今天，绝大部分的住宅（含公屋和私人项目）采用了预制建造技术。,36,1963-2006年采用预制建造技术住宅项目统计 从2001年开始在私人楼宇中采用预浇筑技术的快速增长，主要归结于政府在2001年和2002公布的促进环保和创新的房屋建筑和预制建造技术的奖励性方案。,37,2002年，预制构件方量约占17%。2007年，预制率达到65%。,预制住宅中最常用的预制构件为：预制外墙（43%）预制楼梯（19%）半预制楼板（7%）,公屋中最常用的预制件为：预制外墙（47%）预制楼梯（18%）半预制楼板（8%,私人楼宇中最常用的预制件为： 预制外墙（32%）预制楼梯（21%）半预制阳台（18%）,2006年不同预制构件使用率,38,（四）国内工业化的进展,39,三、工业化建筑与住宅产业化的技术,40,LGS（轻钢）结构体系,木结构体系,PC（预制构件）结构体系,只适用于低层别墅，最多7层；不适合于中国节能省地政策；中国业主认可度低；,中国森林资源和木材储备有限；全球森林资源破坏；中国业主认可度低；,以RC（现浇钢筋混凝土）为基础；仅仅是生产方式改变；中国业主认可度高；,（一）结构体系的技术选择,欧洲预制结构体系,香港预制构件体系,日本预制构件体系,非抗震设计,英国模式非抗震设计,高抗震等级设计,41,框架体系（RPC）,框剪体系（WRPC）,剪力墙体系（WPC）,SI,42,（二）PCa技术特点,PCa技术要点：工厂生产构件，现场组装。特点：构件和节点的设计以及施工方法的变化。1）合理的节点连接确保不低于现浇混凝土的结构性能；2）尽量简化、优化施工，缩短工期，提高品质。,43,构件和节点实例,44,预制混凝土梁,45,预制阳台,46,现场装配式施工,47,48,梁板柱现浇连接,49,柱钢筋定位,50,预制梁钢筋40螺纹钢+套筒,51,PCa构件可以组合出各式各样的构造形式，如：Pca框架构造、Pca框架剪力墙构造、 Pca剪力墙构造等； Pca的梁、柱、楼板、剪力墙等各个构件之间可以非常自由地实现分离和连接组合，使设计和施工有更大的自由度。 Pca有工厂化铸造技术的支持，外形上可有丰富的变化。,52,四、实例,东京塔（Tokyo Tower）,建筑工业化方式建造的住宅，高58层，共2栋。,53,54,位于东京湾：超高层住宅，地下2层，地上58层，高193.5m。,55,56,57,58,59,60,61,62,63,64,65,66,67,68,69,70,71,72,73,74,75,76,77,78,79,80,81,82,83,84,85,东京湾旁的两栋超高层PC住宅,86,五、住宅产业化图片,87,88,瓦尔特格罗皮乌斯（Walter Gropius，1883-1969）早在1910年就已经对“住宅产业化”作了明确的阐述：不断地复制生产独立的部件；用机器制造同一标准尺寸的部件；提供具有互换性的部件。,瓦尔特格罗皮乌斯是德国现代建筑师和建筑教育家，现代主义建筑学派的倡导人和奠基人之一，公立包豪斯（Bauhaus）学校的创办人。1883年5月18日生于柏林，1969年7月5日卒于美国波士顿。,89,格罗皮乌斯1910年所说的“住宅产业化”实际上是“住宅(系统)产业化”，目标就是像家用电器和汽车一样，在工厂流水线上连续的生产“住宅系统”，而不是“住宅部件”。 格鲁皮乌斯的理想已经不是神话和天方夜谈，如今发达国家已经基本实现了在工厂流水线上制造住宅系统。,90,日本三泽公司的模块化住宅生产线，它基本代表了当前国际住宅产业化的最高水平,91,欧洲一家制造盒子（pod）卫生间的工厂,92,93,94,预制混凝土板制造,95,预制混凝土板制造,96,97,钢筋混凝土墙,98,轻（钢、木和SIP结构保温板）骨架住宅制造厂 （北美）,99,尽管这些生产线看起来很现代化,但也只能关起门来和住宅产业自己比，其工艺流程水平与当前汽车生产线的工艺流程水平相差太多，大部分只是相当于100年前福特T型车生产线的工艺流程水平。而目前最先进的汽车生产线已经是全自动柔性制造系统了。,住宅产业化思想和汽车产业化思想几乎是同时出现的。但是，从技术角度看，经过大约100年的历程，汽车产业化已经突飞猛进，而住宅产业化几乎就没有什么太大的进展。,100,101,102,103,通过工厂化的生产，现场的垃圾将减少83，材料损耗减少60，可回收材料占66，建筑节能50以上；失误率降低到001，外墙渗漏率低于001，精度偏差以毫米计算，小于01。更为可观的是建造人员减少89，建造周期缩短70。,发达国家的房地产行业工厂化程度平均超过50%，瑞典是世界上住宅工业化最发达的国家，该国80的住宅采用以通用部件为基础的住宅通用体系。日本达到70%以上，住宅能耗水平仅相当于中国的1/4。,目前我们的住宅建造方式仍是十分原始的、粗放的，从投资策划、勘察设计、施工到装修、使用和物业管理等各个环节各自为政，缺少明确的责任主体，一旦出现房屋质量问题，有时甚至分不清究竟是谁之过。,六、模块化建筑 Modular Architecture,模块建筑是将建筑体分成若干个空间模块,精装修甚至清洁都在工厂完成,然后运到工地向搭积木一样搭建成建筑。,模块化结构 以墙壁抗压能力为主要控制因素设计。以角柱的抗压能力为主要控制因素设计，因而方形空心型材料居多。,104,105,中国生产的模块化住宅实例,106,模块化分割,107,第三模块生产,108,第三模块运输,109,安装,110,安装好的模块化住宅,111,模块化住宅的室内装修,112,住房和城乡建设部住宅产业化促进中心（简称住宅中心），其前身是建设部住宅产业化办公室，成立于1998年7月。按照住房和城乡建设部的工作要求，住宅中心统一管理、协调和指导全国有关住宅产业化方面的工作，并提供相应的技术咨询和技术服务。致力于全面推进中国住宅产业现代化，以满足广大居民不断改善居住状况的需求，实现住宅产业建设从粗放型向集约型的根本转变，提高中国住宅建设的综合质量，实现住宅发展的经济效益，环境效益，社会效益。,住房和城乡建设部住宅产业化促进中心,七、住宅产业化机构,113,国家住宅产业化基地北京北新建材集团 主要从事钢结构的住宅产业化天津三建公司 主要从事钢结构的住宅产业化；合肥经济开发区 主要是以政府为背景，制定住宅产业化的推进机制(优惠政策)，建立以企业为龙头的研发基地，建设以新技术应用为特点的住宅示范工程等方式开展住宅产业化建设深圳市 住宅产业化示范城市温州正泰集团主要从事电器业的住宅产业化；济南力诺瑞特公司 主要从事太阳能的住宅产业化；南京栖霞建设集团主 要从事创建新型环保节能型住宅、住宅产业物流建设；青岛海尔集团 主要从事家居集成的住宅产业化；万科集团主要 从事房地产开发，建筑制造的住宅产业化。远大住宅工业有限公司 以发展新型工业化住宅，建立工业化住宅集成技术体系为目标，形成包括整体厨卫、成套门窗、内装修、复合保温墙体等核心技术与部品生产，并建立了标准化设计、工厂化生产、配套化供应的住宅建造体系。,