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【行業】葉浩文:考察歐洲裝配式建築發展的經驗與啓示

歐洲國家對于裝配式建築的認識起步較早,通過不斷的科學發展簣D夹g創新,在裝配式建築上有較爲完善的思路,積累了較多的經驗。隨著十三五國家重點研發計劃工業化建築設計關鍵技術2016YFC0701500)和預制裝配式混凝土建築産業化關鍵技術2016YFC0701900)兩個項目推進,課題組根據兩個課題的研發需求,我作爲項目負責人和課題研究負責人,在20175月,帶隊組團前往德國、奧地利和西班牙三個國家,開展了爲期12日深入歐洲裝配式建築考察學習與調研。

 

一、歐洲考察主要內容與概況

1.考察調研主要內容

 

考察調研緊緊圍繞國家課題研究內容:裝配式建築構件生産、裝配建造、信息化應用、部品連接件、總承包管理、産業化實施等方面。涉及歐洲9個工廠(5個構件生産工廠,2個設備制造工廠,1個模具工廠、1個部品工廠)、3個軟件公司、2個總包公司、1個咨詢設計公司、4個項目(包括:兩個裝配式建築項目,一個被動式建築,一個上百棟的模塊化建築群)、2個協會及BIBM展會。

2.歐洲預制構件工廠與公司考察情況

1BWH公司預制構件工廠考察情況。BWH公司工廠是一家分別在兩個廠房車間生産雙皮牆板、疊合板與預應力空心板的預制工廠。

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8-1  BWH公司預制構件工廠

預應力構件生産線在長約100m的生産車間內,並排布置有3條長線台座,采用一端固定、一端張拉的方式張拉預應力,張拉設備位于張拉端地面以下的混凝土結構台座內。空心板(寬度約1200mm)生産工藝涉及3種主要設備:擁有模具清理功能並在回程中布置預應力筋的拉筋機、混凝土成型機、空心板切割機。

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8-2  BWH公司預制構件工廠预应力生产线

(2)德国乐肯壕森公司預制構件工廠考察情況。德国乐肯壕森公司工厂是一家采用了安夫曼公司生产线和自动化设备的预制工厂。该预制工厂除了主要的双皮墙板、叠合板外,还有大小各异的阳台板、楼梯板、实心墙板,以及其它的板类和墙体构件。

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8-3  堆場采用立體化自動存儲

 

(3)奧地利OBERDORFER公司預制構件工廠考察情況。奧地利OBERDORFER公司工廠使用ITWO軟件的生産計劃系統,貫穿了從前期的投標,到後期的安裝的全流程。該軟件可以同時就200個項目來做管理。通過這個平台,可以包括財務等涉及到的所有信息。

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8-4  奧地利公司預制構件工廠

4)德國安夫曼(AVERMANN)集團公司考察情況。德國安夫曼(AVERMANN)集團公司在德國和波蘭有三個生産及研發基地,是世界上第一家從事混凝土構件設備制造(含模具)的公司。可根據客戶需求定制預制構件生産高品質的特種機器設備和工具件。公司還擁有板材折彎精加工技術和設備,在環保設備加工和産品銷售領域也占有一定的份額。全自動化生産流水線是最能體現該公司自動化技術水平的産品,可以從鋼筋加工、構件生産、倉儲到運輸的所有工作全部采用自動化設備或機械手完成。通過中央移動台把部分模台暫時抽離流動線、具有複合生産屬性的生産方式,可生産除板類構件外的其他構件。

5SOMMER公司考察情況。SOMMER公司主要是提供構件自動化流水線和生産技術、循環式托模混凝土預制構件生産設備、多功能布模機器臂(MFSR)牆體/樓板的模板技術。該公司較之安夫曼設備的特點爲:自主發明了多功能布模機器臂,不僅可以實現自動化布模,而且可以實現自動化拆模;生産配套的磁力盒模具。

6)德國的RATEC公司考察情況。德國的RATEC公司主要是提供預制混凝土構件設計咨詢、工廠建廠咨詢、構件模具系統和磁力盒加工四大業務板塊。

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8-5  德國的RATEC公司模具系統

(7)德國哈芬(Halfen)公司考察情況。德國哈芬(Halfen)公司是一家專門做連接、緊固器件的全球知名公司,公司産品有三大類,工業領域連接器、緊固件占公司業務的16%;外牆連接件占公司業務的12%;構件體內預埋件占公司業務的72%。中國是公司在海外、亞洲的重要市場,占公司總産值的(5-8%

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8-6 德國哈芬(Halfen)公司連接器

 

二、歐洲預制構件工廠生産的特點與分析

歐洲構件工廠總體上自動化程度很高,從鋼筋加工、構件劃線定位、模具組裝及運輸、混凝土運輸及布料、振搗、構件翻轉、養護、運輸全部實現自動化。一條生産線也只需要1~2個人,一個工廠一般需要5~6人,生産的構件光潔,幾何尺寸精度高。歐洲預制構件工廠生産主要有以下特點:

 

1.工廠規劃與布局合理

 

(1)廠房頂部縱向皆有采光帶,白天不加照明即可滿足車間內采光要求。

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8-7 工廠生産線布置

 

2)魚雷罐運輸和布料機工位設置合理,鋼筋的加工生産、鋼筋籠的綁紮、模具安置、布料澆築振搗、養護實現了不同區域的合理接駁。

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8-8 混凝土布料振搗

 

3)自動化流水線空間設計及布局利用合理、精細,很好地利用了工廠上部空間,一般設置二層平台,用于鋼筋生産加工、堆放擠塑板及模具的精細加工。

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8-9  流水線空間利用

 

2.生産線自動化程度高

1)模具擺放機械手自動化水平非常高,借助信息化技術,實現機械手根據加工構件的形位尺寸自動識別特定模具,精准安放在特定位置。

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8-10流水線自動化程度

2)設備可實現自動化拆除等工作,借助與工位設備配套的堆放架體、運輸架體、儲存架體實現了一體化。

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8-11 預制構件堆放運輸

3)魚雷罐小車運輸速度快(3m/s)且相對穩定,可實現水平轉彎、小角度(10度)爬坡;振動設備噪音很小,估算在70分貝以內。

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8-12 魚雷罐小車運輸

 

(4)構件吊裝運輸設備,通過類似碼垛機以及配套十字運輸車進行構件的自動化、立體化運輸、安放,可以在無人工幹預情況下,實現構件的抓取、搬運、放置及脫鈎等系列動作。該設備集桁車與吊運設備于一體,上下左右各方向移動實現桁車下空間的全覆蓋。

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8-13 構件吊裝運輸設備

 

3.生産工藝流程合理

1)工廠生産設備與鋼筋生産設備很好地融合在一起,實現構件與鋼筋生産的完好接駁,形成了混凝土鋼筋生産線。

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8-14  生産工藝流程

 

2)工廠設置木模加工車間,主要用于異形構件的生産加工以及替代特殊位置的模具,木模的利用節省了成本和人工,是非常值得推薦的工藝改進。

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8-15 木模加工制作

 

3)模具靠磁力盒進行固定,模具的長邊方向通過塑料膠體保證封漿密實,歐洲模具固定廣泛應用磁力盒,方便快捷的固定模具。

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8-16  磁力盒模具固定

 

4)堆場有特定的調運運輸工位,通過配套的特種運輸車,在相應工位空間進行所調運構件的自動識別、自動運輸、自動安放在工裝車位。

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8-17 工廠智能化管控中心

5.部品部件的配套齊全

有專門生産連接器、緊固件、HCC-柱靴連接裝置、剪力牆容差連接件的公司,與構件廠密切合作,與工廠配套的部品部件、預埋件、工裝設備的上下遊配合成熟完善。

三、歐洲裝配式産業發展情況

 

1.總體發展情況

歐洲裝配式建築的發展主要是産業鏈先進、成熟、完善,專業化分工程度高,各專業公司協同發展。具體表現在以下方面:

1)一體化協同發展,産業鏈成熟完善.設計公司、構件公司、設備公司、模具公司、配件公司、鋼筋設備公司、埋件公司、軟件公司、運輸公司、股份咨詢公司、總承包公司、專業分工明細、專業性很強、産業一體化協同發展,産業鏈成熟完善。

2)砼設備制造廠就是一個裝配組裝車間。將混凝土設備分解成更小的設備,委托給其他公司生産加工,設備企業就是一個組裝、設計、采購、裝配的生産線。

3)混凝土構件工廠用的各種拉結件,預埋管、預埋盒、墊筋架、門窗框、斷橋結合點等專業公司生産、配套、經濟、質量好。

4)模具廠也是一個組裝車間。自行設計、委托加工各種零配件以及模具板材切割下料,各種板材下料後到自己的車間組裝。

2.采用的建築結構體系技術

1)雙皮牆結構體系。雙皮牆結構體系是歐洲住宅普遍采用的結構體系,雙皮牆的厚度從200mm-500mm厚度,厚度取決于桁架筋的高度,決定于鋼筋生産設備的能力,雙皮牆還可做成夾心保溫牆,雙皮牆結構體系是兩邊牆預制,中間現澆混凝土,現澆部分采用插筋連接,不用套筒,成本低,連接形式同現澆體系。


 裝配式建築代表作品:CBD 綜合體建築

4.采用多種結構體系與建築功能融合。

結構滿足建築的需要。如裝配式酒廠,20多米跨,采用雙T板,與建築裝飾效果結合的很好,做到了建築、結構、機電、裝修一體化,看到的預制裝配建築平面、立面功能不單一,形式效果多樣。

8-32 混合结构示意圖

5.總承包公司的信息化應用水平高

1)成熟的總承包公司總部有設計管理部,總部建模,分公司項目進行使用。設計、采購、施工一體化。主要進行BIM設計管理和BIM施工流程管理,BIM設計管理包括建築、結構、機電、成本。BIM施工流程管理包括計劃管理、成本估算、設計和施工通過BIM進行信息共享。總部的設計與工程部與各個分公司或事業部平行,通過項目的BIM,設計、施工管理的成本計劃聯系在一起。

2)在裝配式建築信息化應用方面存在深化設計軟件、工廠自動化生産應用軟件、企業及總包信息化管理軟件。設計軟件可以實現裝配式建築的快速建模、結構構件的三維拆分、構件深化設計;通過建築模型提取相關數據信息實現物料自動化精准統計;軟件設計信息可被構件加工設備EBAWEAVERMANNELEMATICWECKEMANNSOMMEREVGSAA等軟件直接識別讀取,直接導入到設備自動化加工,無需人工輸入,提高效率;針對現有不同開發軟件、不同使用環節的軟件信息難以識別、對接,開發統一信息標准,實現不同軟件公司開發的不同軟件相互接口統一、完整識別、信息共享。

3TIM軟件産品主要用于工廠生産環節,可實現直接讀取設計模型信息,管理設計相關信息,構件生産管理、構件運輸管理、裝配管理。

4UnitechnikSAA公司,産品功能基本相同,主要是工廠生産的中控系統,實現構件生産的計劃排産、構件生産控制、構件倉儲、構件的物流、生産過程中劃線、模具安放、布料、振搗等操作的信息化控制。BIM軟件由專業公司提供和維護。

四、 经验與启示

 

 

 

德国、奧地利和西班牙三个欧洲国家的装配式建筑生产发达、先进、自动化程度高;装配式建筑产业链先进、成熟、完善,专业化分工程度高,各专业公司协同发展;装配式建筑结构体系成熟并不断创新发展;总承包公司在信息化方面快速发展。

分析总结欧洲发展装配式建筑的实践和发展规律,能够给予我们很好的经验和启示。随着我国目前大力发展装配式建筑,结合国家與各地政府各项政策,在保障性住房中率先采用装配式建造技术,并迅速形成产业规模,在技术体系成熟后,带动住宅以外的建筑项目跟进学习采用;积极吸收和创新双皮墙体系在中国的应用,在高抗震烈度地区使用;将预制构件與建筑、机电、装修一体化发展,充发育分产业链,大集团企业引领行业技术发展,颁布企业规程和标准,带动专业性公司发展,形成大小企业共同发展的产业链体系;以市场化、社会化发展为主,與政府主管部门與行业协会等紧密合作,完善技术体系和标准体系,促进装配式建筑项目实践;根据装配式建筑行业的专业技能要求,建立专业水平簣D寄艿亩游椋平盗慈瞬哦游榈男纬桑蛔⒅卦ぶ乒辜远悄芑际醯挠τ茫诨凳职谀M涯!⒒谌绦畔⒒淖远庸ぁ⒅悄芑惶寤踉恕⒏纸畈科妨魉庸さ群姆讶斯し矫媸迪终嬲庖迳系募际跬黄疲欢贤晟圃ぶ乒辜庸せ怠

本論文由國家重點研發計劃資助——【课题名称《基于建筑设计、部品生产、装配施工、装饰装修、质量验收全产业链的关键技术及技术集成研究與应用》,课题编号:2016YFC0701904;课题名称《预制装配式混凝土结构智能化生产加工关键技术的研发與应用》,课题编号:2016YFC0701905

(該文主要摘自葉浩文 等,歐洲裝配式建築發展經驗和啓示[J],建設科技,2017

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