4. 德國不同類型裝配式建筑技術(shù)體系研究 工業(yè)化預(yù)制建造技術(shù)的優(yōu)點: 工業(yè)化預(yù)制建造技術(shù)的優(yōu)點是大量建造步驟可以在廠房里進行,不受天氣影響,現(xiàn)場安裝施工周期大幅縮短,非常適用于每年可以進行室外施工時間較短的嚴寒地區(qū)。另一方面優(yōu)點是建筑構(gòu)件部品在工廠加工制造,利用機械設(shè)備加工制造,工作效率高,精度和質(zhì)量有保障。
工業(yè)化預(yù)制建造的缺點 成本高 在預(yù)制建筑出現(xiàn)的初期,工業(yè)化建筑產(chǎn)品成本低于傳統(tǒng)古典建筑。而今天用預(yù)制混凝土大板形式建造的住宅和辦公大樓的成本通常高于常規(guī)建造技術(shù)建造的建筑物。原因: 鋼筋混凝土墻是比砌體墻更貴。預(yù)制梁、板結(jié)構(gòu)上大都是簡支梁而非連續(xù)梁,因而需要較多的用鋼量。此外,預(yù)制件的連接點通常復(fù)雜,連接元素有些須采用昂貴不銹鋼材料。如果使用了保溫夾芯板構(gòu)造,節(jié)點更加復(fù)雜,大板縫隙的密封處理也會導(dǎo)致額外的費用。大體量的預(yù)制板的運輸導(dǎo)致更高的運輸成本。
缺少個性化 工業(yè)化預(yù)制建造技術(shù)的缺點是任何一個建設(shè)項目,包括建筑設(shè)備、管道、電氣安裝、預(yù)埋件都必須事先設(shè)計完成,并在工廠里安裝在混凝土大板里,只適合大量重復(fù)建造的標準單元。而標準化的組件導(dǎo)致個性化設(shè)計降低。
德國現(xiàn)代建筑工業(yè)化建造技術(shù) 主要可分為三大體系 預(yù)制混凝土建造體系 預(yù)制鋼結(jié)構(gòu)建造體系 預(yù)制木結(jié)構(gòu)建造體系
4.1.1 預(yù)制混凝土大板體系 雖然上世紀中葉以后德國有大量混凝土預(yù)制大板建造的居住區(qū)項目,但這類項目今天看來大部分不太受歡迎,如今預(yù)制混凝土大板建造技術(shù)在德國已遭拋棄,從1990年代以后基本沒有新建項目應(yīng)用。
取而代之的是追求個性化的設(shè)計,應(yīng)用現(xiàn)代化的環(huán)保、美觀、實用、耐久的綜合技術(shù)解決方案,滿足使用者的需求。通過精細化的設(shè)計,模數(shù)化設(shè)計,使大量建筑部品可以在工廠里加工制作,并且不斷優(yōu)化技術(shù)體系,如可循環(huán)使用的模板技術(shù),疊和樓板(免拆模板)技術(shù)、預(yù)制樓梯、多種復(fù)合預(yù)制外墻板。因地制宜,不追求高裝配率。
4.1.2 預(yù)制混凝土疊合板體系 德國大量的建筑是多層建筑?,F(xiàn)澆混凝土支模、拆模,表面處理等工作需要人工量大,費用高,而混凝土預(yù)制疊合樓板、疊合墻體作為樓板、墻體的模板使用,結(jié)構(gòu)整體性好,混凝土表面平整度高,節(jié)省抹灰、打磨工序,相比預(yù)制混凝土實體樓板疊合樓板重量輕,節(jié)約運輸和安裝成本,因而有一定市場。有資料顯示混凝土疊合預(yù)制板體系在德國建筑中占比達到50%以上。 采用這種裝配結(jié)構(gòu)體系,外立面形式比較靈活。由于德國強制要求的新保溫節(jié)能規(guī)范的實施,建筑保溫層厚度在20cm以上。從節(jié)約成本角度考慮,采用復(fù)合外墻外保溫系統(tǒng)配合涂料面層的建筑居多。 圖19--21采用預(yù)制混凝土疊合樓板、墻體體系建造住宅項目
圖22-25:由德國國家建筑技術(shù)研究院審核批準的一種混凝土疊合板建造體系的節(jié)點構(gòu)造圖。 4.1.3 預(yù)制混凝土外墻體系 2012年在柏林落成的Tour Total大廈,代表德國預(yù)制混凝土裝配式建筑的一個發(fā)展方向。 建筑面積約28000平米,高度68米。外墻面積約10000平米,由1395個、200多個不同種類、三維方向變化的混凝土預(yù)制構(gòu)件裝配而成。每個構(gòu)件高度7.35米,構(gòu)件誤差小于3mm,安裝縫誤差小于1.5mm。構(gòu)件由白色混凝土加入石材粉末顆粒澆鑄而成, 精確、細致地構(gòu)件、三維方向微妙變化富有雕塑感的預(yù)制件,使建筑顯得光影豐富、精致耐看。 圖26-33柏林Tour Total大廈,預(yù)制混凝土裝配式建筑
4.2 預(yù)制剛結(jié)構(gòu)建造體系 4.2.1預(yù)制高層鋼結(jié)構(gòu)建造體系 高層、超高層鋼結(jié)構(gòu)建筑在德國建造量有限,大規(guī)模批量生產(chǎn)的技術(shù)體系幾乎沒有應(yīng)用市場。同時高層建筑多為商業(yè)或企業(yè)總部類建筑,業(yè)主對個性化和審美要求高,不接受同質(zhì)化、批量化、缺少個性的裝配式建筑。另一方面,近年來高層、超高層鋼結(jié)構(gòu)建筑的承重鋼結(jié)構(gòu)、以及為每個項目專門設(shè)計的復(fù)雜精致的幕墻體系,都是采用工業(yè)化生產(chǎn)、到現(xiàn)場安裝的建造形式。因此可以歸納到個性定制化裝配式建筑。
法蘭克福德國商業(yè)銀行總部大樓是德國為數(shù)不多的高層鋼結(jié)構(gòu)建筑。鋼制構(gòu)件和金屬玻璃幕墻采用工業(yè)化加工、現(xiàn)場安裝方式建造。 圖34-37法蘭克福商業(yè)銀行塔樓
獲得德國2012年鋼結(jié)構(gòu)建筑獎的帝森克虜伯總部大樓,代表德國近年來鋼結(jié)構(gòu)建筑的一個發(fā)展方向。由于混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)異的防火、隔聲、耐久、經(jīng)濟實用等性能,以及現(xiàn)代建筑技術(shù)能夠成熟地利用混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)異的蓄熱性能,來滿足愈來愈高的建筑節(jié)能和室內(nèi)舒適度要求,使混凝土或鋼混結(jié)構(gòu)成為德國高層建筑最主要的結(jié)構(gòu)形式。建筑核心筒和樓板通常采用現(xiàn)澆混凝土形式、梁和柱采用鋼材、鋼混或混凝土形式,以滿足承載、防火、隔聲、熱惰性等綜合技術(shù)要求;建筑外墻、隔墻地面、天花等部品則大量采用預(yù)制裝配系統(tǒng)。
圖38-42帝森克虜伯總部大樓,鋼混和鋼結(jié)構(gòu)建筑,樓板為現(xiàn)澆鋼筋混凝土,以滿足防火、隔聲、熱惰性等綜合技術(shù)要求,外墻、隔墻、樓面、天花等采用預(yù)制裝配系統(tǒng)。
2014年落成的歐洲央行總部大樓,一定程度上代表了德國高層辦公建筑發(fā)展的特點。項目位于法蘭克福,建筑高度185米。采用雙塔形式,兩棟塔樓之間形成一個巨大的室內(nèi)中庭,中間用鋼結(jié)構(gòu)設(shè)置多層連接平臺,布置綠化和交往空間。建筑結(jié)構(gòu)為現(xiàn)澆鋼筋混凝土,以滿足承載、防火、隔聲、熱惰性等綜合技術(shù)要求;高性能的全玻璃幕墻、隔墻、樓面、天花等采用預(yù)制裝配系統(tǒng)。 圖43-46 法蘭克福歐洲央行總部大樓,建筑結(jié)構(gòu)為現(xiàn)澆鋼筋混凝土,以滿足承載、防火、隔聲、熱惰性等綜合技術(shù)要求;高性能的全玻璃幕墻、隔墻、樓面、天花等采用預(yù)制裝配系統(tǒng)。
4.2.2預(yù)制多層鋼結(jié)構(gòu)建造體系 漢諾威VGH保險大樓采用一種模塊化、多層鋼結(jié)構(gòu)裝配式體系建造。由承重結(jié)構(gòu)、外墻、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和建筑設(shè)備組成?;緲?gòu)件:樓板5.00x2.50m,厚度20cm(可加長到10.00),墻板3.00x1.25m,厚度15cm。樓板和墻板由U型鋼框架和梯形鋼板構(gòu)成,表面防火板。樓面地面可采用架空雙層地面構(gòu)造。樓板和承重墻板之間采用螺栓固定,并用柔性材料隔絕固體傳聲。墻板之間可作為窗、門、百葉等。非承重隔墻采用輕鋼龍骨石膏板墻體。 圖47-55漢諾威VGH保險大樓,采用一種模塊化、多層鋼結(jié)構(gòu)裝配式體系建造
有特殊要求的多層建筑項目亦有采用預(yù)制裝配形式建造。法蘭克福SQUAIRE商業(yè)綜合體,內(nèi)部功能包括商業(yè)零售、餐飲、酒店、辦公等。建筑位于法蘭克福機場高鐵站上方,因為需要橫跨鐵路線,因而建筑整體坐落在鋼絎架之上,為減輕重量,建筑結(jié)構(gòu)進行了多方面優(yōu)化設(shè)計。鋼結(jié)構(gòu)和幕墻體系采用工業(yè)化生產(chǎn)現(xiàn)場安裝形式建造。 圖56-59德國法蘭克福機場高鐵站SQUAIRE商業(yè)綜合體
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