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關鍵詞 機電一體化 建筑工業(yè)化 應用 趨勢
一、機電一體化概述
隨著傳統(tǒng)的機械和電子技術的交叉應用,機電一體化技術得以誕生。借助于計算機計算能力的提高,機電一體化技術進入高速發(fā)展通道,成為一門融機械、計算機、信息、傳感檢測、自動控制與伺服傳動等多專業(yè)技術于一體的系統(tǒng)技術。
二、建筑工業(yè)化概述
建筑工業(yè)化,指運用先進的工業(yè)化生產技術與管理方式來改變傳統(tǒng)建筑業(yè)的生產方式;它的主要標志是標準化建筑設計、工廠化構配件生產以及機械化施工和科學化管理。
三、機電一體化在建筑工業(yè)化中的應用
國內部分企業(yè)對機電一體化技術在建筑的全生命周期中的應用進行了探索。建筑工業(yè)化的整體發(fā)展方向包括設計標準化、構件部品化、施工機械化、管理信息化等。目前,機電一體化技術在這些發(fā)展內容中都可以找到相關的應用。
(一)在設計階段的應用
在建筑設計中,機電一體化是一個單獨的專業(yè),有著十分重要的地位。隨著標準化設計的推進,其要求相關人員在設計階段就需要考慮相關設備的安裝位置與安裝方式;通過選用模塊化設備提高整體設計的效率;通過選用先進的小型化設備提高空間利用率等。這些都要求相關人員能夠系統(tǒng)地考慮各專業(yè)的需求,將整個建筑作為一個有機整體來對機電一體化做系統(tǒng)的設計。
(二)在生產階段的應用
建筑工業(yè)化改變了傳統(tǒng)的作業(yè)方式,其多數作業(yè)在構件廠內進行,實現(xiàn)了工廠化制造。由國家提出的“中國制造2025”規(guī)劃,其實質是從“制造”到“智造”的轉變,機電一體化技術在這個過程中起著舉足輕重的作用。
目前,國內已經有部分廠家通過投入流水生產線、安裝智能化設備(機器人)等措施實現(xiàn)整個生產過程的自動控制、自主決策;通過布置三維掃描等設備實現(xiàn)產品的自動檢測。這種方式的主要構件產品包括PC墻板、隧道管片、預制橋梁、橋墩、蓋梁等。此外,有的生產企業(yè)還布置了智能物流系統(tǒng),生產出的構件由無人運輸車自動送至堆場。
這些技術的應用大大地降低了勞動者的作業(yè)強度,提高了生產效率;同時也減少了因人為操作不當而帶來的風險,保障了工程的質量。
(三)在施工階段的應用
在建筑工業(yè)化形式下,現(xiàn)場施工的主要作業(yè)內容就是吊裝。目前國內大多數城市通過采用盾構機普遍實現(xiàn)了隧道施工的自動化,在城市綜合管廊的安裝上也已有廠家著手研發(fā)成套設備來進行自動化施工。而在施工作業(yè)量較大的住宅施工(PC墻板安裝)方面,因施工環(huán)境復雜、工藝繁瑣,目前仍鮮見自動化、智能化設備的出現(xiàn)。在相關工程機械中對其主要系統(tǒng)和部件的運行狀態(tài)進行監(jiān)控,如果在施工中發(fā)現(xiàn)異常情況,就可以自動報警并提示異常部位;從而有利于進行程序化地維護、檢查工作,減少維修投入,縮短維修時間,提高設備使用效率,從根本上確保施工安全。
(四)在運行和維護階段的應用
隨著建筑工業(yè)化的推進,結合機電一體化技術,運行和維護的方式將發(fā)生極大的改變。目前,絕大多數的建筑消防通過運用機電一體化技術,實現(xiàn)了自動報警、噴淋等;很多重要橋梁也都引入了自動監(jiān)控系統(tǒng),實現(xiàn)了對關鍵參數的實時監(jiān)控與預警。此外,在城市綜合管廊運維中已經開發(fā)出了智能巡線機器人,通過視頻分析與傳感器數據收集,其能對各種管線進行外觀觀測與發(fā)熱監(jiān)測,還可對管廊內氣體成分進行監(jiān)測與分析診斷;用先進技術手段輔助管廊監(jiān)控,有利于提高管廊管理效率。并且,這些類似技術的應用必將進一步推動機電一體化運行和維護向信息化方向發(fā)展。
四、機電一體化在建筑工業(yè)化中的發(fā)展趨勢
同主流機電一體化技術一樣,其在建筑工業(yè)化過程中的發(fā)展趨勢主要有:
(一)智能化
智能化是機電一體化相較于一般機械自動化的重要進步。智能傳感器的出現(xiàn)為機電產品提供了更為智能的硬件基礎。近年來,飛速升級的神經網絡等人工智能技術為機電一體化向智能化的發(fā)展提供了軟件基礎。這些智能技術可以促使機電產品更智能,通過算法使它具備部分人的思考、判斷等功能。
(二)微型化
通過與微電子技術的融合,可以縮小部件尺寸,向著納米級的方向推進。這些產品性能高、重量輕,可運用于各個的行業(yè),擁有廣闊的前景。
(三)模塊化
出于標準化設計的需要,各功能部件需達到較高的互換程度,這就要求各部件必須高度模塊化。
(四)網絡化
伴隨著互聯(lián)網與物聯(lián)網技術的演進,網絡技術被大面積地應用到各個領域,而其與機電一體化技術的交叉應用也將是科技發(fā)展的必然,會帶來機電產品協(xié)同、自主作業(yè)的可能。
(五)系統(tǒng)化
在這方面主要是要求目前的機電產品采用更為開放的架構,通過組合各個功能模塊,提高產品的拓展能力,使其可以與其他智能部件協(xié)同工作,發(fā)揮“1+1>2”的作用。
(六)環(huán)保化
人們的物質、生活水平在工業(yè)化進程中得到提高,但這也消耗了Y源,極大地破壞了生態(tài)環(huán)境;在這種情況下,誕生了綠色產品這一概念。環(huán)保化是時代的趨勢,其目的是將產品在其整個生命過程中對生態(tài)環(huán)境的影響控制到最小,提高資源的使用率。使用過程中對生態(tài)環(huán)境無污染,結束使用時可以回收并能重新利用就是機電產品環(huán)保化的主要發(fā)展方向。
五、結語
在建筑工業(yè)化的進程中,機電一體化起著舉足輕重的作用。它改變了傳統(tǒng)機械的形態(tài),優(yōu)化了設備功能,同時提高了設備的使用效率;它和工程設備的融合將成為未來的主要發(fā)展趨勢,并將在智能監(jiān)控、智能維護等方面有所運用;它改變了傳統(tǒng)建筑施工的方式,是實現(xiàn)“中國制造2025”的強有力的技術支撐。為不斷適應要求逐漸提高的建筑工業(yè)化,提升機電一體化水平十分必要;企業(yè)應積極探討、大膽嘗試,以推進機電一體化技術在建筑工業(yè)化進程中的深度應用。
(作者單位為中鐵二十三局軌道交通工程有限公司)
參考文獻
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化解鋼鐵產能過剩,推廣綠色建筑,推進建筑工業(yè)化勢在必行。
長期以來,我國建筑業(yè)一直是高資源消耗型和勞動力密集型產業(yè),建筑業(yè)的轉型升級,必然帶來行業(yè)生產方式的大變革。鋼結構行業(yè)是綠色、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的新興產業(yè),是消耗鋼材主要的產業(yè)之一。同時,鋼結構的應用也是重要的戰(zhàn)略資源儲備方式,鋼結構建筑占比是衡量一個國家現(xiàn)代化程度的重要指標。因此,鋼結構是建筑工業(yè)化的重要形式和發(fā)展方向,這一選擇將有利于化解鋼材產能過剩,促進傳統(tǒng)建筑業(yè)產業(yè)升級。
發(fā)達國家建筑鋼結構用鋼占粗鋼產量的20%~30%,我國僅為5%~6%
我國鋼結構的整體技術已處于國際水平,產業(yè)規(guī)模全球第一,具有巨大的國內外市場潛力。在大型公共建筑(體育場館、影劇院、飛機航站樓、高鐵車站)、超高層建筑(高度100m以上)、大跨度橋梁(跨度200m以上)、工業(yè)廠房、大型市場、倉儲等建筑中,鋼結構的使用已經占有較高比例;但是在其他房屋建筑(辦公、商廈、住宅、學校、醫(yī)院)中鋼結構房屋所占比例僅在6%左右,在橋梁中鋼結構所占比例更不到1%。建筑領域鋼結構用鋼量僅占我國粗鋼產量的5%~6%,遠低于發(fā)達國家20%~30%的水平。
根據我國鋼材產量的變化情況,我國鋼結構的發(fā)展經歷了節(jié)約鋼材、限制使用、合理使用和大力推廣使用四個階段。
“十二五”期間,由于我國鋼材產量增加過快,鋼材出現(xiàn)了比較嚴重的產能過剩;我國雖然已經是鋼結構大國,但從世界第二大經濟體和占世界鋼產量一半的鋼鐵大國的角度來看,我國鋼結構的發(fā)展仍然十分滯后,“十二五”期間鋼結構用鋼量占鋼產量的比例徘徊在5%~6%,在量大面廣的住宅建筑和中小跨度橋梁中,鋼結構所占比例更不到1%,遠遠低于發(fā)達國家的水平,在我國發(fā)展鋼結構的空間巨大。
經過數十年發(fā)展,我國鋼結構的發(fā)展取得了巨大成就。目前,我國已經成為鋼鐵大國,2015年鋼產量突破8億噸,鋼結構產量5000萬噸,鋼材累積量突破70億噸,千噸規(guī)模以上的鋼結構制造企業(yè)超過3000家,專項施工資質企業(yè)突破1萬家。2007年至2015年期間,我國鋼結構產量保持了年平均增長率15%以上的速度,已經成為名副其實的鋼結構大國。
我國也成功建設了一批具有世界領先水平的鋼結構標志性工程,包括超高層鋼結構(上海中心、廣州塔、中國尊等)、大跨鋼結構(國家體育場、水立方等)、大跨鋼結構橋梁(蘇通長江大橋、杭州灣跨海大橋等)和大型工業(yè)廠房等。
此外,我國也建立起較完善的科研與教育系統(tǒng)、企業(yè)、政府機構和社會組織相結合的技術創(chuàng)新體系,形成了較完整的技術體系鏈條,涵蓋產品制品、技術研發(fā)、標準規(guī)范、設計、施工、驗收、檢測鑒定、加固改造、拆除和資源再生利用整個產業(yè)鏈。
隨著人口老齡化和勞動力成本的上升,以及提升工程質量、綠色施工和建筑產業(yè)升級的推進,建筑工業(yè)化的發(fā)展和推廣勢在必行。鋼結構的工廠加工、現(xiàn)場拼接施工特點本身就符合建筑工業(yè)化的基本要求,并且鋼結構也更加符合節(jié)能減排和綠色建筑的發(fā)展趨勢,而且鋼結構輕質高強,力學性能好,延性高,綜合結構性能優(yōu)秀。因此,目前社會已經達成了基本共識,鋼結構是建筑工業(yè)化的重要形式和發(fā)展方向,這一共識將十分有利于化解我國鋼材產能過剩的困難局面。
阻礙鋼結構住宅產業(yè)化的根本原因是傳統(tǒng)住宅產業(yè)鏈的既得利益
目前制約我國鋼結構發(fā)展和推廣的問題有兩大類,分別是人員與技術層面瓶頸問題、市場與監(jiān)管層面瓶頸問題。這兩大類問題廣泛存在于技術研發(fā)環(huán)節(jié)、工程化應用環(huán)節(jié)和市場化推廣環(huán)節(jié)。
發(fā)達國家在建筑工業(yè)化的過程中走過了鋼結構和裝配式混凝土結構兩條道路,我國裝配式混凝土建筑工業(yè)化的發(fā)展也已經積累了一定經驗。對這些經驗與啟示進行學習和總結,將有助于我們思考鋼結構發(fā)展的瓶頸問題與對策,有益于我國鋼結構建筑工業(yè)化的發(fā)展。
英國的建筑工業(yè)化走了鋼結構的道路,在這一進程中,英鋼聯(lián)對鋼結構的發(fā)展起了關鍵的推動作用,對鋼結構的基礎教育與研究、工程推廣和產業(yè)政策都給予了大力支持。目前,英國是全世界鋼結構建筑市場份額最高的國家之一,混凝土的使用量逐年下降,已經成為發(fā)達國家中人均水泥消耗量最低的國家之一,年人均水泥消耗不足200公斤,并且,英國建筑用鋼的95%以上被回收利用。近年來,裝配式模塊化鋼結構住宅在英國也得到了快速發(fā)展。
縱觀英國和日本等鋼結構應用較多的國家和地區(qū),鋼鐵生產企業(yè)的強勢推動起了極大作用。而以前我國的鋼鐵生產企業(yè)缺乏像英鋼聯(lián)、新日鐵那樣重視鋼材應用研究和工程推廣的組織,甚至很少與建筑行業(yè)開展交流和溝通。目前,重慶開始試點成立由鋼廠牽頭,建筑、房地產、建材企業(yè)參與的龍頭企業(yè)或產業(yè)聯(lián)盟,開展鋼結構建筑試點推廣,這將是一個良好的開端。
“十二五”期間,我國在多地開展了裝配式混凝土住宅產業(yè)化試點,但是實際推行過程中阻力較大,效果并不理想。工業(yè)化裝配式混凝土結構的優(yōu)勢是“綠色、節(jié)能、環(huán)保”,但是現(xiàn)行市場價格體系下,裝配式住宅的售價與普通住宅并無差異。因而,住宅產業(yè)化的受益者是政府和子孫后代,但承擔裝配式住宅額外成本的卻是開發(fā)商、建筑商和整個產業(yè)鏈。然而,開發(fā)商要考慮建設成本和當期收益,并不能接受成本的提升;傳統(tǒng)的建筑商為應對裝配施工需要重新配置技術、人員和設備,短期成本顯著增加,同樣也會抵制;整個產業(yè)鏈條上,包括設計院、材料供應商、運輸商、監(jiān)管機構等都需要為此改變既有的經營管理習慣和利益,為此增加成本和減少利潤,他們也都不愿接受。
因而,成本和技術問題只是傳統(tǒng)建筑業(yè)消極對待裝配式住宅產業(yè)化的借口,它們都可以在實施過程中逐漸解決,而真正阻礙裝配式住宅產業(yè)化的根本原因還是傳統(tǒng)住宅產業(yè)鏈的既得利益。
從綠色、環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展考慮,大力推動住宅產業(yè)化是利國利民和造福子孫后代的大事。但是,開發(fā)商是住宅產業(yè)的決策者和利益承受者,他們以成本和技術為由與政府談條件,實際行動少。目前制約住宅產業(yè)化發(fā)展的瓶頸問題主要有以下幾方面:第一,全產業(yè)鏈為基礎的政策、法規(guī)、規(guī)范仍需要進一步完善;第二,試點工程的管理和技術缺乏經驗,亟須系統(tǒng)總結和創(chuàng)新突破;第三,產業(yè)鏈不夠成熟,設計、施工、生產脫節(jié),施工效率較低,成本優(yōu)勢無法體現(xiàn);第四,專業(yè)人才和產業(yè)工人短缺,大規(guī)模建筑工程質量無法保障;第五,行業(yè)進入門檻低,監(jiān)管不到位,惡性競爭導致質量參差不齊。
在住宅產業(yè)化的初創(chuàng)期和成長期,在銷售價格市場化情況下,與傳統(tǒng)產業(yè)相比,人員、技術、設備等資源的重新配置使得短期額外成本增加,以開發(fā)商為中心的建筑商及全產業(yè)鏈上的參與者不愿改變既有的經營管理習慣和既得利益,僅靠市場是行不通的。鋼結構住宅產業(yè)化與裝配式混凝土住宅產業(yè)化的情況大同小異,只是鋼結構工廠化制造已比較成熟。因此,在鋼結構住宅產業(yè)化發(fā)展的初創(chuàng)期和成長期,政府也應堅定不移地進行推動,統(tǒng)籌優(yōu)化全產業(yè)鏈,解決發(fā)展瓶頸問題,使得鋼結構住宅產業(yè)化的發(fā)展盡快進入成熟期。
市場目標:鋼結構用鋼量過1億噸,鋼結構建筑占比15%~20%
“十三五”期間,我們應大力實施創(chuàng)新驅動戰(zhàn)略,做好鋼結構產業(yè)供給側改革,并加大政策支持力度,力爭完成技術、市場和監(jiān)管三大目標。
技術目標方面,我們希望解決技術和人員的突出問題,形成全產業(yè)鏈成套產業(yè)化技術,提高鋼結構生產效率和質量。
市場目標方面,我們希望鋼結構用鋼量突破1億噸,鋼結構出口量突破1000萬噸,鋼結構建筑占比達到15%~20%。
監(jiān)管目標方面,我們希望建立以全產業(yè)鏈為基礎的政策、法規(guī)、規(guī)范體系,統(tǒng)籌優(yōu)化全產業(yè)鏈的分工和利益分配,降低鋼結構建筑產業(yè)化的綜合成本。
為此,我們主要提出七點倡議。
加強頂層設計和戰(zhàn)略布局。國務院成立鋼結構發(fā)展部際聯(lián)席協(xié)調機構,統(tǒng)籌鋼鐵、建筑、房地產、裝備制造、建材行業(yè)發(fā)展;將大力發(fā)展鋼結構作為節(jié)能環(huán)保戰(zhàn)略新興產業(yè)一項重要任務予以政策支持,設立國家和省級鋼結構發(fā)展基金,對推廣應用鋼結構給予金融支持。
發(fā)揮政府培育鋼結構市場的引領和示范作用。建立考核監(jiān)督機制,在政府投資的建筑、市政及基礎設施相關項目中采用鋼結構的比例不小于30%,政府主導的保障性住房及棚改項目中抽出10%開展鋼結構建筑示范。
扶持龍頭企業(yè)和產業(yè)聯(lián)盟,落實鋼結構建筑試點項目。在全國扶持30~50個集鋼材生產、設計研發(fā)、建筑施工、房地產開發(fā)全產業(yè)鏈的鋼結構集成服務龍頭企業(yè)和產業(yè)聯(lián)盟,明確考核目標,結合棚改和抗震安居等開展試點,以點帶面推進鋼結構行業(yè)全面發(fā)展。
加大政策支持力度,鼓勵企業(yè)應用鋼結構。各省份結合本地區(qū)實際,在專項基金、財政補貼、稅費優(yōu)惠、金融服務、用地保障、行政許可等方面制定專項政策,對符合條件的鋼結構建筑項目,對開發(fā)商和設計單位給予直接補貼,鼓勵企業(yè)和開發(fā)商的項目優(yōu)先采用鋼結構。
創(chuàng)新驅動,集中力量解決共性的技術和人員瓶頸問題。在“十三五”國家科技計劃中設立鋼結構重點研發(fā)專項,重點突破在結構體系、建筑圍護系統(tǒng)、產業(yè)化配套以及標準化、工業(yè)化、信息化融合等方面的技術瓶頸,打破鋼鐵、房地產、建筑等產業(yè)界限,改革和修訂技術標準,集成創(chuàng)新出具有中國技術特色的鋼結構綠色建筑產業(yè)化成套技術,全面提升技術水平和實施能力。
設立國家鋼結構技術研究與人才教育專項基金,建立企業(yè)、學術界、大眾創(chuàng)客相對接的鋼結構技術創(chuàng)新與成果轉化互聯(lián)網平臺,構建多層次鋼結構專業(yè)人才培養(yǎng)體系。加強鋼結構專業(yè)設計人員培養(yǎng)和再教育,按照鋼結構設計取費標準的30%給予設計院和設計人員補貼。
關鍵字:鋼結構;建筑;結構設計
1.引言
隨著科技的發(fā)展新型材料的運用越來越廣泛,以鋼結構為主體的建筑是現(xiàn)代空間結構發(fā)展的主流。鋼結構,以其強烈的工業(yè)化特色和輕質高強的優(yōu)勢,在工業(yè)及民用建筑中的應用越來越廣。鋼體建筑已成為推動我國建筑行業(yè)快速發(fā)展的新型坐標,是現(xiàn)代建筑工程中較普通的結構形式之一。
2.現(xiàn)代鋼結構的特點
2.1?建筑與結構的設計與功能一體化
在鋼結構建筑中,結構的形體,構件很大程度上制約著建筑的形象。因此,在結構選型與布置階段尤其重要。鋼結構建筑設計的復雜化與精致度要求越高,對細部設計、建筑細部質量的要求也越高。鋼結構建筑設計具有建筑設計的一般屬性,其專業(yè)化不但能提供豐富的設計知識而且能有效的整合設計資源和市場專家共同對建筑負責。
2.2?鋼結構原材料可以循環(huán)使用
鋼結構的發(fā)展很大程度上填補了我國資源、能源短缺的現(xiàn)象。鋼材以其高強度高效能的特性被廣泛運用在生活之中,鋼材不需要制模式施工,邊角料等可通過再循環(huán)利用顯示其高價值。全封閉式保溫隔熱防潮系統(tǒng)的新型住宅主要是利用鋼材的特性,國際上發(fā)展的新型環(huán)保節(jié)能住宅的特點是溫度變化小,熱損失低且節(jié)能。
2.3?工程建設成本低,工期短
為了實現(xiàn)了建筑工業(yè)化大規(guī)模生產,鋼結構協(xié)調統(tǒng)一建筑模數的標準,提高了建筑智能工程。為了使材料加工和安裝合作化,鋼結構建筑進行了預工程化,從而大大降低了建筑的建設成本;與此同時縮短了工期,加快了施工速度,由此推進了房地產開發(fā)商的買賣進程,使建筑能更早投入使用,滿足消費者需求。
2.4?建造大跨度和超高、超重型的建筑物
鋼材的特點是強度高、自重輕、剛度大,故用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物特別適宜; 其密度與強度的比值遠小于其他建筑材料,在同樣受力情況下鋼結構自重小,從而可以做成跨度較大和高度較高的結構以及靈活的結構形體。比如日本東京后樂園棒球場屋蓋是鋼索與氣承膜組成的索膜結構,面積達28000平方米。
3.鋼結構在建筑中的應用
3.1?高層建筑鋼結構的應用
鋼結構材料輕質高強、承載力高而自重輕。據統(tǒng)計高層鋼結構的自重僅是鋼筋混凝土高層結構自重的一半到60%左右。鋼結構構件均在工廠制作加工,且鋼材可以回收,建造和拆除時對環(huán)境污染較少。為了保證高層鋼結構承載,我國配置適用于使用條件的承重結構體系鋼筒中筒體系及鋼框架-鋼筋混凝土剪力墻組合結構體系。
3.2?大跨度鋼結構
大跨度結構多用于多功能的場館、飛機場等,現(xiàn)在人類已具有建造跨度超過千米的超高層建筑能力。為了滿足建筑對跨度的限制要求,膜結構與鋼索相結合形成索膜結構體系在建筑中頻繁出現(xiàn),這種方式的結合已成為這類型建筑標志,如英國的千年穹頂,其直徑長達到320m,它是形體與性能的完美結合,其展覽建筑多為索膜結構體系。
3.3?其他鋼結構建筑類型
由于鋼材具有良好的韌性和強度,故還可以用于重型廠房結構、可拆卸的結構以及海上采油平臺等其它鋼結構構筑物。施工現(xiàn)場可利用面積小,鋼結構以占用土地面積小而被廣泛應用。因此,鋼結構因其諸多優(yōu)點而廣泛應用于其他非住宅類建筑。
4.國外鋼結構的發(fā)展現(xiàn)狀
近年來,以美國、日本的建筑鋼結構建設事業(yè)蓬勃發(fā)展。在美國,低層建筑中采用鋼結構還是很普遍。美國輕鋼結構廣泛應用于工廠、體育館、展覽館等建筑。輕鋼具有自重輕,建設周期短,適應性強,造價低,易維護等特點,故其被發(fā)達國家廣泛應用。世界上最大的室內體育館是美國建設,主要由索、桿、膜組成,是當今最有發(fā)展前途的一種新型空間結構。日本高層主要采用鋼結構,由巨型結構柱和、空間桁架梁組成的體系建造出鋼結構建筑,如最大的懸索橋為日本的名石大橋。從美國、日本、歐洲一些發(fā)達國家的經驗看,建筑業(yè)即將成為鋼材的主要市場。
5.我國建筑鋼結構的前景與差距
鋼結構建筑是一個國家經濟實力的重要體現(xiàn),是一個城市的標志性建筑。大型建筑企業(yè)的競爭力不斷提高,建筑行業(yè)綜合實力的快速發(fā)展,為我國建筑鋼結構行業(yè)提供了良好的市場機遇。據統(tǒng)計,目前我國建筑用鋼約占整個鋼材消費總量的1/2,其中房地產建筑用鋼約占整個建筑用鋼的3/5。截止“十二五”末,我國鋼結構產量將達6000萬噸,我國建筑鋼結構行業(yè)迎來發(fā)展機遇。建筑鋼結構的運用將向高層住宅公路、鐵路橋梁建設等領域發(fā)展,我國政策的支持和引導為建筑鋼結構行業(yè)發(fā)展帶來新機遇。
與世界發(fā)達國家相比,鋼結構行業(yè)相關技術、設計水平、產品質量等還比較滯后,國內高層鋼結構鋼材幾乎都從國外進口,工程總承包由國外承擔, 行業(yè)技術標準規(guī)范、管理水平等方面還存在較多的問題。
為了解決這種現(xiàn)象,筆者認為,應從以下三方面進行改善:第一,要積極引進國外先進技術,與發(fā)達國家在鋼結構建筑領域開展廣泛的技術合作和交流,學習先進經驗,加快鋼結構企業(yè)與國際市場接軌的步伐;第二,為滿足市場需求,亟須推進設計理念優(yōu)化,培養(yǎng)我國自己的建筑鋼結構工程設計人才隊伍,培育出更多的優(yōu)秀人才;第三加強建筑鋼結構行業(yè)管理體系,進一步強化行業(yè)自律,整頓市場無序競爭、提高工程的質量。
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關鍵詞:建筑施工技術;發(fā)展現(xiàn)狀;前景;研究
中圖分類號:TU74 文獻標識碼:A 文章編號:
建筑行業(yè)作為我國發(fā)展的標志性產業(yè),是國民經濟的一大重要支柱。對于建筑業(yè)而言,建筑施工技術是其發(fā)展的動力和源泉,影響著其發(fā)展,對國民經濟也有著重要的影響作用。目前,我國正處于現(xiàn)代化建設的飛速發(fā)展階段,城市化進程中離不開建筑施工技術,因此對其進行研究有著深遠的意義。為滿足現(xiàn)代城市發(fā)展的需要,以及在各方面達到建筑施工的標準,針對建筑施工技術的現(xiàn)狀,要不斷的開拓新的領域,積累經驗,學習外國先進的施工技術及管理手段,研究出更符合我國建筑行業(yè)發(fā)展的建筑施工技術及要求。
1、建筑施工技術概要
建筑施工技術就是完成一個主要工序或者是分項工程的單項技術。不管是民用建筑還是工業(yè)建筑,都在隨著社會的發(fā)展而發(fā)展,期間,怎樣來保證建筑的質量,及在施工中對各項技術的運用非常重要。近些年,在建筑施工過程中,不斷有新工藝、新技術出現(xiàn),推動了整個建筑行業(yè)、施工工藝及施工設備的發(fā)展,在一定程度上突破了傳統(tǒng)工藝技術中的難題與瓶頸,建筑施工的效率也大幅度的提高,縮短了工期,提高了工程施工的安全性,為整個施工項目的發(fā)展奠定了基礎。本文對建筑施工技術的研究著重在當前發(fā)展現(xiàn)狀的基礎上進行,對建筑施工技術的發(fā)展前景進行展望,為我國的建筑行業(yè)提供一些積極的借鑒意義。
2、建筑施工技術的發(fā)展現(xiàn)狀研究
隨著科學技術日新月異的發(fā)展,建筑施工技術也飛速的發(fā)展,尤其是在技術發(fā)面取得了較大的成就,一定程度上推動了我國社會的進步和發(fā)展。由于建筑施工技術所涉及的內容較多,因此,本文只對其主要的幾種技術進行研究,包括基礎工程施工技術、鋼筋工程及鋼結構工程施工技術、混凝土施工技術及建筑防水技術等。
2.1基礎工程施工技術
對于基礎工程而言,在我國已經逐步形成多樁型系列的施工技術,很大程度上提高并完善了成樁施工技術,與國際先進水平的差距也越來越小。在基礎施工過程中,一般會存在擠土效應、振動噪聲污染等問題,預制樁工程也越來越少。就地質條件而言,混凝土灌注樁技術的適應范圍非常廣,不但可以滿足不同的地質條件需求,還對不同的承載力能滿足要求,因此是目前使用范圍較廣的一種基礎施工技術。在深度較大的基坑支護方面,基坑技術顯得尤為重要,而這項技術在我國的發(fā)展相對較晚,技術還不完善,沒有形成成熟的技術機制,不管是在設計方面,還是在施工及監(jiān)測方面都與先進國家存在一定差距,因此還需要不斷的研究總結。在基坑支護工程的施工中,需要將擋土、防水、支護、挖土、降土、監(jiān)測及信息施工等考慮進去,這些因素構成了一個整體的系統(tǒng)工程,要從經濟、技術、安全及環(huán)境等方面的要求對其合理的進行選擇部署。需要注意的是,我國的基坑技術是在國外先進技術基礎上發(fā)展起來的,呈現(xiàn)出多樣化的趨勢,因此,也采用了一些諸如水泥土型鋼排樁、切割型混凝土排樁、連續(xù)墻等傳統(tǒng)支護形式。
2.2鋼筋工程及鋼結構工程技術
近幾年,鋼筋在建筑中應用技術也逐步的提高,將高強度、低松弛的鋼絲鋼絞線開發(fā)作為重點,在此基礎上對焊接鋼筋網進行研究。鋼筋連接技術的發(fā)展所運用到的氣壓焊、電渣壓力焊等焊接工具,其設備簡單、焊接接頭連接可靠、操作方便、施工速度快使得建筑施工的成本得到有效的控制,并且這項技術在我國也得到了廣泛的推廣和使用。與此同時,鋼筋預應力技術的應用,對于建筑結構的性能也有了很大程度的改善和提高。此外,鋼結構以及勁性鋼骨架結構在施工中也有了很快的發(fā)展,對一些超高層空間結構及大跨度空間結構也逐漸能夠獨立的承載,與國際水平越來越接近。
2.3混凝土工程施工技術
混凝土作為建筑行業(yè)最重要也是最主要的材料,其施工技術對建筑業(yè)的發(fā)展有著重要的影響。對于模板工程,需要研究新的支模方法及新的混凝土工藝。經過我國多年工程實踐經驗,在全鋼模板、水平模板及豎向模板為主的支模工藝得到發(fā)展。全鋼模板最大的優(yōu)勢在于表面平整、成型質量好且剛度大,對于混凝土的側壓力能夠很好的承受。在國內,最主要的支模體系為竹膠合板模板及木膠合板模板,這樣水平模板很難工具化。豎向模板的發(fā)展主要是從小鋼模發(fā)展到鋼框竹膠合板,然后發(fā)展到全鋼組合大模板。現(xiàn)在,市場上最主要的模板體系為木膠合板模板及組合鋼模板,使用量都非常大。隨著社會的發(fā)展,混凝土工程也取得了較大的發(fā)展,作為工程結構最重要的原材料,對混凝土的監(jiān)測從以強度為主轉變?yōu)橐阅途枚葹橹鳎瑢ζ湫阅艿淖非蟪尸F(xiàn)出多方向、多功能的趨勢,在混凝土原材料、高強高性能、預拌混凝土方面的發(fā)展都取得較為理想的效果。
2.4建筑防水技術
隨著人們物質生活水平的提高,對建筑的性能也有了更高的要求,在建筑防水方面的要求也更加的嚴格,這也使得建筑防水技術出現(xiàn)了飛速的發(fā)展,推動了我國建筑防水材料及防水施工技術的發(fā)展。特別是在高分子化學防水材料方面,在施工中的應用也越來越廣泛,更加推動了建筑防水技術的發(fā)展。在我國,建筑防水技術主要包括兩種,屋面防水和地下外墻防水。基于傳統(tǒng)建筑防水技術,在新型建筑防水材料的技術上,對建筑采取綜合治理、全面設防、節(jié)點密封及復合防水等設計理念,進行綜合的施工,在此過程中,也出現(xiàn)了一些新的施工技術及工藝。
3、建筑施工技術的發(fā)展前景
3.1建筑工業(yè)化水平的提高
為了使我國的建筑施工技術取得長足的發(fā)展,必須將其建立在工廠化、標準化的成套技術之上,以傳統(tǒng)建筑生產方式作為基礎,逐步完成工業(yè)化。現(xiàn)代建筑的發(fā)展方向應該是在保證勞動生產率提高的基礎上,使得建設的速度也得到提高,這樣剛才能滿足經濟效益和社會效益的需求。因此先進的技術、設備、工藝及科學的管理都少不了,要對各種資源進行優(yōu)化配置,不斷的提高建筑的標準水平,將建筑工業(yè)化作為建筑施工技術發(fā)展的重要目標。
3.2建筑施工高技術化
科學技術的飛速發(fā)展,使得新技術、新工藝在建筑行業(yè)中的應用越來越多,技術革命的成果也在建筑行業(yè)內多層次、全方位的滲透這,為了保證建筑技術高技術化,需要在建筑節(jié)能技術、空間結構技術及地下空間開發(fā)技術等基本形式上不斷的進行探索與研究,而這這些方面進行研究的時候,對計算機技術的采用是提供研究成果的重要保證,信息化、網絡化都離不開計算機,建筑施工高技術化更應該以計算機作為基礎,隨著計算機的廣泛采用,工程建設的水平、管理的水平及信息化服務水平都不同程度的得到提高。
3.3新型材料及工業(yè)廢料再利用
建筑材料是保證我國建筑業(yè)發(fā)展的重要物質基礎,建筑材料的發(fā)展應該以滿足建筑使用功能為前提條件,因此要合理的選擇建筑材料,從實際出發(fā),節(jié)約能源,合理利用資源,對工業(yè)廢料要綜合進行利用,對新型節(jié)能材料及相應的新技術都要進行推廣和使用。
4、結束語
我國的建筑施工技術在飛速發(fā)展的同時,還存在著一些不完善的地方,需要在實踐的過程中不斷的進行總結和摸索,借鑒國外先進的施工技術經驗,不斷的拓寬新的技術領域,從而達到推動我國建筑施工技術發(fā)展的目的。經過多年的發(fā)展,我國的建筑施工技術水平與實力都取得了較大的進步,其發(fā)展前景非常廣闊。
參考文獻
[1]滕躍,王經.關于建筑施工技術的幾點探討[J].中華民居.2012(6).
關鍵詞:土木工程;現(xiàn)狀;發(fā)展趨勢
1.前言
從人類工程建筑史來看,在與自然界不斷的斗爭中,土木工程得到了長足的發(fā)展,特別是現(xiàn)代建筑逐漸演變成國民經濟發(fā)展的支柱產業(yè),隨著經濟社會的高速發(fā)展,現(xiàn)代建筑技術不斷朝著規(guī)模化、自動化、復雜化與多樣化的方向發(fā)展,各種新的設備、新的技術以及施工工藝不斷涌現(xiàn),包括生態(tài)技術、信息控制技術以及節(jié)能技術,目前建筑物正在成為多種新技術的復合載體。當前許多超高層和超大型建筑、橋梁以及結構復雜的現(xiàn)代結構技術逐漸成為衡量一個國家科技發(fā)展水平的重要指標,土木工程中技術與創(chuàng)新的應用逐漸加深,在新的形勢下如何把握土木工程的發(fā)展趨勢,將會對土木工程的發(fā)展有著重要作用。
2.土木工程的發(fā)展現(xiàn)狀
2.1土木工程建設取得巨大發(fā)展成就
我國土木工程建設自改革開放以來取得了巨大的成就,不僅在高層建筑上的數量逐漸增長,并且高度也得到很大的突破,而且公路、鐵路等也得到飛速發(fā)展。各種新的材料、結構、工藝以及施工方法在高層建筑中得到廣泛應用,自動化程度不斷提高,大規(guī)模的土木工程修建在我國開展的如火如荼。我國上海的浦東金茂大廈和金融中心的高度已經排列世界前茅,我國的高層建筑水平已經處于世界領先領域。
在橋梁工程領域也取得了巨大的成功,隨著各種橋梁類型得到不斷翻新,并且一再突破主跨跨度,橋梁工程出現(xiàn)了另一個輝煌,斜拉橋的復興,如南京長江二橋、南浦大橋都是我國大跨結構邁向一個新的水平的標志,晉身世界先進行列。
2.2新型建筑材料的開發(fā)與應用
隨著高標號的水泥大量生產,各種高強度、快硬、復合以及節(jié)能輕質的混凝土不斷的進行開發(fā)研制,鋼化玻璃、涂層玻璃等都在土木工程領域得到長足發(fā)展,從上世紀80年代以來碳纖維技術得到廣泛應用,作為土木工程領域的一個重要突破,目前已經在鋼筋混凝土中的加固起到很大的作用,并且取得了非凡的成果,我國在這一領域取得了非常矚目的成就。
2.3預應力技術的應用
我國的預應力技術經過三十幾年的發(fā)展已經達到了一個新的高度,在跨度大、柱網大以及開間大的多層和高層建筑中,預應力技術得到廣泛的應用。在建筑大跨度公共建筑、會議展覽中心等結構中都需要預應力技術,對于各種新的建筑工程來說,預應力技術有其特有的優(yōu)勢。對于解決路面混凝土開裂、縮縫減少等方面,都有著非常良好的應用前景。作為海洋工程建造的重要材料,預應力混凝土具有較高的抗裂性以及較好的耐久性,在各項海洋工程中可以發(fā)揮其重要的效能。對于舊建筑的加固改造、拆除以及加層中都有著非常廣泛的應用。
2.4地下空間的建設與發(fā)展
我國目前已經有了20幾個正在規(guī)劃與建設地鐵系統(tǒng)的城市,我國的地下空間技術得到飛速的發(fā)展,當前地下空間建設的主要施工方法包括明挖法、暗挖法、蓋挖法、沉管法等,這些技術都屬于國際先進技術,在地下空間的發(fā)展中都有著舉足輕重的作用。
2.5結構設計更加完善
當前土木工程設計中風荷載以及地震荷載正在成為主要的控制因素,更高、更長和更柔韌成為結構設計的發(fā)展趨勢,許多大型復雜結構體系的抗風抗震設計理念正在發(fā)生很大的轉變,對于特大跨度橋梁的結構體系設計逐漸成為熱點研究話題。
3.土木工程未來發(fā)展趨勢
3.1空間上全方位開花
目前城市化進程不斷加快,人口急劇膨脹,城市規(guī)模不斷擴大,用地緊張、空間擁擠、交通堵塞等問題急劇惡化,城市病越演越烈,人們的居住環(huán)境產生了許多影響,對于社會經濟的進一步發(fā)展有著嚴重制約。因此土木工程未來的發(fā)展趨勢將逐漸向高空與地下發(fā)展,生存與生活的空間亟需拓展,作為城市發(fā)展的必然產物,高層建筑在數量上與高度上也逐漸加大,特別是地下空間近年來對于城市發(fā)展的作用越來越大,相比高層空間發(fā)展,對于地下基坑的開挖深度越來越大,而其發(fā)展也有著非常大的吸引力,由于城市地下空間的開發(fā)無需支付土地費用,并且作為資源非常豐富的空間,地下空間如果能夠合理的進行開發(fā),將會對土地資源起到非常顯著的節(jié)約作用。根據實踐證明,地下空間開發(fā)在沿海城市的技術發(fā)展已經非常成熟,并且現(xiàn)代城市的發(fā)展已經越來越重視地下空間的發(fā)展。
目前我國正開始向海洋拓展土木工程建造,如在黃埔江外灘的拓岸工程,人工島建造、圍墾以及拓岸工程都是有共通之處的,未來將會有許多像上海這樣的近海城市人工島出現(xiàn)。
3.2高性能材料的廣泛應用
高強性能、良好的塑性都是鋼材發(fā)展的方向,目前許多先進國家都已經提高其屈服點,并且將其作為鋼材的規(guī)范,對于高強度鋼材的合理利用是未來土木工程發(fā)展的一個重要趨勢。高性能材料的開發(fā)利用以及各種材料的特性如何充分發(fā)揮,都需要采用復合技術以及多種特殊功能的復合材料。地方材料的充分利用、天然資源的合理保護,大量使用工業(yè)廢渣作為土木工程材料都是對于生態(tài)環(huán)境的一種有效保護措施。更加節(jié)能環(huán)保的生產技術被應用到建筑工程中來,各種對于人體有害的材料與顏料的使用率逐漸降低,產品可以不斷的進行循環(huán)與利用,減輕污染。
3.3建筑工業(yè)化
當前環(huán)境問題是一個全球矚目的熱點問題,而土木工程與環(huán)境工程也逐漸融為一體。城市綜合征、海水污染、水平線上升、沙漠化等都是與人類生存息息相關的話題,并且都與土木工程有著重要聯(lián)系。當前開發(fā)資源、民用建筑等人為作用的影響都會產生大量的耕地被破壞,人均占有土地的減少,許多工程建成以后都會對環(huán)境產生重大影響,為了有效的控制土木工程對人類生存環(huán)境的干擾,建筑也機械化的進程大大加快了步伐,在重點工程建設中建筑工業(yè)化已經成為不可逆轉的趨勢。標準化與多樣化是當前建筑產品的一個重要趨勢,為了適應社會化大生產方式,采用更加專業(yè)、聯(lián)合的施工組織形式,推進新技術、新材料的應用,推廣新工藝的實施。
結語:土木工程的不斷發(fā)展為人類社會創(chuàng)造新的物質環(huán)境,作為人類文明不可分離的重要成分,在當前形勢下,土木工程的發(fā)展日新月異,許多新的技術、材料、施工工藝不斷涌現(xiàn),為土木工程的發(fā)展提供了一扇不可預知的大門。文章對土木工程的現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢進行綜述,希望對土木工程的發(fā)展有所幫助。
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