淺析建筑陶瓷工廠裝配式鋼結構建筑*

艾冬華

(新明珠(廣東)新材料有限公司 廣東 佛山 528099)

以實現“碳達峰”、“碳中和”為目標,綠色環保、高效智能的裝配式建筑站上“風口”。裝配式建筑是建造方式的重大變革,代表了新型建造的發展趨勢,將有效助推建筑行業提檔升級,為智能制造創造更多應用場景,助推經濟高質量發展。

1 概述

裝配式建筑方式是指在工廠通過標準化的方式生產建筑關鍵構件和部品部件,在現場再通過裝配化的方式進行安裝施工、主體施工和裝修裝飾同步,從而整合研發設計、生產制造、現場裝配等各個業務領域并將建筑生產全過程連接為一個完整的產業系統,實現建筑產品節能、環保、全周期價值最大化的可持續發展的新型建筑生產方式。

裝配式建筑是傳統建筑業與先進制造業的良性互動,是建筑工業化和建筑信息化深度融合的產物。推進裝配式建筑發展,對推動建筑生產方式變革、保障工程建設質量安全、促進建筑產業轉型升級和供給側結構性改革等具有重要意義。

簡而言之,裝配式建筑方式造房子就跟搭樂高積木一樣,既高效、可靠,又綠色、智能。

2 裝配式建筑概念和類型

裝配式建筑是以構件工廠預制化生產,現場裝配式安裝為模式,以標準化設計、工廠化生產、裝配化施工,一體化裝修和信息化管理為特征的新型建筑。

一般來說,在常規概念上裝配式建筑是指由預制部件通過可靠連接方式建造的建筑。按照這個理解,裝配式建筑有兩個主要特征:①構成建筑主要構建特別是結構構件是預制的。②預制構件的連接方式是可靠的。根據建筑的主要結構構件,裝配式建筑主要可以分為3大類[1],詳細情況見表1。

表1 裝配式建筑的3種類型

續表1

3 具體項目介紹

佛山市三水新明珠建陶工業有限公司新型節能環保板材項目總投資150 339萬元。廠房為地上1 層,建筑高度16.20 m,基底面積85 555.36 m2,建筑面積85 555.36 m2,計容面積171 110.72 m2,不計容面積0.00 m2;項目在不改變產能和能耗總量的情況下,在原址廠房上拆舊建新,全面改造一分廠,將原有6條瓷片生產線改為4條智能化巖板生產線,選用了目前世界先進的窯爐、壓機等設備。項目運用裝配式整體式剪力墻結構,按照7度抗震設防烈度要求進行設計,整體預制裝配率達到80%,在國內居于領先水平。項目概況見表2。

表2 新型節能環保板材項目概況

本項目通過結合內外現代化工廠的設計及自身產品生產的規劃和產能設計的合理布局,設計出新型的廠房結構:廠房跨度30 m,高度空間大,最高處達到16 m,房頂采用先進的通風、隔熱、透光設計,并可以將雨水全部回收利用。

隨著數字化、智能化技術的應用,如今陶瓷窯爐可以實現對溫度曲線、窯壓、速度等參數的智能化控制,智能調配單位能耗,減少碳排放,甚至可以做到“產能越大,能耗更少”。項目采用德力泰與新明珠集團攜手打造的4.0 能效標桿數智時代巖板雙層窯,長度達415.8 m,比一條標準跑道還要長,是目前全球最長的雙層窯爐(見圖1)。項目在主要生產設備上,全部選用全新的自動化、智能化設備,巖板雙層輥道窯的具體設計參數見表3。該窯爐同時可以兼顧不同厚度,不同規格的巖板產品,日產能可達2萬m2/d,是改造前的3倍多;二氧化碳排放量預計可減少14.64 t/d,每 年減少二氧化碳3 000 t,綜合節能10%。

圖1 巖板雙層輥道窯

表3 1#雙層窯爐新設計(1 600×3 200×6)

數字化工廠是以產品全生命周期的相關數據為基礎,根據虛擬制造原理,在虛擬環境中,對整個生產組織進行仿真、優化和重組的新的生產組織方式。數字化工廠系統平臺就是基于數字化工廠的概念,運用虛擬現實技術、計算機技術、網絡技術等相關技術構建起來的、虛擬的生產線仿真環境。數字化工廠系統包括軟件和硬件兩個方面。數字化工廠技術就是構建數字化工廠過程中所應用的實用技術,是計算機技術、虛擬現實技術、仿真技術、網絡技術和人機工程技術等相關技術的有機集成[2]。

公司通過數字化平臺,實現了主要生產設備的數字化,提高了生產過程的可控性,減少了生產線上人工的干預,可及時準確地采集生產線數據,以及進行合理的生產計劃編排與生產進度安排。將新一代信息技術、智能系統等新興技術與生產管理融為一體,構建一個高效節能、綠色環保、環境舒適的智能化工廠,人力成本可下降20%、同等產能能耗下降12%、產能可提升15%、環保指標遠優于國家規定水平[3]。

4 裝配式鋼鋼結構建筑的經濟分析

經過對《佛山市三水新明珠建陶工業有限公司新型節能環保板材項目》跟蹤分析,得出如下結論:①采用預制裝配式鋼結構體系其人工費要比傳統的現澆混凝土結構體系節省38%。由此可見,采用裝配式的鋼結構體系可以節約人工成本,面對日益上漲的人工成本,這一優勢會愈加顯著。②采用預制裝配式鋼結構體系其材料費比傳統現澆混凝土結構高出85%,主要是其墻板預制構件價格比較高,同時用鋼量大。③采用預制裝配式鋼結構體系其機械費為傳統現澆混凝土結構的26倍。主要是各預制構件的吊裝安裝工作量比較大。④采用預制裝配式鋼結構體系的總工日比傳統現澆體系節省38%,這在節約人工成本的同時,縮短了工期。工期的縮短,可以節約貸款利息,節省現場大型機械的租賃費及現場管理費。⑤裝配式建筑需要完整的專業設計、構件預制工廠先進的制造水平、成熟可靠的運輸技術,以及制作構件到場的安裝施工。不論是項目設計施工技術,還是構建制造運輸,裝配式建筑是一個全新的課題,相關企業和技術人員的水平都需提高[4]。

5 結語

裝配式建筑有許多傳統建筑無法比擬的優點,但目前我國裝配式建筑的成本仍高于傳統住宅的成本;設計存在局限性,缺乏結構體系優化研究;施工技術研發水平落后,復雜構件的安裝很難滿足精度要求。受限于這些因素,裝配式建筑在我國仍未得到廣泛的應用及推廣[5]。裝配式建筑是建造方式的重大變革,代表了新型建造的發展趨勢,將有效助推建筑行業提檔升級,為智能制造創造更多應用場景,助推經濟高質量發展。先進的建筑技術結合數字技術與實體經濟融合發展,推動生產、管理、用工等全環節的轉型升級,成為行業新趨勢。據市場研究機構IDC 預測:到2023年,75%的組織將擁有全面的數字化轉型實施路線圖,實現業務與日常各個方面的真正轉型;到2025年,75%的企業領導者將利用數字平臺和生態系統能力來調整其價值鏈,以適應新的市場、行業和生態系統。在數字化賦能下,生產者可以基于大數據來設計、研發、生產消費者真正需要和喜歡的產品,消費者的體驗就會越來越好。

同時,大數據和人工智能迅猛發展,對社會和商業的影響日益深刻,從學術界到企業界,智能化浪潮的來臨,已經成為共識?？梢员燃缬诖蠛胶r期和工業革命的此次變革浪潮,必然會對我們的技術發展、商業和社會都會產生重大的影響。在人類社會的歷次技術革命中,一個人、一家企業,甚至一個國家,可以選擇的道路只有兩條:要么加入浪潮,成為前2%的人;要么觀望徘徊,被淘汰。廣東新明珠陶瓷集團在人工智能時代開始的時候,未雨綢繆,勇立潮頭,力爭做控制世界的2%人,是當之無愧的行業標桿。