¿Investigaciones sobre el desarrollo de construcciones prefabricadas?
Estado de la investigación en el país y en el extranjero
Progresos de la investigación en normas y especificaciones
Se ha llevado a cabo una investigación exhaustiva y sistemática sobre estructuras prefabricadas de hormigón en el extranjero. En el diseño de ingeniería, se formulan especificaciones de diseño relevantes. Por ejemplo, los proyectos de muro cortina de hormigón JASS14 de Japón y proyectos de hormigón prefabricado JASS10, los estándares de ingeniería y manuales de aplicación de hormigón prefabricado de Europa y el diseño sísmico de estructuras de hormigón prefabricado de América del Norte. Nuestro país también ha formulado algunas especificaciones sobre construcciones prefabricadas: CL Especificaciones de Diseño Estructural (2006) y Paneles Prefabricados de Hormigón Exterior para Colgar (2008); “Reglamento Técnico para Prefabricados de Hormigón Integral Armado” (2009), “Reglamento Técnico de Estructuras Prefabricadas de Hormigón” (2010), “Reglamento de Diseño para Sistemas Habitacionales Prefabricados de Hormigón” (2010), “Reglamento Técnico para Estructuras Prefabricadas Integrales de Hormigón” (2011). En 2014, el Ministerio de Vivienda y Desarrollo Urbano-Rural emitió la norma industrial "Especificaciones técnicas para estructuras prefabricadas de hormigón", que se implementó oficialmente el 1 de octubre de 2014. Esta especificación está formulada sobre la base de un resumen completo de los resultados de la investigación y la experiencia de la práctica de ingeniería de las estructuras de hormigón prefabricadas de mi país y basándose en tecnologías extranjeras avanzadas. Cubre el diseño, la construcción, la producción y la aceptación de componentes prefabricados. Los principales indicadores técnicos están establecidos de manera razonable y pueden satisfacer las necesidades de la construcción del proyecto actual. Después de su implementación, pondrá fin a la situación en la que no existen normas nacionales a seguir en el campo de los prefabricados de hormigón en mi país, y es de gran importancia para el desarrollo de edificios prefabricados en mi país. Los documentos que están redactando actualmente los ministerios y comisiones nacionales incluyen el "Sistema de Normas de Industrialización de la Construcción", el "Decimotercer Plan Quinquenal para la Modernización de la Industria de la Vivienda" y los "Dictamenes Orientadores sobre la Promoción de la Modernización de la Industria de la Construcción". Al mismo tiempo, otra norma importante de la industria nacional, la "Norma de evaluación de edificios industriales", se encuentra en etapa de redacción y está solicitando opiniones de muchas partes. Al mismo tiempo, el Ministerio de Vivienda y Desarrollo Urbano-Rural está estudiando y mejorando el sistema de normas de construcción y el mecanismo de implementación en la industrialización de la construcción. El sistema de estándares clasifica los estándares existentes; el mecanismo de implementación se dedica a estudiar las diferencias entre el diseño tradicional y el diseño industrial, los cambios en los sistemas de expresión y aprobación de los dibujos y los cambios después de que el trabajo de diseño se transfiere al sitio de construcción. En resumen, los edificios prefabricados de China se están desarrollando gradualmente hacia la estandarización.
Estado de la investigación en el país y en el extranjero
En la década de 1990, Estados Unidos y Japón llevaron a cabo investigaciones sobre sistemas estructurales prefabricados resistentes a terremotos.
El proyecto PRESSS estudia el comportamiento sísmico de estructuras prefabricadas de hormigón. El propósito de la investigación es establecer modelos de cálculo para proporcionar una base para la formulación de especificaciones relevantes, investigar y desarrollar nuevos materiales, nuevas tecnologías y nuevos conceptos para estructuras prefabricadas de hormigón, y proporcionar soluciones de diseño científicas y sistemáticas para que los edificios prefabricados de hormigón cumplan. las necesidades de diferentes áreas sismorresistentes. En 2003, el laboratorio europeo ELSA llevó a cabo investigaciones de pruebas pseudodinámicas en estructuras prefabricadas de hormigón. El laboratorio de ELSA llevó a cabo investigaciones de pruebas pseudodinámicas en estructuras prefabricadas de marcos de uno y dos vanos, de dos y dos vanos, con diferentes direcciones de colocación de losas de piso. Las uniones viga-columna están conectadas mediante pernos y en algunas uniones se colocan almohadillas de goma entre las vigas y las columnas. Las pruebas dinámicas muestran que la resistencia sísmica de la estructura del marco prefabricado es equivalente a la de la estructura fundida in situ; la almohadilla de goma tiene un fuerte efecto amortiguador y es beneficiosa para la integridad de las juntas. En 2004, la Universidad de Tongji llevó a cabo un estudio de prueba pseudodinámico en estructuras prefabricadas de hormigón. En 2005, un equipo de investigación de la Universidad de Tongji llevó a cabo un estudio de prueba con mesa vibratoria en un modelo a escala 1/5 de una estructura de marco de hormigón prefabricado de tres tramos y tres pisos. La Universidad del Sudeste llevó a cabo experimentos sobre el montaje de juntas de mortaja de columnas con marcos monolíticos de hormigón armado. La Universidad de Tianjin llevó a cabo pruebas y análisis de cargas repetidas de ciclo bajo en muestras de juntas a gran escala. Qian et al. de la Universidad de Tsinghua realizaron pruebas cuasiestáticas en muestras de muros de corte de hormigón armado. La Universidad de Arquitectura y Tecnología de Xi ha desarrollado un nuevo sistema de estructura de pared compuesto ecológico. La Universidad de Shanghai participó en el establecimiento del Centro de Construcción Prefabricada RD del Grupo de Construcción Urbana. El Instituto de Investigación de Ciudades Inteligentes de la Universidad de Shanghai lleva a cabo activamente investigaciones sobre tecnología BIM y edificios prefabricados.
Aplicación nacional
Shanghai Urban Construction Group estableció el Centro de construcción prefabricada RD en 2011. Urban Construction Group utiliza principalmente estructuras de muros de corte de marco y estructuras de muros de corte prefabricadas de alta tasa. Tiene tres sistemas de tecnología de construcción y diseño de viviendas prefabricadas, un sistema de gestión de información y construcción de simulación virtual de ciclo de vida completo, y control de seguridad de calidad e inspección de viviendas prefabricadas. Sistemas de tecnología de núcleo grande. Urban Construction Group ha establecido la primera "biblioteca de piezas estándar de construcción modular" del país. Urban Construction Group implementó la gestión integrada de información BLM, realizó la construcción de un marco de aplicación BIM para edificios prefabricados con chips RFID y componentes de PC como líneas principales, y llevó a cabo una aplicación e implementación integral en la fabricación de componentes. Los estándares actualmente formulados por la compañía incluyen: Manual del sistema de tecnología de ingeniería de PC de construcción urbana de Shanghai (diseño, fabricación de componentes y construcción), especificaciones de aceptación de calidad y construcción del sistema residencial prefabricado integral de concreto de Shanghai y tipo de unidad estándar de vivienda asequible prefabricada de Shanghai. Zhongnan NPC ha establecido una base de producción nacional para la "Investigación y demostración de tecnología de industrialización de componentes clave ensamblables". La tecnología NPC (tecnología de construcción totalmente prefabricada) es un nuevo tipo de tecnología de ensamblaje prefabricado de estructuras de hormigón. Esta tecnología se utiliza para resolver la conexión de barras de acero de los componentes prefabricados verticales superior e inferior de la estructura de hormigón prefabricada. La “Norma Nacional de la Industria” JGJ 1-2014 que será promulgada e implementada próximamente la define como la tecnología de conexión de anclaje de hormigón armado para estructuras prefabricadas de hormigón. Según la evaluación y cálculo de académicos, la tasa general de ensamblaje de prefabricados supera el 90%, el uso de encofrados de madera por metro cuadrado se ha reducido en un 87%, el consumo de agua se ha reducido en un 63% y la producción de basura se ha reducido en un 91%. %, evitando el ruido que genera la construcción tradicional. La tecnología ha alcanzado el nivel líder nacional. Yuanda Housing Industry Co., Ltd. es la primera empresa de fabricación de viviendas nuevas del país aprobada en la categoría de "industria residencial" y también es el único fabricante integral de "soluciones residenciales totales" del país. En comparación con los edificios tradicionales, los edificios ecológicos de ciclo de vida completo de PC residencial Yuanda (componentes prefabricados de hormigón) tienen las características de ahorro de agua, ahorro de energía, ahorro de tiempo, ahorro de materiales, ahorro de tierra y protección del medio ambiente. En 2012, se lanzó la casa integrada de quinta generación (BH5), que es un sistema de construcción integrado avanzado de quinta generación. Utilizando la PC (componentes prefabricados de hormigón) y la plataforma de tecnología BIM abierta más avanzada del mundo, hemos establecido, enriquecido y desarrollado el sistema de RD industrial, el sistema de diseño, el sistema de fabricación, el sistema de construcción, el sistema de materiales y el sistema de productos, con calidad y control controlables. costo Tiene muchas ventajas técnicas, como la controlabilidad y el progreso controlable.
Desarrollo futuro y direcciones clave de investigación
Investigación de aplicaciones de implementación integrada de proyectos (IPD) basada en BIM
En 2007, el Consejo de California y el Instituto Americano de Arquitectos Publicada conjuntamente La guía IPD (Integrated Project Delivery-Integrated Project Delivery) define IPD como: integrar sistemas, mano de obra, prácticas y estructuras corporativas a través de plataformas colaborativas, aprovechando al máximo las opiniones y talentos de todos los participantes, para que los proyectos de construcción puedan pasar el diseño. , construcción y esfuerzos colaborativos de operaciones para maximizar beneficios y reducir costos. El modelo IPD recorre todas las etapas de la construcción del proyecto, incluida la etapa de planificación y diseño y la etapa de construcción. La unidad de construcción, la unidad de construcción, el instituto de diseño y otras partes tienen un alto grado de coordinación y cooperación para garantizar la realización sin problemas de los objetivos del proyecto. El modelo IPD es adecuado para proyectos a gran escala y ayuda a ahorrar costos del proyecto. Como resultado, IPD se promueve fuertemente dentro de la industria, a pesar de la variedad actual de modelos de entrega para proyectos de construcción. En la actualidad, cada vez más proyectos en el extranjero implementan la gestión colaborativa IPD y BIM. El modelo arquitectónico establecido por el software BIM tiene una gran visibilidad, alta interactividad, alto grado de digitalización y estándares de datos abiertos, lo que favorece el disfrute de la información y los datos. En proyectos bajo el modo IPD, la aplicación de BIM se centra principalmente en la colaboración en el diseño, visualización, evaluación, simulación de dificultades de construcción, detección de colisiones, gestión de equipos, análisis en sitio, etc. En la actualidad, debido a las limitaciones del modelo de desarrollo de la construcción nacional, la industria de la construcción carece de sistemas legales y modelos de contratos relevantes bajo el modelo IPD, y el entorno de aplicación aún se encuentra en el período de cultivo. La promoción integral de la tecnología BIM requiere del esfuerzo del gobierno y las empresas.
Investigación sobre modularización y estandarización de componentes prefabricados
La investigación sobre modularización y estandarización incluye dos direcciones: primero, es necesario integrar recursos de toda la cadena industrial e implementar módulos dentro de toda la industria En segundo lugar, lograr una orientación de valores unificada y establecer estándares técnicos. Las directrices de coordinación de módulos residenciales son directrices unificadas que siguen los constructores, constructores y diseñadores a la hora de construir edificios prefabricados y son la base para la estandarización de la construcción. Por lo tanto, es necesario realizar una investigación enérgica sobre los criterios de coordinación de los módulos residenciales para fortalecer la cooperación, coordinación y posicionamiento entre los tamaños de los componentes y los edificios. En la actualidad, mi país ha formulado la GBT 50100-2001 "Norma de coordinación para módulos de edificios residenciales". Al mismo tiempo, es necesario mejorar aún más el sistema de coordinación entre componentes y edificios, fortalecer la coordinación unificada de componentes prefabricados y llevar a cabo investigaciones sobre la versatilidad de los componentes y la tecnología de interfaz. En la actualidad, se han logrado avances significativos en la investigación de estandarización de edificios prefabricados. La primera "biblioteca de piezas estandarizadas de edificios prefabricados" del país fue construida inicialmente por Shanghai Urban Construction Group. El primer lote de más de 90 bases de datos de componentes prefabricados estandarizados se ha utilizado en proyectos como Vanke y Poly. Para cubrir plenamente los tipos de viviendas existentes en el mercado, en el futuro debería reforzarse la investigación sobre combinaciones diversificadas de componentes estandarizados.
Investigaciones sobre el comportamiento sísmico de las construcciones prefabricadas
En comparación con las construcciones tradicionales, existen pocos estudios sobre el comportamiento sísmico de las construcciones prefabricadas. En la actualidad, el foco de la investigación sobre resistencia sísmica en edificios prefabricados en mi país está en los nodos. El rendimiento sísmico de los nodos de edificios prefabricados es diferente al de los nodos moldeados in situ, y sus propiedades mecánicas tienen un gran impacto en el rendimiento sísmico general del edificio. Por lo tanto, se necesita más investigación sobre el comportamiento sísmico de los nodos de edificios prefabricados. Al mismo tiempo, para fortalecer la investigación sobre el desempeño sísmico general de varios tipos de edificios prefabricados, las especificaciones y regulaciones de diseño de los sistemas estructurales prefabricados de concreto existentes deben actualizarse de manera oportuna con base en las investigaciones más recientes y maduras. Resultados sobre el comportamiento sísmico de edificios prefabricados.
Los edificios prefabricados tienen muchas ventajas que los edificios tradicionales no pueden igualar, pero el costo de los edificios prefabricados en mi país sigue siendo más alto que el de las residencias tradicionales. Hay limitaciones en el diseño y falta investigación sobre la optimización del sistema estructural; el nivel de investigación y desarrollo de la tecnología de la construcción está rezagado y la instalación de componentes complejos no puede cumplir con los requisitos de precisión. Limitados por estos factores, las construcciones prefabricadas no han sido ampliamente utilizadas y promocionadas en nuestro país. Para adaptarse a la tendencia de desarrollo de la nueva urbanización y satisfacer las necesidades de desarrollo de la sociedad actual, el país debe promover vigorosamente el desarrollo de edificios prefabricados. El Estado debe mejorar las leyes pertinentes, formular planes y políticas de desarrollo para edificios prefabricados, guiar el desarrollo de edificios prefabricados y proporcionar garantías institucionales para seguir promoviendo la investigación sobre la estandarización de la industria de la construcción y formular diversas especificaciones de sistemas estructurales para edificios prefabricados;
Las instituciones de investigación científica deben fortalecer el desarrollo y la investigación del diseño arquitectónico y la tecnología de la construcción, realizar investigaciones en profundidad sobre las propiedades mecánicas de los edificios prefabricados, fortalecer la investigación sobre la optimización de sistemas y formular métodos de construcción adecuados para los edificios prefabricados de acuerdo con las características de los edificios prefabricados; edificios, utilizan las últimas tecnologías como BIM para realizar la gestión del ciclo de vida completo para impulsar el desarrollo de toda la cadena industrial de edificios prefabricados.
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