复杂形态钢结构设计培训班

首页 朱明之关于建筑-公众号 新加坡DfMA和PPVC建筑技术简介

新加坡DfMA和PPVC建筑技术简介

2017年5月,龙光集团与南山集团组建的联营体,以超过10亿新元(50亿人民币)的地价中标Stirling Road项目,这是新加坡地价首次超过10亿新元的纯住宅项目,堪称狮城“地王”。2017年12月14日,大南洋(中国建筑(南洋)发展有限公司)有幸成为“地王”的建造者,它也是迄今为止最大最高的PPVC项目!
 
一、什么是PPVC?
 
PPVC技术,新加坡官方全称“Prefabricated PrefinishedVolumetric Construction”,又称“厢式预制装配系统”(或“预制预装修厢式建筑”,或“3D模块化建筑”,以下简称PPVC),是将整间房间,在预制工厂进行加工,完成结构与装修(包括地面、墙面、吊顶等)部分并形成独立模块后,进行现场吊装的建筑技术(图1)。这是建筑产业划时代变革的新技术,建造更加精细化,像造汽车一般造房子。
 
图1
‍图图图
二、PPVC的优势
 
首先,大大提高建筑生产力。PPVC的最大精要,以“快”蔽之。根据官方预测,该技术最高可提高50%的建筑效率,大大减少人力成本,降低工人数量。
 
其次,大大减少环境污染。因其生产主战场由项目转至工厂,施工过程中面临的噪音及粉尘污染,也将大大减少。施工更安全、品质有保障!
 
三、PPVC在新加坡
 
PPVC与新加坡政府的渊源,追溯至2014年11月。授标Yishun Avenue 4综合发展项目,这也是新加坡第一个由政府强制要求使用PPVC技术的项目。自此,PPVC技术进入被政府大力推广新时代。截至目前,在政府售地计划下,共授标14个PPVC技术的项目。
 
到目前为止,新加坡大约15~20%的建筑公司已经采用DfMA(制造与装配设计)技术。到2020年,它的目标是将采用DfMA(制造与装配设计)技术的项目提升至40%。当前大约一半的政府土地出让地块都需要采用PPVC。另外,在接下来的两年,35%的组屋单位,都将采用PPVC新技术!
 
四、DfMA简介
 
DfMA是英文design for manufactureand assembly的缩写,即“便于制造与装配设计”,以下简称“制造与装配设计”,以下简称DfMA。它是一个来自制造业的技术词汇。
 
由于房屋建筑的近亲——轮船、飞机、火车、汽车——一百年来通过产业化制造,取得了突飞猛进。所以(美)斯蒂芬ž基兰&詹姆斯ž廷伯莱特在《再造建筑——如何用制造业的方法改造建筑业》一书(图2)中特别强调“要通过学习制造业的成功经验来改造建筑业”。
 
中国建筑界70多年来一直“闭关自守”,自娱自乐,大部分建筑从业人员都没有制造业教育背景和从业经验。
 
图2
 
尤其是近30多年来,现浇混凝土建筑一统天下。所以中国的建筑师们很难知晓DfMA这一制造业词汇。更无法想象能够把DfMA应用到“装配式建筑”上。
 
现在党中央、国务院、全国人大国家要搞“装配式建筑”,几乎所有建筑从业人员都还没有缓过神来。
 
实际上,在制造业“装配式”设计是每个机械工程师必修的课程。2004年,我在《工厂化制造住宅与住宅产业化》一书对其有详细的描述,并配有案例介绍。我的博客和微信公众号文章中也有专门的篇幅介绍过“装配设计(design for assembly,简称DfA)”,以及DfMA。
 
下面简要摘录如下:
 
要想避开真实世界要求进行设计,则必须要有一个详细的产品装配设计系统。杰弗里·布斯若德和彼得·戴威霍斯特于1977年得到美国国家科学基金的资助,领导开发了DfA系统。DfMA是布斯若德·戴威霍斯特有限公司的商标。是一个以计算机为基础的,通过减少零部件来达到节省制造与装配成本的系统。为了向设计师提供减少零件数量的指南,在装配期间增加到产品上的每个零件必须接受DfMA方法提供的三个标准检查:  
 
■在进行产品装配时,要移动所有其它已经装配好的零件才能安装零件吗?只考虑总动作——作为正面回答,这是不够充分的,例如,还可以接受小的整体弹性位移吗。
 
■与所有其它已经装配好的,或分开的零件相比,零件可以是不同的材料吗?基本前提是只关心材料特性能否满意。
 
■因为其它原因而要装配或拆卸掉个别的零件是无法忍受的,所以零件必须要与所有其它已经装配好的零件分开吗?
 
为了应对这些基本设计问题,必须要为装配确定主要机件。另外,这些零件形成了制造与装配评估基线。包括理论零件数量和设计效率的数学公式,可以针对不同的设计来量化成本。事实上,布斯若德和戴威霍斯特的系统为组装和制造之前的设计分析建立了系统程序(图3)。
 
 
 
图3


已经有文献证明,DfMA系统在包括汽车,电子,航空等许多产业里都获得了成功。DfMA系统也已经用到了低装配成本,低工作量行业,如同在高装配成本,高工作量行业一样,也获得了成功。


DfMA试图通过降低成本和增加产品质量(一种价值形式)来增加产品的价值。推行DfMA方法能够有助于减少项目持续时间,减少项目成本,增加项目质量。


新加坡由于缺少资源(人力、材料和场地),所以新加坡政府几十年来一直力推“装配式建筑”。十多年前就把DfMA引入建筑设计与施工领域,并且很快就取得了可惜成绩。


中国建筑界经过30多年的努力,开发出来一套全球独一无二的“现浇剪力墙高层住宅建筑体系”。其规划、设计、审图、报建、施工、监理、验收等各个环节已经“天衣无缝”,各个环节的成本已经做到了极致。


最近二年来,党中央、国务院、全国人大要大力发展装配式建筑。因而中国建筑界很快就推出了基于“湿连接”的“等同现浇”技术的“装配式建筑”。二年来的实践证明,这种采用“湿连接”的“等同现浇”技术,设计和建造的“装配式建筑”,其造价要高于传统的“现浇混凝土”建筑20~30%,甚至更高。


原因很简单,第一,采用“湿连接”的“等同现浇”技术,设计和建造的“装配式建筑”,既没有“现浇混凝土”的低技术、高污染、高消耗的成本优势,也没有真正的“干连接”的“装配式建筑”的高技术、低污染、低消耗、批量预制的成本优势,反而是把二者的劣势充分发挥出来了;第二,不论是采用“湿连接”的“等同现浇”技术设计和建造的“装配式建筑”(图4);还是采用真正的“干连接”技术设计和建造的“装配式建筑”(图5),如果在设计阶段没有考虑DfMA,那么无论采用何种技术设计和建造的“装配式建筑”,其造价高于传统的“现浇混凝土”建筑20~30%,甚至更高,则是很正常的,不高则是不正常了。


图4
 
 
图5
 
其实这也不能完全责怪建筑师在设计阶段不考虑DfMA,第一是因为他们不会,只会“现场浇筑”的建筑师,在设计“装配式建筑”时只会考虑DfC(design for cast-in-place “现浇设计”),不会考虑DfA和DfMA;第二是因为这种采用“湿连接”的“等同现浇”技术设计和建造的“装配式建筑”,是按照“现浇混凝土结构”设计,然后再拆图、制造和“装配”的,所以在设计阶段是不会,也无法考虑DfMA。
 
五、大南洋业绩
 
新加坡第一个政府强制采用PPVC技术的纯住宅项目——Lake Grande,就是由大南洋承建(图6)。
 
图6
 
新加坡迄今为止最高最大的PPVC住宅项目——Stirling Road (GFA: 88,660 m2),2017年12月14日正式授标大南洋(图7)。
 
图7


大南洋是目前新加坡市场上承建PPVC项目最多的承包商。政府目前强制要求使用PPVC技术的落地项目共14个,大南洋获得其中三个项目(图8)。


图8
 
五、PPVC建筑技术的“难度等级”
 
(一)“装配式建筑”的“难度等级”分类(图9)


图9
 
1、左上角(第二象限)
 
秦始皇修建阿房宫时就已经达到第二象限的水平,不但门窗、砖瓦、梁柱都是在“工厂”里制造而成,甚至还通过开挖水渠来运送建筑材料,同时还把挖出来的土堆成“假山”,形成园林景观。这与1945年美国人修建“莱顿城”有异曲同工之妙,只不过二千多年后的美国人是通过建造铁路来运送建筑材料。
 
■目前发达国家只有极其少数(甚至可以忽略不计)建筑的建造技术水平仍然处于第二象限。
 
■目前国内95%的建筑的建造技术水平仍然处于第二象限。
 
如果一定要强词夺理的玩文字游戏,那么现浇混凝土也可以说是“装配式建筑”——即在工地把“水泥、石子、黄沙、水、钢筋” “装配”成一栋建筑。只不过现浇混凝土是属于第二象限的装配式建筑水平。
 
2、右上角(第一象限 )
 
    ■目前发达国家80~95%建筑的建造技术水平处已经达到,或超过第一象限。
 
    ■目前国内只有大约不到5%的建筑的建造技术水平处于第一象限 。
 
目前国内大约5%的建筑物达到了第一象限建造水平。这其中只有不到1.5%的建筑采用,或部分采用了“湿连接”的“等同现浇”技术来建造装配式混凝土建筑,其装配化程度远远低于国家要求的30%“装配率”指标。
 
由于缺少理论研究、技术研发、科学实验、工程实践,以及标准规范,真正的“干连接”的“装配式混凝土建筑”技术都还没有提上议事日程。那么就更没有精力去考虑DfMA和PPVC了。
 
另外还有不到3.5%的建筑(主要是公用建筑)采用了装配式钢结构建造技术,其它的装配式建筑则是采用了冷轧轻钢,或轻木建造技术(主要是不需要审图、报建、验收的临时性、小规模旅游、度假、景区用房等)。
 
3、右下角(第四象限 )
 
第四象限的产品属于小众产品,主要分为以下几类:
 
居住类建筑用盒子,例如盒子卫生间(图12)、盒子厨房(图13),主要用于单身公寓、学生公寓、快捷酒店、单位宿舍等。国内有几家制造商提供这类产品(仅仅是盒子卫生间)。
 
机房,例如通讯机房(图10~11)、水泵机房、发电机房等。国内目前似乎只有通讯机房。
 
军用方舱,例如指挥方舱、医疗方舱、炊事方舱等。



图10 制造中的通讯方舱



图11 运输中的通讯方舱



图12 制造中的“盒子”卫生间



图13 制造中的“盒子”厨房
 
4、左下角(第三象限)
 
第三象限的产品属于高端产品,目前全球只有极少数企业可以设计、制造和安装PPVC
 
■目前发达国家大约已经有5~20%建筑的建造技术水平处已经达到第三象限。
 
■目前国内几乎没有,或微乎其微的建筑物的建造技术水平达到第三象限(图14~17) 。



图14 安装中的PPVC建筑
 
图15 安装中的PPVC建筑
 
图16 安装好的PPVC建筑
 
图17 安装好的PPVC建筑


六、结束语
 
由此可见,国内95%的建筑物建造水平仍然处于第二象限,与秦始皇修建阿房宫室时的建造水平没有本质区别。
 
目前国内大约5%的建筑物达到了第一象限建造水平。这其中只有不到1.5%的建筑物采用,或部分采用了“湿连接”的“等同现浇”技术来建造装配式混凝土建筑。
 
由于缺少理论研究、技术研发、科学实验、工程实践,以及标准规范,真正的“干连接”的“装配式混凝土建筑”技术都还没有提上议事日程。那么就更没有精力去考虑DfMA和PPVC了。
 
新加坡的装配式建筑技术水平已经达到第三象限水平,是装配式建筑的最高境界。
 
到目前为止,新加坡大约15~20%的建筑公司已经采用DfMA技术。到2020年,它的目标是将采用DfMA技术的项目提升至40%。当前大约一半的政府土地出让地块都需要采用PPVC。另外,在接下来的两年,35%的组屋单位,都将采用PPVC新技术!


如果,大南洋(中国建筑(南洋)发展有限公司)不但有幸成为“地王”(新加坡,Stirling Road项目)的建造者(装配者),而且能够成为“地王”的设计和制造者,那么就掌握了PPVC从设计到制造,乃至装配的全产业链技术,成为真正DfMAPPVC技术拥有者。
 
那么,不但对其母公司——中国建筑股份有限公司意义重大,而且对于整个中国装配式建筑的发展也有着不可估量的重大意义,期望这一天早日到来。

本文来自网络,不代表钢构人的立场,转载请注明出处。搜索工程类文章,就用钢构人网站。 https://www.ganggouren.com/2020/04/8e902a1331/
上一篇
下一篇

作者: ganggouren

为您推荐

发表回复

您的电子邮箱地址不会被公开。 必填项已用 * 标注

联系我们

联系我们

17717621528

在线咨询: QQ交谈

邮箱: 1356745727@qq.com

工作时间:周一至周五,9:00-17:30,节假日休息
关注微信
微信扫一扫关注我们

微信扫一扫关注我们

关注微博
返回顶部