装配式建筑面临的困难和发展趋势(三)
(二)建筑行业标准与国际标准不接轨
国际社会解决争端的手法是:求大同、存小异。在技术标准方面,取得共识就可以上升为国际标准,存在差异就各自表述,也就是保持该标准的本国特色。
GB/T20000.2-2001《标准化工作指南第2部分:采用国际标准》的规则指出:“国际标准通常是全球工业界、研究人员、消费者和法规制定部门经验的结晶,包含了各国的共同需求,因此采用国际标准是消除技术性贸易壁垒的重要基础之一。这一点已经在世界贸易组织的‘技术性贸易壁垒协议’(WTO/TBT协议)中被明确认可。为了发展对外贸易,尽量采用和使用国际标准十分重要。”
建筑行业是中国唯一一个拒绝采用国际标准的行业。
其他行业都鼓励企业采用或等效采用国际标准。
1、建筑行业标准现状
建筑行业的技术标准基本上都是从起炉灶另开张,与国际先进技术标准严重脱节。
建筑行业是国内唯一一个至今仍然拒不执行GB/T 20000.2-2001 《标准化工作指南 第2部分:采用国标标准》的行业。
建筑专家、学者和官员们拒不执行GB/T 20000.2-2001的理由很简单,那就是国际先进建筑技术标准不适合中国国情。
其它行业(从地方到中央)都在鼓励企业采用或等效采用国际标准,并且有奖励措施。只有建筑行业是一个特例——只要一提采用或等效采用国际标准,就会遭到建筑行业从上到下的专家、学者和官员们的一致反对。其中原因我也做了一些研究,了解了一些原因,但可以肯定的是:
建筑行业不准采用或等效采用国际标准既不是技术原因,也不是中国国情造成的。
2、建筑行业至今仍然是唯一拒不执行GB/T1.1-2009的行业
另外,建筑行业还是国内唯一一个拒不执行GB/T1.1-2009 《标准化工作导则 第一部分:标准的结构和编写》的行业。
中华人民共和国国家标准化管理委员会发布了公告2009年第7号(总第147号)文件,批准发布了GB/T1.1-2009《标准化工作导则第一部分:标准的结构和编写》和GB/T20000.2-2009《标准化工作指南第2部分:采用国标标准》,两项标准将于2010年1月1日正式实施。GB/T1.1-2009代替GB/T1.1-2000和GB/T1.2-2002,GB/T20000.2-2009代替GB/T20000.2-2001。
作为全国各行业在编写标准时共同遵守的基础标准,新版国家标准整合了先前版本的技术内容,提高了标准本身结构的严谨性和表述的准确性,提高了标准的普适性,使我国标准的编写更加简化,形式更加清晰,并且与相应国际标准主体内容及表述形式保持一致,对进一步规范我国标准的编写和提高标准编写质量具有重要意义。
GB/T1.1-2009 《标准化工作导则第一部分:标准的结构和编写》指出:
“GB/T1.1以前的各个版本均是以ISO/IEC导则为基础起草的。ISO/IEC导则是以传统制造业为代表,以产品标准为例编写的。而GB/T1.1-2009是全国各行各业在编写标准时共同遵守的基础标准,它关注的范围应更加广泛。”
因而,以前建筑行业拒不执行GB/T1.1是情由可原的,但GB/T1.1-2009颁布以后,建筑行业再拒不执行就有点说不过去了。
尤其是建筑行业自己多年来一直在提倡住宅产业化,把住宅作为产品看待,还要到工厂生产线上去制造住宅,但技术标准却不按照产品标准来编写,拒不执行GB/T1.1-2009确实有点过分。
3、不采用国际标准的后果
不采用国际标准的后果就是中国建筑技术严重落后与国际先进建筑技术。
当年中国加入WTO之前,很多忧国忧民的人都担心加入WTO之后,中国民族工业、商业等都会因发达国家先进的工业技术、与时俱进的商业理念的冲击而崩溃。
事实是,加入WTO之后,中国民族工业、商业取得了意想不到的成功。
如果中国建筑向国际先进建筑技术打开大门,可以采用,或等效采用国际先进的建筑标准与规范,不用5~10年,中国的建筑技术就会发生突飞猛进的进步,住宅产业化、模块化建筑、集成建筑、钢结构建筑绝不会像现在这么艰难,几十年都停步不前。
中国住宅也绝不
会再是“钢筋混凝土框架+砌块围护墙”在唱“独角戏”了
。
(三)建筑行业是唯一一个不受国家技术监督局管理的行业
中国所有行业都受国家技术监督局管理,产品标准、规范,以及产品的制造、销售都接受国家技术监督局监管。
唯独建筑行业是不受国家技术监督局管理的行业,是唯一一个自己管理自己的行业。
这就给推广新型建筑材料、新型建筑结构、新型建造方式带来了很多困难和阻力。
(四)建筑行业是“阎锡山的铁路,与标准轨道不接轨”
建筑行业是国内唯一一个既不能走出去,也不能请进来的行业。
除了技术标准与国际标准不接轨之外,行业保护也是阻碍国际设计、施工和总包企业进入中国建筑市场的重要障碍。
如果建筑行业向其他行业一样,实行对外开放政策,不出5年,中国住宅产业化技术就会出现突飞猛进的技术进步。
(五)全球唯一使用“极限状态三系数法”进行结构设计的国家
1957年以前,中国还没有自己的冷弯型钢结构规范,只能借用美国的冷弯型钢结构规范(1946版),所以当时的钢结构设计方法采用的总安全系数的容许应力设计方法。
在学习前苏联的社会主义建设高潮中,中国全部建筑设计标准都完全套用前苏联的设计标准和技术规范。
1957~1974年采用的是“苏修”的“极限状态三系数法”。
中国最早一本《冷弯薄壁型钢结构技术规范》是1969年编制的。由于政治原因,该规范要区别于“苏修”的“极限状态三系数法”和“美帝国主义”的“容许应力法”,标准编制人员力争把该标准编制成具有中国特色的规范,所以该标准的设计表达式为“标准荷载、基本应力和区别对待的各种条件的调整系数”的设
计方法,即
“基本应力法”。
实际上,69版的《冷弯薄壁型钢结构技术规范》只是起了一个具有中国特色的名字, “基本应力法”内容还是以“苏修”的“极限状态三系数法”为主。
75版的《冷弯薄壁型钢结构技术规范》只是对69版的《冷弯薄壁型钢结构技术规范》作了部分修改,采用了基于单一安全系数考虑调整系数的容许应力法,与69版的《冷弯薄壁型钢结构技术规范》所采用的“标准荷载、基本应力和区别对待的各种条件的调整系数”的设计方法没有本质上的变化。
87版的《冷弯薄壁型钢结构技术规范》采用了以概率论为基础的极限状态设计方法,并以分项系数设计表达式进行计算。基础理论没有重大突破,设计方法也没有发生重大变化,只是根据工程实践总结和一些试验数据来调整一些系数。在物理概念上进一步与国际接轨,物理名称上的中国特色少了很多,这主要是为了国际交流而被迫作出的让步。
2002版的《冷弯薄壁型钢结构技术规范》只是在87版的《冷弯薄壁型钢结构技术规范》基础上调整了一些参数和时限。标准中所涉及的一些物理名称更加接近国际标准,这就更加方便了国际交流。
40多年来,《冷弯薄壁型钢结构技术规范》的编制与修订,凝聚了几代专家、学者的科研成果和工程实践经验。为中国钢结构技术的发展做出了不可磨灭的贡献。
中国是目前全球唯一还在使用“极限状态三系数法”这一古老而陈旧设计方法的国家。
结构设计标准与国际先进技术标准严重脱节。
60多年来,国际钢结构技术发展突飞猛进。
1939年,由美国钢铁学会(AISI)出资,由康耐尔大学(Cornell University)的乔治·温特(George Winter)教授负责对薄壁冷轧钢材构件进行实验和设计理论研究。
1946年,第一本薄壁冷轧钢材构件的容许应力设计(ASD)规范问世。
1986年,美国钢铁学会(AISI)首次采用屈曲强度理论和允许应力设计(ASD)方法编制了《冷轧钢材结构构件设计规范》(AISI 1986)。
1996年,美国钢铁学会(AISI)首次采用荷载和抵抗系数设计(LRFD)方法编制了《冷轧钢材结构构件设计规范》(AISI 1996)。
2004年,美国钢铁学会(AISI)首次采用直接强度方法(DSM)编制了《冷轧钢材结构构件设计规范》(AISI 2004)。
1946~1996这60年是国际上薄壁冷轧钢材应用技术普及期,发达国家的《冷轧钢材结构构件设计规范》基本都是采用容许应力设计(ASD)方法。
1996年以后,是国际上薄壁冷轧钢材应用技术高速发
展期,发达国家的《冷轧钢材
结构构件设计规范》基本都是更换成荷载和抵抗系数设计
(LRFD)方法。
1996年以后,是国际上薄壁冷轧钢材应用技术高速发展期,发达国家的《冷轧钢材结构构件设计规范》基本都是更换成荷载和抵抗系数设计(LRFD)方法。
但60多年来,中国的《冷弯薄壁型钢结构技术规范》在设计理论和设计方法上却没有根本性的变化,都是在“极限状态三系数法”基础上做文章,与国际上通行的允许应力设计(ASD)方法,以及最近非常流行的荷载和抵抗系数设计(LRFD)方法严重脱节,根本就谈不上先进与落后。不但是钢结构规范,几乎所有建筑规范都成了阎锡山的铁路,都基本无法与国际先进建筑规范接轨。
目前北美(美国、加拿大、墨西哥)、欧盟、澳大利亚(包括新西兰)、日本等发达国家和地区,《冷轧钢材结构构件设计规范》基本都是采用允许应力设计(ASD)方法,、荷载和抵抗系数设计(LRFD)方法,以及直接强度方法(DSM)。
由于中国《冷弯薄壁型钢结构技术规范》与发达国家和地区的《冷轧钢材结构构件设计规范》设计理论与设计方法截然不同,所以发达国家几十年来在冷轧钢材结构方面所积累的科研成果、实验数据、工程总结,以及标准规范内容都根本就无法与我们的《冷弯薄壁型钢结构技术规范》相挂钩。如果母规不能与国际先进标准接轨,那么后面所有的工作都无法正常进行。
(六)钢结构建筑和预制装配化建筑没有从产业政策中获益
1、快速装配的优势得不到应有的待遇
钢结构建筑和预制建筑快速建造的优势在我们的城市建设中没有得到应有的待遇。现在的城市建设现状是只要能够拿到建设许可证,就可以把城市道路封堵上,有时甚至封堵几年。给城市运营,以及城市居民带来的不变和额外费用都是由整个社会来承担。
发达国家的预制建筑是被严酷的城市建设法规逼出来的。开发商可以“磨洋工”,在市中心搞建设一拖好几年,可以啊,“拿钱来”,以弥补因为你的
“
磨洋工”建设而造成城市运营和城市居民的损失。
开发商没有办法,被逼无赖,只好采用预制建筑,以加快建设速度,节省建设费用。
2、预制装配式建筑优势变逆势
预制装配式建筑具有节能、环保、绿色、生态等优势。
现场湿作业具有不节能、不环保、不绿色、不生态等逆势。
因为没有环境破坏惩罚机制,所以完全看不出现场湿作业有啥逆势;
因为没有环境保护奖励机制,所以也看不出预制装配式建筑有啥优势。
在政府政策支持,以及税收政策层面上,都没有体现预制装配式建筑具有节能、环保、绿色、生态等优势。
(七)高层钢结构住宅体系不完善
1、高层钢结构建筑起源
19世纪上半叶,英格兰和美国出现了产业化建筑物;在美国苏必利尔地区发现铁矿后,使得美国在钢材产品上成为世界领袖。
公元1883年,美国发明家和建筑师,詹尼,威廉·勒巴隆(William LeBaron Jenney)在芝加哥设计了家庭保险公司大厦。该大厦是用铸铁和钢材建造的框架结构,它首次采用框架代替承重墙,因而被认为是一次革命,开创了现代高层建筑的历史,是里程碑式的建筑物。
2、建筑结构与建筑围合
我国的钢结构教学严重滞后于钢结构建筑实践,近年来国内提倡发展钢结构建筑,基本上也就是一些结构专业的人在唱独角戏,建筑学专业的人附和的并不多。所以只有《钢结构》,而没有《钢材建筑学》。书店里仅有的几本(不到5本)从国外翻译过来的钢材建筑学书籍,也都是摆放在结构类书架上,似乎钢材只配做结构,不配表现建筑造型。
由于没有建筑学专业的介入,钢结构独角戏很难唱。建筑学的教学内容主要还是古典建筑物、古典建筑要素和古典建筑表现与造型。《钢结构》教科书也只是在古典材料力学课程上稍加延伸,主要内容都集中在单根构件的力学设计上。缺少钢结构建筑物表现手法、钢结构建筑要素与造型,以及新型钢建筑结构体系内容的介绍。
在古代(东西方基本一样),建筑围合与建筑结构(即建筑围合)是融为一体的,并没有严格的区分建
筑设计和结构设计。
1747年,法国人创建了世界上第一所工程结构学校——巴黎道路桥梁学校,这时候结构设计与建筑学才出现了明显的分离,这之后的结构设计基本上都是依附于建筑围合和建筑造型,建筑结构也都被建筑围合包围起来,而不被人注意。
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889年,有着丰富的铁路高架桥设计和建造经验的工程师埃菲尔(Eifel),为巴黎世界博览会设计了专门用来表现建筑结构的300m高的埃菲尔铁塔。却遭到了当地的艺术家和文化名流的猛烈批评。
20世纪之后,随着
各种新型钢结构建筑体系的问世,建筑围合和建筑结构之间的关系又变得非常微妙起来了,有时甚至是钢结构体系在引领建
筑造型和建筑表现向前发展(例如张力结构)。
如今,钢材和建筑围合的关系对于表现现代钢材建筑物的视觉效果和建筑特色已经变得非常重要。下面就列出建筑围合和建筑结构之间的5种基本关系:
■结构完全位于建筑围合之内(右图,伦敦30大街,Mary Axe大厦,采用交叉管状构件的预制节点斜肋构架,建筑师,福斯特及其合伙人)。
■
结构位于建筑围合的平面之内(下图,伦敦,采用铸钢螺栓节点,裸露的钢材框架,建筑师,迈克尔·霍普金斯及其合伙人)。
■
内部结构延伸到建筑围合的外面(下图,普利茅斯西部晨报大厦,预制的钢铁“长牙”支撑着玻璃幕墙,建筑师,尼古拉斯·格瑞米修及其合伙人)。
■半独立的外部结构支撑着外墙、玻璃幕墙或屋顶(上图)。
■结构完全位于建筑围合之外(右图,南威尔士的伊莫斯微处理器工厂,建筑师,理查德·罗杰斯合伙人公司)。