产教融合是智能建造(装配式建筑)人才培养的核心


随着能耗高、污染重、资源消耗大的传统建筑业急需转型,以标准化设计、工厂化生产、装配化施工、一体化装修、信息化管理和智能化应用为特征的装配式建筑应运而生。

 

什么是装配式建筑?装配式建筑就是把传统建造方式中大量的现场作业转移到工厂,在工厂加工制作好建筑构部件和配件,再运输到施工现场,通过可靠的连接方式装配而成的建筑。也可以理解为结构系统、外围护系统、设备与管线系统、内装系统的主要部分采用预制部品部件集成的建筑,如图所示。装配式建筑的基本结构组成示意图

 

按照主体结构所用材料来分,装配式建筑主要包括装配式混凝土、钢结构、木结构和组合结构。为了推广装配式建筑,国家及各省区市均出台了激励政策,推动新型建造方式全面发展。

 

挑战也意味着机遇,国内外诸多学者和企业界一直致力于传统建材的改进与完善,研发出了高强高延性混凝土、泡沫混凝土、耐候钢、重组木、重组竹、纤维复合材料FRP(如玻璃纤维GFRP、碳纤维CFRP等)等新型建筑材料,并得到了大量的工程应用,如玻璃纤维GFRP用作外墙板的保温连接件、重组竹用于代替混凝土内的钢筋或者保温连接件等。

 

材料的变革与更新带来了建筑的革命,随着夯土、土坯、烧结砖的不断进步,建筑也从生土发展到砖混建筑、秦砖汉瓦成为传统建筑的象征;19世纪60年代混凝土的出现,使得混凝土建筑在全世界得到了充分肯定和大发展;钢材的出现与性能不断提升,使得钢结构在大跨大空间展览馆、体育馆、工业厂房、学校、医院和居住建筑中广为应用。充气膜结构、铝合金结构、复合材料结构、3D打印结构、高层木结构等发展较快,相应的材料性能也在持续提升。

 

如何在装配式建筑中将传统建材发扬光大、将新型建材有机结合,值得深入探讨。为了解决钢结构防腐、防火性能差及易失稳破坏的难题,可以将混凝土包覆在钢构件上,成为部分包覆混凝土的钢组合结构(PEC结构);为了实现外墙板结构、保温、装饰一体化,可以将三明治混凝土复合墙板在工厂反打,装饰石材、面砖等与墙板成为整体,确保安全耐久;将秸秆等通过高压并经杀菌处理后,可以形成秸秆板、秸秆砖等,应用于建筑内外墙板;将建筑与工业固废进行再利用,可以作为注浆封堵材料、也可制成非承重的内外墙板用作装配式建筑的围护体系;将纤维掺入轻质、早强、快硬混凝土中,通过3D打印形成建筑,代表着建筑的未来发展。由以上可知,建材是装配式建筑的基础,而装配式建筑是建材的载体和展示平台,两者相辅相成。

 

目前,高校院所土木类专业的建材教学主要以土木工程材料为主,很少涉及装配式建筑。装配式建筑人才出现巨大缺口,相关部门已积极出台了相应的政策文件鼓励培养装配式建筑的高水平人才和产业工人。职业院校动作极快,率先设置了装配式建筑专业方向,与企业合作培养,现已有毕业生走向工作岗位,取得了可喜的成绩。普通本科高校动作稍慢了些,同济大学率先申请增设了智能建造专业,2018年开始招生,其他23所本科高校也相继开设了智能建造专业。由于是新生事物,智能建造专业的培养目标、培养方案、课程设置、相关教材、实践教学、技能考核等处于摸索阶段,需要后期不断研究和完善。但有一点可以肯定的是,真正的产教融合是智能建造(装配式建筑)专业教育和人才培养的核心,学科交叉是基础,协同发展是目标。(侯和涛 高梦起 熊方明)

 

(侯和涛,山东大学土建与水利学院,博导,教授,山东省绿色建筑智能建造工程技术研究中心主任;高梦起,郑州城建集团投资有限公司,高级工程师,研发中心主任;熊方明,青岛鑫光正钢结构股份有限公司,高级工程师,总工程师)

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