Systemauswahl für den Fertigteilbau

Auswahl des Fertigteilbaukonzepts

In den letzten Jahren haben die Regierung und die zuständigen Behörden auf allen Ebenen nacheinander zahlreiche Dokumente zur energischen Förderung von Fertigteilgebäuden herausgegeben:          
      2017 erließen die Regionen im ganzen Land nacheinander verschiedene politische Maßnahmen zum Fertigteilbau. Am 23. Februar 2017 wurden die „Durchführungsmeinungen der Volksregierung der Stadt Zhengzhou zur energischen Förderung der Entwicklung des Fertigteilbaus“ auf der Website der Stadtregierung veröffentlicht. Die Durchführungsmeinungen enthalten detaillierte Festlegungen zu den Zielen, Schwerpunktaufgaben und Fördermaßnahmen des Fertigteilbaus: Der Anteil der Fertigteilgebäude an der neu errichteten Geschossfläche soll über 20 % erreichen. Fertigteilgebäude müssen den grundlegenden Bestimmungen des nationalen und provinziellen „Bewertungsstandards für Fertigteilgebäude“ (GB/T 51129-2017) entsprechen; dabei muss die Fertigteilquote einzelner Betongebäude über 50 % liegen. Am 7. Dezember 2017 veröffentlichte die Provinz Henan die „Durchführungsmeinungen zur energischen Entwicklung des Fertigteilbaus“ und legte die Entwicklungsziele fest: Bis Ende 2020 sollen Fertigteilgebäude der gesamten Provinz (Fertigteilquote von mindestens 50 %, im Folgenden entsprechend) 20 % der neu errichteten Geschossfläche ausmachen, bei Projekten mit staatlicher Investition oder staatlicher Führung 50 %; dabei soll in der Stadt Zhengzhou der Anteil der Fertigteilgebäude an der neu errichteten Geschossfläche über 30 % und bei staatlich investierten bzw. staatlich geführten Projekten über 60 % betragen; zudem wird der Aufbau eines Demonstrationsgebiets für Fertigteilgebäude im Gebiet Xianghu des neuen Stadtbezirks Zhengdong der Stadt Zhengzhou unterstützt. Bis Ende 2025 soll der Anteil der Fertigteilgebäude der gesamten Provinz an der neu errichteten Geschossfläche rund 40 % erreichen; alle förderfähigen Projekte mit staatlicher Investition werden vollständig in Fertigteilbauweise errichtet, wobei in der Stadt Zhengzhou der Anteil der Fertigteilgebäude an der neu errichteten Geschossfläche über 50 % und bei staatlich investierten bzw. staatlich geführten Projekten grundsätzlich 100 % betragen soll. Am 12. Dezember 2017 gab das Ministerium für Wohnungswesen und Stadt-Land-Entwicklung (MOHURD) die nationale Norm „Bewertungsstandard für Fertigteilgebäude“

bekannt.

         

Das Beispielprojekt befindet sich in einer Stadt in Zentralchina; dort steckt die Planung von Fertigteilgebäuden noch in den Anfängen, und auch Auftraggeber, Planungsinstitute und Generalunternehmer verfügen über vergleichsweise wenig Erfahrung.

         

1. ProjektüberblickDas Beispielprojekt befindet sich in einer Stadt in Zentralchina. Die Grundstücksfläche umfasst über 110.000 m² und die Gesamtgeschossfläche über 300.000 m², davon: (1) Wohngebäude (nach Nutzungsarten unterschieden) mit einer Gesamtgeschossfläche von 226.000 m²; die Fläche der Kellergeschosse beträgt rund 69.000 m². (2)Die oberirdische Gesamtgeschossfläche der Fertigteilgebäude beträgt 47.000 m²; der Anteil der in Fertigteilbauweise errichteten oberirdischen Geschossfläche an der gesamten oberirdischen Geschossfläche des Projekts beträgt 20.08 % und erfüllt damit die Anforderung, dass der Geschossflächenanteil der Fertigteilgebäude nicht unter 20 % liegen darf。

         

2. Hintergrund des Projekts(1) Situation vor Ort:Vier mittelhohe Gebäude werden in Fertigteilbauweise errichtet: Gebäudehöhe < 50 m (17 Geschosse), Geschossflächenanteil ≥ 20 %, vollständige Innenausstattung und Fertigteilquote ≥ 50 %;(2) Umsetzungstempo: Mit den in Fertigteilbauweise zu errichtenden Gebäuden wurde noch nicht begonnen;

(3) Relevante Optimierungspunkte:Es ist eine Fertigteilkombination auszuwählen, die sowohl die Anforderungen an die Fertigteilquote erfüllt (Erreichen von 50 Punkten) als auch wirtschaftlich vorteilhaft ist.

         

3. Zu lösende Probleme

Da in der frühen Planungsphase noch keine konkreten Zeichnungen vorlagen, musste aus den verschiedenen möglichen Fertigteilkombinationen eine ausgewählt werden, die sowohl die Anforderung an die Fertigteilquote (Erreichen von 50 Punkten) als auch Wirtschaftlichkeit erfüllt.

         

4. Vergleich und Auswahl mehrerer VariantenVariante 1 (Fertigteilquote der vertikalen Hauptbauteile 44 % + Fertigteilquote der horizontalen Hauptbauteile 73 % + Innen-Trennwände + vollständige Innenausstattung) – Kalkulationsansatz:Um im Bereich der Haupttragstruktur möglichst viele Punkte zu erzielen und da der Fertigteilbaumarkt in Henan noch wenig ausgereift ist, werden die horizontalen Träger nicht mehr in Fertigteilbauweise ausgeführt; Decken, Treppen und Balkonplatten werden als Fertigteile ausgeführt, sodass die Fertigteilquote der horizontalen Hauptbauteile 73 % erreicht, wobei 70.75 % der Decken in Fertigteilbauweise ausgeführt werden, was 13 Punkte ergibt. Um Qualität und Sicherheit zu gewährleisten, bleiben die tragenden vertikalen Strukturen unverändert in Ortbeton; die vertikalen Fertigteile werden vollständig durch zusätzliche Bauteile realisiert, d. h. durch zusätzliche duktile Fertigteil-Außenwandplatten, wodurch die Fertigteilquote 44 % und damit 22 Punkte erreicht werden. In diesem Fall sind genügend duktile Fertigteil-Außenwandplatten vorhanden, um die vertikalen Außenwandbauteile vollständig abzudecken, sodass auch die nicht gemauerte Ausführung der nichttragenden Umfassungswände abgedeckt ist und weitere 5 Punkte erzielt werden; die nichttragenden Innen-Trennwände werden nicht gemauert, sondern aus ALC-Platten hergestellt, was bei einer Fertigteilquote von 50 % 5 Punkte ergibt; die vollständige Innenausstattung bringt 6 Punkte.(Zum Vergrößern anklicken)

Vor- und Nachteile der Variante:Die zusätzlichen Kosten sind gering; allerdings sind relativ viele zusätzliche duktile Außenwandplatten erforderlich, die hohe technische Anforderungen stellen, schwierig zu montieren sind und die Bauzeit verlängern.

Variante 2 (Fertigteilquote der vertikalen Hauptbauteile 48 % + Innen-Trennwände + vollständige Innenausstattung + integrierte Küchen und Badezimmer) – Kalkulationsansatz:Aufbauend auf Variante 1 werden die Haupttragstrukturen getrennt in vertikale und horizontale Bauteile berechnet. In dieser Variante werden für die horizontalen Bauteile keine Fertigteile verwendet; bei den vertikalen Bauteilen werden weiterhin zusätzliche duktile Fertigteil-Außenwandplatten eingesetzt, wobei die Fertigteilquote auf 48 % angehoben und 23 Punkte erzielt werden. Die nichttragenden Innen-Trennwände werden nicht gemauert, sondern aus ALC-Platten hergestellt – bei einer Fertigteilquote von 50 % ergeben sich 5 Punkte; die vollständige Innenausstattung bringt 6 Punkte. Die bei den horizontalen Bauteilen entgangenen Punkte werden im Ausstattungsbereich wieder aufgeholt: Durch den Einsatz integrierter Küchen und Badezimmer werden jeweils 6 Punkte erzielt.(Zum Vergrößern anklicken)

Vor- und Nachteile der Variante:Die zusätzlich erforderlichen duktilen Außenwandplatten sind zahlreich, stellen hohe technische Anforderungen und sind schwierig zu montieren; da die integrierten Küchen und Badezimmer jedoch relativ einfach einzubauen sind, lässt sich die Bauzeit entsprechend verkürzen.

Variante 3 (Fertigteilquote der vertikalen Hauptbauteile 35 % + Fertigteilquote der Umfassungswände 80 % + Fertigteilquote der Integration von Wärmedämmung und Umfassungswand 80 % + Innen-Trennwände + vollständige Innenausstattung + integrierte Küchen und Badezimmer) – Kalkulationsansatz:Aufbauend auf Variante 2 wird bei den vertikalen Bauteilen weniger Gebrauch von duktilen Fertigteil-Außenwandplatten gemacht, wodurch die Fertigteilquote auf 35 % reduziert und 20 Punkte erzielt werden. Die nichttragenden Umfassungswände werden im nicht gemauerten Teil mit Fertigteilen ausgeführt: Bei einer Fertigteilquote von 80 % ergeben sich 5 Punkte. Für die Integration von Umfassungswand, Wärmedämmung, Wärmeschutz und Verkleidung wird eine Fertigteilquote von 80 % erreicht, ebenfalls 5 Punkte. Die nichttragenden Innen-Trennwände werden nicht gemauert, sondern aus ALC-Platten hergestellt – bei einer Fertigteilquote von 50 % ergeben sich 5 Punkte; die vollständige Innenausstattung bringt 6 Punkte, und mit integrierten Küchen und Badezimmern werden jeweils 6 Punkte erzielt.(Zum Vergrößern anklicken)

Vor- und Nachteile der Variante:Die zusätzlich erforderlichen duktilen Außenwandplatten stellen hohe technische Anforderungen, sind schwierig zu montieren und verlängern die Bauzeit; zudem verursacht die Integration von Umfassungswand, Wärmedämmung, Wärmeschutz und Verkleidung höhere Mehrkosten.

Variante 4 (Fertigteilquote der horizontalen Hauptbauteile 80 % + Fertigteilquote der Umfassungswände 80 % + Innen-Trennwände + vollständige Innenausstattung + Trockenfußböden + integrierte Küchen und Badezimmer) – Kalkulationsansatz:Aufbauend auf Variante 1 wird die Fertigteilquote der Verbunddecken auf 78.33 % erhöht, sodass die Fertigteilquote der horizontalen Hauptbauteile 80 % erreicht und 20 Punkte erzielt werden; auf zusätzliche duktile Fertigteil-Außenwandplatten wird verzichtet. Die nichttragenden Umfassungswände werden im nicht gemauerten Teil mit Fertigteilen ausgeführt: Bei einer Fertigteilquote von 80 % ergeben sich 5 Punkte. Die nichttragenden Innen-Trennwände werden nicht gemauert, sondern aus ALC-Platten hergestellt – bei einer Fertigteilquote von 50 % ergeben sich 5 Punkte; die vollständige Innenausstattung bringt 6 Punkte. Die bei den vertikalen Hauptbauteilen entgangenen Punkte werden im Ausstattungsbereich wieder aufgeholt: Trocken verlegte Bodenkonstruktionen bringen 5 Punkte, integrierte Küchen und Badezimmer jeweils 6 Punkte.(Zum Vergrößern anklicken)Vor- und Nachteile der Variante:Bei den vertikalen Bauteilen der Haupttragstruktur werden keine Fertigteile verwendet; die nichttragenden Umfassungswände werden im nicht gemauerten Teil aus ALC-Platten errichtet, wodurch die Montageschwierigkeit sinkt und die Sicherheit steigt. Die horizontalen Bauteile werden als Fertigteile ausgeführt und lassen sich leichter montieren; auch der Ausbau ist einfacher, die Bauzeit verkürzt sich und die zusätzlichen Kosten bleiben gering.Zusammenfassender Vergleich(Zum Vergrößern anklicken)

Nach den vorangegangenen Vergleichsberechnungen fiel die Wahl bei der Optimierung des Fertigteilbaukonzepts schließlich auf Variante 4: Fertigteilquote der horizontalen Hauptbauteile 80 % + Fertigteilquote der Umfassungswände 80 % + Innen-Trennwände + vollständige Innenausstattung + Trockenfußböden + integrierte Küchen und Badezimmer. Diese Variante erreicht eine hohe Punktzahl und lässt später großen Spielraum für Änderungen. Durch die Reduzierung der Fertigteile bei den vertikalen Hauptbauteilen und die Erhöhung der Fertigteilquote bei den horizontalen Hauptbauteilen kann die Einsatzhäufigkeit von Turmdrehkranen relativ verringert werden, die Anforderungen an die Kranbaugröße sinken, Kostenerhöhungen werden begrenzt; zugleich ist die Bauausführung einfacher, die Sicherheit höher, die Akzeptanz bei den Kunden größer und die Bauzeit kürzer.

         

5. Zusammenfassung des FallbeispielsIn Städten, in denen die Fertigteilbautechnik noch nicht ausgereift ist, sollten bei der Auswahl der Fertigteilbauweise möglichst zunächst diejenigen Bauteile bevorzugt werden, deren Technologie relativ ausgereift ist und die die strukturelle Sicherheit nur wenig beeinflussen – etwa Verbunddecken und Treppen als horizontale Bauteile sowie innere und äußere nichttragende Trennwände und die Innenausstattungsarbeiten. Zugleich sollten Bauunternehmen mit entsprechender Erfahrung beauftragt werden; in der Planungsphase sind mehrere Prüfungen und Besichtigungen durchzuführen, und in der Bauphase ist laufend zu kontrollieren, um das Risiko des Auftraggebers zu begrenzen und die Kosten zu senken. Durch die Verringerung der Fertigteilquote bei den vertikalen Hauptbauteilen, die Erhöhung der Fertigteilquote der nicht gemauerten nichttragenden Trennwände, die Steigerung der Fertigteilquote der horizontalen Bauteile und den Einsatz integrierter Küchen und Badezimmer lässt sich die geforderte Gesamt-Fertigteilquote erreichen; zugleich kann die Einsatzhäufigkeit von Turmdrehkranen relativ reduziert werden, die Anforderungen an die Kranbaugröße sind geringer und auch die Kostenzunahme fällt geringer aus.

         

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