Cơ sở chăn nuôi gia súc sinh thái Thẩm Dương Muguang: Làm thế nào một tổ hợp chuồng bò kết cấu thép có diện tích 213.800 m² cân bằng giữa lắp ghép sẵn, chi phí vòng đời, phòng cháy chữa cháy và kiểm soát ăn mòn

Cơ sở chăn nuôi sinh thái Muguang Thẩm Dương: Làm thế nào một tổ hợp chuồng bò kết cấu thép có diện tích 213.800 m² cân bằng giữa

Lắp ghép sẵn, chi phí vòng đời, phòng cháy chữa cháy và kiểm soát ăn mòn

Giá trị ngành của dự án này không chỉ nằm ở việc cung cấp một lô chuồng bò bằng thép, mà còn ở việc đưa chính sách về tòa nhà tiền chế, môi trường ẩm ướt và ăn mòn đặc trưng của các công trình nông nghiệp, tải trọng gió và tuyết trong khu vực lạnh, giao diện pin mặt trời trên mái, cũng như mua sắm quy mô lớn vào cùng một ranh giới kỹ thuật. Đối với người mua nước ngoài, bài học có thể áp dụng được không phải là sao chép kích thước tiết diện cụ thể hay báo giá nào đó, mà là thiết lập một chuỗi truy xuất được gồm “cơ sở thiết kế – chất lượng sản xuất – vận chuyển và lắp dựng – nghiệm thu hiệu năng – trách nhiệm vận hành và bảo trì”.

I. Bối cảnh chính sách: Tiền chế và vật liệu xây dựng xanh đang bước vào giai đoạn “mua sắm, đánh giá và truy xuất”

Yêu cầu chia sẻ về nhà lắp ghép quốc tế không nên hiểu là một tỷ lệ bắt buộc đồng nhất trên toàn cầu. Các nền kinh tế khác nhau về mục tiêu chính sách, phân loại công trình, mẫu số thống kê và cách thực thi. Điều có thể so sánh là các công cụ chính sách — chứ không phải việc áp dụng trực tiếp tỷ lệ của một quốc gia vào một dự án ở quốc gia khác.

Kế hoạch 5 năm lần thứ 14 của Trung Quốc về nhà ở và phát triển đô thị – nông thôn nêu rằng các tòa nhà lắp ghép chiếm 20,5% diện tích sàn của tổng lượng xây dựng đô thị mới năm 2020 ; đến năm 2025, các kế hoạch quốc gia liên quan đặt mục tiêu đạt 30% diện tích sàn của tổng lượng xây dựng đô thị mới hàng năm đây là mục tiêu phát triển ở cấp độ vĩ mô; điều này không có nghĩa là mọi nhà máy công nghiệp, cơ sở chăn nuôi hoặc dự án ở nước ngoài đều phải áp dụng cùng một phương pháp tỷ lệ tiền chế. Đối với mua sắm kỹ thuật, tác động trực tiếp hơn đến từ chính sách vật liệu xây dựng xanh: kể từ tháng 11 năm 2022, Bộ Tài chính, Bộ Nhà ở và Phát triển Đô thị–Nông thôn, và Bộ Công nghiệp và Công nghệ Thông tin đã mở rộng chính sách mua sắm chính phủ hỗ trợ vật liệu xây dựng xanh ra 48 thành phố và quận. Chính sách này yêu cầu bao phủ toàn bộ các dự án xây dựng được tài trợ bằng ngân sách nhà nước vào năm 2025 và yêu cầu các yêu cầu về công trình xanh và vật liệu xanh phải được tích hợp ngay từ giai đoạn khởi xướng dự án, đấu thầu, ký kết hợp đồng, giám sát thi công và nghiệm thu thực hiện.

Trên phạm vi quốc tế, kể từ tháng 11 năm 2014, Singapore yêu cầu áp dụng Phương pháp Xây dựng Khối lượng Hoàn thiện Trước tại Nhà máy (PPVC) đối với một số dự án nhà ở phi đất nền nhất định trên các khu đất được bán theo Chương trình Bán Đất của Chính phủ. Khung xây dựng khả thi của nước này thúc đẩy việc sử dụng phương pháp tiền chế thông qua các ngưỡng dự án, hệ thống chấm điểm và các lựa chọn Thiết kế cho Sản xuất và Lắp dựng (DfMA), thay vì công bố một tỷ lệ phần trăm duy nhất áp dụng cho mọi công trình. Sách Hướng dẫn Xây dựng của Vương quốc Anh (Construction Playbook) tích hợp Các Phương pháp Xây dựng Hiện đại (MMC), cách tiếp cận nền tảng trong thiết kế và các thành phần tiêu chuẩn vào hướng dẫn về mua sắm và triển khai các công trình công cộng. Tài liệu này cũng nêu rõ MMC cần được đánh giá dựa trên mức độ phù hợp và kết quả đạt được cho từng dự án cụ thể, chứ không nên coi đây là mục tiêu cuối cùng.

II. Tình trạng ngành: Phù hợp kỹ thuật mạnh trong các nhà máy, cơ sở tổ chức sự kiện và tòa nhà siêu cao — nhưng để xác định “thị phần”, cần có cơ sở thống kê rõ ràng

Các kết cấu thép có sự phù hợp kỹ thuật rõ ràng đối với nhà máy công nghiệp, kho bãi, cơ sở thể thao và triển lãm, cũng như các tòa nhà siêu cao. Tuy nhiên, số liệu thống kê công khai thường được phân loại theo diện tích sàn, số lượng dự án, lượng tiêu thụ thép hoặc hệ kết cấu, do đó mẫu số không nhất quán.

• Nhà máy và kho bãi: Khung cổng, khung thép và giàn chịu lực có thể đáp ứng yêu cầu về nhịp dài, bao che nhanh, bố trí thiết bị và mở rộng trong tương lai. Mức độ ‘xâm nhập cao’ của chúng là đánh giá ngành chứ không phải một con số chính thức duy nhất. Bất kỳ phần trăm nào cũng cần nêu rõ mẫu khảo sát, khu vực, năm và loại công trình.

• Cơ sở tổ chức sự kiện: Mái nhịp dài cho sân vận động, trung tâm hội chợ và nhà ga hàng không thường sử dụng giàn chịu lực thép, khung không gian, vỏ lưới (gridshell) hoặc các kết cấu không gian khác do yêu cầu về trọng lượng bản thân, nhịp và kiểm soát hình dáng — chứ không đơn thuần nhằm tối đa hóa khối lượng thép. Nhịp của từng dự án, hệ mái và chức năng quá đa dạng để có thể tóm lược bằng một tỷ lệ duy nhất.

• Các tòa nhà siêu cao: Các hệ thống hỗn hợp hoặc lai giữa thép và bê tông thường được sử dụng hơn để cân bằng độ cứng ngang, khả năng dẻo, tốc độ thi công và không gian sử dụng. Một bài báo kỹ thuật năm 2015 của CTBUH về các tòa nhà siêu cao tại Trung Quốc dự báo rằng khoảng 90% các tòa nhà cao trên 250 m tại Trung Quốc sẽ sử dụng các hệ thống lai giữa thép và bê tông vào năm 2018. Đây là một dự báo lịch sử dành cho một mẫu cụ thể và không phản ánh tỷ lệ toàn cầu hiện tại.

Những tiến bộ trong các công nghệ cốt lõi cũng đang thay đổi logic mua sắm. BIM và thiết kế tham số có thể phối hợp sớm hơn các lưới, các cấu kiện, các mối nối và các giao diện MEP. Thiết kế dành cho sản xuất và lắp dựng (DfMA) đưa các khoang lặp lại, các mối nối tiêu chuẩn và trình tự lắp ráp vào giai đoạn thiết kế. Cắt CNC, lắp ghép tự động và hàn tự động, quét 3D và khả năng truy xuất nguồn gốc bằng mã QR giúp cải thiện tính nhất quán của từng lô sản phẩm. Các mối nối bulông tháo lắp được và hộ chiếu vật liệu tạo điều kiện thuận lợi cho việc cải tạo, mở rộng và tái sử dụng các thành phần trong tương lai. Hiệp hội Thép Thế giới lưu ý rằng các hệ thống thép mô-đun và các mối nối tháo lắp được có thể hỗ trợ thích ứng nhanh và tái sử dụng, miễn là các đặc tính vật liệu, lịch sử thành phần và chuỗi kiểm soát chất lượng đều có thể truy xuất được.

III. Từ quy mô dự án sang hiệu suất kỹ thuật: Bốn đánh giá kỹ thuật từ cơ sở Muguang

1. Nhịp dài và các đơn vị lặp lại làm tăng hiệu quả – nhưng đồng thời cũng làm gia tăng rủi ro theo lô

35 chuồng trại chăn nuôi bò tiêu chuẩn hóa và 2 chuồng cách ly tạo điều kiện cho thiết kế lặp lại, cắt theo lô và sản xuất dây chuyền. Kết cấu thép tương đối nhẹ và yêu cầu ít công việc ướt tại hiện trường, giúp rút ngắn tiến độ lắp dựng và hoàn thiện vỏ bao. Tuy nhiên một lỗi nối duy nhất, sai lệch vị trí lỗ hoặc khuyết tật lớp phủ bị bỏ sót có thể lặp lại trên nhiều công trình . Tiêu chuẩn hóa do đó cần hiểu rộng hơn là chỉ ‘các thành phần giống nhau’; nó còn phải bao gồm các mốc đóng băng thiết kế, kiểm tra mẫu đầu tiên, quy tắc lắp thử, mã hóa thành phần, danh sách đóng gói, điểm kiểm soát khảo sát hiện trường và phê duyệt thay đổi.

2. Tại các vùng lạnh, thiết kế mái phải xử lý đồng thời bài toán tuyết, gió, đọng nước và điện mặt trời

Dự án được đặt tại Thẩm Dương. Thiết kế kỹ thuật cần xác định tải trọng do tuyết, tải trọng do gió, tác động động đất và tổ hợp tải trọng theo các tiêu chuẩn áp dụng tại thời điểm phê duyệt dự án cũng như các thông số khí tượng và địa chấn cục bộ. Không được sử dụng giá trị kinh nghiệm của nhà cung cấp hoặc ‘các thông số điển hình cho vùng Đông Bắc Trung Quốc’ như một giải pháp thay thế. Do đó, việc rà soát kết cấu cần bao gồm tải trọng bản thân của các mô-đun PV và hệ giá đỡ, tải trọng bảo trì, lực nâng do gió, hiện tượng tích tụ tuyết, tình trạng thoát nước bị cản trở, các điểm xuyên qua mái và khoảng cách phòng cháy.

3. Kiểm soát ăn mòn trong môi trường chăn nuôi cần bắt đầu từ việc phân loại môi trường — chứ không đơn thuần là ‘sơn hai lớp sơn chống gỉ’

Độ ẩm, amoniac, hóa chất làm sạch và khử trùng, ngưng tụ do chênh lệch nhiệt độ, cũng như điều kiện xử lý phân gia súc bên trong chuồng nuôi bò khiến các vị trí như chân cột, chỗ chồng mí xà gồ, mép bu-lông, mối hàn và vết trầy xước trở thành những khu vực ưu tiên cần chống ăn mòn. Chuỗi tiêu chuẩn ISO 12944 yêu cầu hệ thống lớp phủ bảo vệ phải được lựa chọn dựa trên môi trường ăn mòn, tình trạng bề mặt và độ bền mong muốn.[8] Các tài liệu mua sắm ít nhất phải xác định rõ cơ sở phân loại môi trường, vật liệu nền và lớp phủ kim loại, cấp độ chuẩn bị bề mặt, hệ thống sơn lót/sơn trung gian/sơn phủ ngoài, độ dày màng sơn khô mục tiêu, kỹ thuật sơn viền (stripe coating) cho các cạnh, quy trình sửa chữa tại hiện trường, phương pháp kiểm tra và khoảng thời gian kiểm tra lại trong vận hành và bảo trì.

4. Chiến lược phòng cháy bắt buộc phải tuân theo việc phân vùng chức năng — không áp dụng một giải pháp chịu lửa duy nhất cho mọi công trình

Tải trọng cháy và điều kiện sơ tán cho người và gia súc khác nhau giữa các chuồng nuôi bò, chuồng cách ly, khu vực chế biến hoặc lưu trữ thức ăn, phòng điện và khu vực bộ nghịch lưu pin mặt trời (PV). Vì thép giảm độ bền và độ cứng khi nhiệt độ tăng cao, nên thiết kế chống cháy phải dựa trên mục đích sử dụng công trình, phân loại khả năng chịu lửa, mức độ quan trọng của kết cấu và yêu cầu của cơ quan chức năng, đồng thời kết hợp bảo vệ kết cấu chống cháy, phân vùng ngăn cháy, khoảng cách ngăn cháy, phát hiện cháy, hệ thống dập cháy tự động, thoát khói và ngắt nguồn điện khẩn cấp. Ở những nơi chế biến thức ăn có liên quan đến bụi dễ cháy, cần xác định thêm rủi ro cháy bụi và nổ bụi. Độ dày yêu cầu của lớp phủ phồng nở hoặc lớp phủ chống cháy khác phải được xác định dựa trên hệ số tiết diện, thời gian chịu lửa yêu cầu và hệ thống sản phẩm đã được kiểm chứng.

IV. Ba điểm đau trong ngành: Đưa yếu tố chi phí, tiêu chuẩn hóa, bảo vệ chống cháy và kiểm soát ăn mòn vào quyết định mua sắm.

Điểm đau 1: Thay thế chi phí vòng đời bằng giá theo tấn hoặc mét vuông

Giá đơn vị là con số dễ so sánh nhất trong việc mua thép kết cấu – và cũng là cách dễ nhất để bỏ qua ranh giới phạm vi công việc. Báo giá có thể bao gồm hoặc không bao gồm thiết kế chi tiết liên kết, bản mã liên kết, bu-lông cường độ cao, lớp phủ, lớp bao che, giá xếp hàng, vận chuyển đường biển, nâng lắp tại hiện trường, kiểm tra, thuế và dịch vụ kỹ thuật. Báo giá thấp nhất chỉ có thể so sánh được khi cơ sở thiết kế, cấp vật liệu, hệ thống lớp phủ, phạm vi giao hàng và tiêu chí nghiệm thu là như nhau. Đối với dự án nhiều tòa nhà như Cơ sở Muguang, cách tiếp cận hợp lý hơn là phân tích chi phí thành các hạng mục: kết cấu, bao che, giao diện MEP, vận chuyển và lắp dựng, tài liệu chất lượng, cũng như vận hành và bảo trì (O&M), sau đó kiểm soát các thay đổi sau khi thiết kế được đóng băng.

Điểm đau 2: Chuẩn hóa chưa đủ – hoặc chuẩn hóa quá mức

Việc tiêu chuẩn hóa không đầy đủ dẫn đến quá nhiều kích thước thành viên, thiết kế kết nối lặp lại, thay đổi khuôn mẫu thường xuyên và quản lý phụ tùng thay thế trở nên khó khăn. Việc tiêu chuẩn hóa quá mức có thể bỏ qua hướng chuồng, thông gió, thiết bị, hiện tượng tích tụ tuyết cục bộ, khớp giãn nở và khả năng mở rộng trong tương lai. Nên áp dụng phương pháp "nền tảng + các biến thể": tiêu chuẩn hóa các mô-đun lưới, các họ thành viên chính, giao diện kết nối và chi tiết bao che, đồng thời vẫn giữ khả năng điều chỉnh theo tham số để đáp ứng sự khác biệt về chức năng và môi trường.

Điểm đau 3: Yêu cầu về phòng cháy chữa cháy và chống ăn mòn thường bị bỏ lại đến cuối hợp đồng, khiến việc kiểm chứng hiệu suất trở nên bất khả thi

Nếu hợp đồng chỉ nêu chung chung là ‘tuân thủ các tiêu chuẩn quốc gia’ mà không xác định rõ các ấn bản áp dụng, các hạng mục môi trường, các mục tiêu chống cháy, tần suất kiểm tra và ranh giới trách nhiệm, thì nhà sản xuất, nhà thầu phụ sơn phủ và nhà thầu lắp dựng sẽ hiểu yêu cầu này theo những cách khác nhau. Các dự án ở nước ngoài còn liên quan đến các quy chuẩn địa phương, các phụ lục quốc gia, chứng nhận của bên thứ ba và phê duyệt của cơ quan chức năng. Các điều khoản về hiệu năng phải được chuyển đổi thành các tài liệu có thể nộp: tính toán, chứng chỉ vật liệu, quy trình hàn/kết quả kiểm định quy trình hàn (WPS/PQR), chứng chỉ thợ hàn, kế hoạch kiểm tra không phá hủy (NDT), bảng dữ liệu sơn phủ, biên bản kiểm tra, lịch trình truy xuất nguồn gốc linh kiện, hướng dẫn lắp đặt và kế hoạch bảo trì.

V. Tám mục cần xem xét khi yêu cầu báo giá (RFQ) và đánh giá hồ sơ dự thầu dành cho kỹ sư và quản lý mua hàng làm việc tại nước ngoài

• Các tài liệu làm cơ sở thiết kế: vị trí dự án, mục đích sử dụng, tuổi thọ thiết kế, hạng mục tầm quan trọng, các tiêu chuẩn và ấn bản áp dụng, các phụ lục quốc gia, các thông số gió/tuyết/động đất, tác động nhiệt, tải treo và tải pin mặt trời (PV).

• Phạm vi cấu trúc và các giao diện: lưới kết cấu, nhịp, khoảng cách giữa các khung, chiều cao mái hiên, độ dốc mái, khe co giãn, phản lực nền móng, lỗ mở cho hệ thống MEP, tải trọng thiết bị, giao diện bao che và giao diện thoát nước.

• Vật liệu và khả năng truy xuất nguồn gốc: các mác thép, yêu cầu độ dai va đập, chứng chỉ vật liệu, khả năng truy xuất số lô nung, các mác bu-lông, và quy trình phê duyệt thay thế.

• Hàn và kiểm tra: Quy trình hàn/thủ tục định tính hàn (WPS/PQR), chứng nhận tay nghề thợ hàn, cấp chất lượng mối hàn, phương pháp kiểm tra không phá hủy (NDT) và tỷ lệ lấy mẫu, dung sai kích thước, cũng như yêu cầu kiểm tra sản phẩm mẫu đầu tiên/lắp ráp thử.

• Hệ thống bảo vệ chống ăn mòn: phân loại môi trường, chuẩn bị bề mặt, hệ thống sơn/mạ kim loại, độ dày màng khô, gia cố cạnh, vật liệu sửa chữa, kiểm tra và chu kỳ bảo trì.

• Bảo vệ chống cháy và an toàn: phân vùng công trình, thời gian chịu lửa bắt buộc, hệ thống bảo vệ, giao diện phòng cháy chữa cháy và điều khiển khói, cách ly hệ thống điện mặt trời (PV), rủi ro bụi bẩn từ quá trình cấp liệu, và các tuyến đường khẩn cấp.

• Đóng gói, vận chuyển và lắp dựng: xác định thành phần, trình tự đóng gói, giá đỡ chuyên dụng, kích thước vận chuyển, lưu trữ tại hiện trường, trình tự nâng, chống tạm thời và dung sai lắp dựng.

• Tài liệu bàn giao và trách nhiệm: các tính toán, bản vẽ chế tạo, báo cáo vật liệu và kiểm tra, mô hình/bản vẽ hoàn công, hướng dẫn lắp đặt, phụ tùng thay thế, phạm vi bảo hành và thời hạn sửa chữa khuyết tật.

Kết luận: Chuyển đổi từ “Xây dựng nhanh” sang “Khả năng phục vụ lâu dài”

Cấu trúc thép tiền chế tại Cơ sở chăn nuôi sinh thái Muguang Thẩm Dương minh họa cách các công trình nông nghiệp có thể tích hợp đồng bộ nhiều tòa nhà, các đơn vị lặp lại và cơ sở hạ tầng bảo vệ môi trường. Tuy nhiên, việc tiền chế không tự động đồng nghĩa với chi phí thấp, lượng phát thải carbon thấp hay độ bền cao. Lợi thế về tiến độ chỉ trở thành giá trị tài sản dài hạn khi tiêu chuẩn hóa loại bỏ các biến thể không hiệu quả, sản xuất kỹ thuật số giảm thiểu sai sót, các yêu cầu về chống cháy và chống ăn mòn trở thành các tiêu chí chấp nhận có thể kiểm chứng, giao diện giữa hệ thống điện mặt trời (PV) và hệ thống cơ – điện – máy (MEP) được phối hợp ngay từ giai đoạn thiết kế, và trách nhiệm bảo trì được nêu rõ trong hợp đồng.

Đối với kỹ sư kỹ thuật, nhiệm vụ đầu tiên là thiết lập cơ sở thiết kế chính xác và phân vùng chức năng. Đối với quản lý mua sắm và chuỗi cung ứng, chìa khóa nằm ở việc yêu cầu các nhà cung cấp khác nhau đưa ra báo giá trong cùng một giới hạn kỹ thuật. Đối với người ra quyết định kinh doanh, việc đánh giá cần mở rộng vượt ra ngoài giá mua ban đầu để bao gồm tính chắc chắn của tiến độ, rủi ro về chất lượng, gián đoạn vận hành, tần suất sửa chữa và khả năng mở rộng trong tương lai. Đây là bài học dễ áp dụng nhất từ dự án Muguang đối với các kho thép, nhà máy, chuồng trại chăn nuôi và các dự án công nghiệp khác.

#Kết cấu thép tiền chế #Cơ sở chăn nuôi sinh thái #Nhà kho chăn nuôi bò tiêu chuẩn #Nhà thép nhịp dài #Kết cấu khung cổng thép #Nhà thép cho vùng lạnh #Bảo vệ chống ăn mòn cho công trình chăn nuôi #Bảo vệ chống cháy cho kết cấu thép #Hệ thống quang điện mái nhà #Thiết kế chịu tải trọng gió và tuyết #Kiểm soát chất lượng gia công kết cấu thép #Truy xuất nguồn gốc linh kiện #Chi phí vòng đời #Thiết kế để sản xuất và lắp ráp #Phối hợp mô hình thông tin xây dựng (BIM)

Hệ thống tài liệu tiêu chuẩn kỹ thuật

GB 55006-2021 Quy phạm chung về kết cấu thép

GB 50009-2012 "Quy phạm tải trọng cho kết cấu công trình"

GB 50011-2010 "Quy phạm thiết kế chống động đất cho công trình"

GB 50755-2012 "Quy phạm thi công kết cấu thép"

GB 50661-2011 "Quy phạm hàn kết cấu thép"

GB 51249-2017 "Quy phạm kỹ thuật về bảo vệ chống cháy cho kết cấu thép trong công trình"

GB 14907-2018 "Sơn chống cháy cho kết cấu thép"