侯曉寧

河南建筑材料研究設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司（450002）

裝配式建筑應(yīng)用分析

侯曉寧

河南建筑材料研究設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司（450002）

通過(guò)介紹裝配式建筑的優(yōu)點(diǎn)、局限性及發(fā)展情況，闡述了裝配式建筑的設(shè)計(jì)及施工中應(yīng)注意的問(wèn)題，以便提高建設(shè)工程質(zhì)量與安裝水平，實(shí)現(xiàn)住宅建筑的可持續(xù)發(fā)展。

裝配式建筑；應(yīng)用分析；設(shè)計(jì)和施工

0 引言

裝配式建筑是由預(yù)制部件在工地裝配而成的建筑。這種建筑的優(yōu)點(diǎn)是建造速度快，受氣候條件制約小，節(jié)約勞動(dòng)力,提高建筑質(zhì)量。它包括裝配式混凝土建筑、裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑、裝配式木結(jié)構(gòu)建筑及各類(lèi)裝配式組合結(jié)構(gòu)建筑等。裝配式建筑的承重結(jié)構(gòu)主要由預(yù)制部件裝配而成，圍護(hù)和分隔墻體采用非砌筑方式，并實(shí)現(xiàn)全裝修。

《中共中央國(guó)務(wù)院關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)城市規(guī)劃建設(shè)管理工作的若干意見(jiàn)》、國(guó)務(wù)院辦公廳《關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見(jiàn)》明確提出發(fā)展裝配式建筑，裝配式建筑進(jìn)入快速發(fā)展階段。

1 裝配式建筑的優(yōu)點(diǎn)

第一，裝配式建筑的構(gòu)件可以在工廠實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的生產(chǎn)。構(gòu)件就相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)就可以直接進(jìn)行安裝，既方便，又快捷，在爭(zhēng)分多秒搶工期的建筑領(lǐng)域，有其無(wú)可比擬的優(yōu)越性。第二，構(gòu)件在工廠進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，質(zhì)量比在現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)更有保證，更可以得到有效的控制。第三，用于周轉(zhuǎn)的材料投入量相對(duì)減少了很多，降低了租賃的費(fèi)用。第四，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)量的減少對(duì)于環(huán)保而言是很有好處的。第五，標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)可以節(jié)省材料，減少浪費(fèi)。

2 裝配式建筑的局限性

第一，在我國(guó)，目前的設(shè)計(jì)驗(yàn)收等相關(guān)規(guī)范明顯滯后于施工技術(shù)的發(fā)展。裝配式建筑的應(yīng)用領(lǐng)域還相當(dāng)有限，在建筑總高度和層高上限制很大。第二，建筑物的預(yù)埋件等使用量相對(duì)傳統(tǒng)技術(shù)有很大的增加。第三，構(gòu)件的機(jī)械化生產(chǎn)因?yàn)樵O(shè)備的限制，尺寸要求具有局限性，例如，要求放線準(zhǔn)確、標(biāo)高測(cè)量準(zhǔn)確、預(yù)留孔洞位置準(zhǔn)。第四，構(gòu)件生產(chǎn)的工廠距離施工現(xiàn)場(chǎng)如果太遠(yuǎn)，將會(huì)增加運(yùn)輸?shù)某杀尽?/p>

3 裝配式建筑的發(fā)展情況

我國(guó)香港、臺(tái)灣地區(qū)裝配式建筑應(yīng)用比較普遍,香港屋宇署制定了完善的預(yù)制建筑設(shè)計(jì)和施工規(guī)范，高層住宅多采用疊合樓板、預(yù)制樓梯和預(yù)制外墻等方式建造，廠房類(lèi)建筑一般采用裝配式框架結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)建造。臺(tái)灣地區(qū)裝配式結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)連接構(gòu)造和抗震、隔震技術(shù)的研究和應(yīng)用都很成熟,裝配框架梁柱、預(yù)制外墻掛板等構(gòu)件應(yīng)用較廣泛，預(yù)制建筑專業(yè)化施工管理水平較高,裝配式建筑質(zhì)量好、工期短的優(yōu)勢(shì)得到了充分體現(xiàn)。

提升建筑節(jié)能與綠色建筑發(fā)展水平是趨勢(shì)。日前，住房城鄉(xiāng)建設(shè)部建筑節(jié)能及科技司發(fā)布了2017年工作要點(diǎn)，全面推進(jìn)裝配式建筑是重頭戲。今年河南省裝配式建筑科技示范項(xiàng)目計(jì)劃，設(shè)立了虎嶺科技財(cái)富廣場(chǎng)等3個(gè)項(xiàng)目；同時(shí)在鄭州、漯河等市開(kāi)展試點(diǎn)示范，建設(shè)裝配式建筑產(chǎn)業(yè)園區(qū)和基地；河南省首個(gè)裝配式建筑在經(jīng)開(kāi)區(qū)建成并使用。現(xiàn)階段裝配式建筑發(fā)展的重點(diǎn)推進(jìn)方向：主體結(jié)構(gòu)由預(yù)制部品部件運(yùn)用向結(jié)構(gòu)整體裝配轉(zhuǎn)變；裝飾裝修與主體結(jié)構(gòu)的一體化發(fā)展，鼓勵(lì)裝配化裝修方式；部品部件的標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用和產(chǎn)品集成。

4 裝配式建筑的設(shè)計(jì)

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外建筑行業(yè)對(duì)裝配式建筑工程施工技術(shù)都正進(jìn)行深入的研究，這是適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)生產(chǎn)發(fā)展的必然趨勢(shì)。現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)體系的缺點(diǎn)阻礙了建筑工業(yè)化生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)，而預(yù)制裝配式房屋將真正實(shí)現(xiàn)建筑從“建造”向“制造”的轉(zhuǎn)變，是實(shí)現(xiàn)建筑工廠化的有效途徑。

裝配式建筑的設(shè)計(jì)，應(yīng)注重概念設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)分析模型的建立以及預(yù)制構(gòu)件的連接設(shè)計(jì)。歐洲FIB標(biāo)準(zhǔn)將裝配式建筑中預(yù)制構(gòu)件的連接設(shè)計(jì)要求歸納為：標(biāo)準(zhǔn)化、簡(jiǎn)單化、抗拉能力、延性、變形能力、防火、耐久性和美學(xué)等八個(gè)方面的要求，即節(jié)點(diǎn)連接構(gòu)造不僅應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能，尚應(yīng)滿足建筑物理性能的要求。

裝配式建筑設(shè)計(jì)，應(yīng)協(xié)調(diào)建設(shè)、設(shè)計(jì)、制作、施工各方之間的關(guān)系，加強(qiáng)建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備、裝修等專業(yè)之間的配合，遵循少規(guī)格、多組合的原則。裝配式建筑設(shè)計(jì)應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50010的基本要求，并應(yīng)符合下列規(guī)定：應(yīng)采用有效措施加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體性；裝配式結(jié)構(gòu)宜采用高強(qiáng)混凝土、高強(qiáng)鋼筋；裝配式結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)和接縫應(yīng)受力明確、構(gòu)造可靠，并應(yīng)滿足承載力、延性和耐久性等要求；應(yīng)根據(jù)連接節(jié)點(diǎn)和接縫的構(gòu)造方式和性能，確定結(jié)構(gòu)的整體計(jì)算模型。

現(xiàn)在有很多常用計(jì)算軟件都增設(shè)了PC計(jì)算項(xiàng)目,在BIM平臺(tái)上多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)從建模→預(yù)制構(gòu)件指定→構(gòu)件分析→結(jié)構(gòu)計(jì)算→裝配式深化設(shè)計(jì)→預(yù)制構(gòu)件統(tǒng)計(jì)→圖紙輸出→生成加工數(shù)據(jù)→加工生產(chǎn)的整套流程。

5 裝配式建筑在施工中的注意事項(xiàng)

5.1 構(gòu)件制作與運(yùn)輸

預(yù)制構(gòu)件模具除應(yīng)滿足承載力、剛度和整體穩(wěn)定性要求外，還應(yīng)滿足預(yù)制構(gòu)件質(zhì)量、生產(chǎn)工藝、模具組裝與拆卸、周轉(zhuǎn)次數(shù)等要求，預(yù)制構(gòu)件預(yù)留孔洞、插筋、預(yù)埋件的安裝定位要求，根據(jù)設(shè)計(jì)要求預(yù)設(shè)反拱。預(yù)制構(gòu)件制作前應(yīng)進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件的隱蔽工程檢查，帶面磚或石材飾面的預(yù)制構(gòu)件宜采用反打一次成型工藝制作。夾心外墻板宜采用平模工藝生產(chǎn)，生產(chǎn)時(shí)應(yīng)先澆筑外葉墻板混凝土層，再安裝保溫材料和拉結(jié)件,最后澆筑內(nèi)葉墻板混凝土層。當(dāng)采用立模工藝生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)同步澆筑內(nèi)外葉墻板混凝土層，并應(yīng)采取保溫材料及拉結(jié)件位置準(zhǔn)確的措施。根據(jù)混凝土的品種、工作性、預(yù)制構(gòu)件的規(guī)格形狀等因素，制定合理的振搗成型操作規(guī)程?；炷翍?yīng)采用強(qiáng)制式攪拌機(jī)攪拌，并應(yīng)采用機(jī)械振搗。預(yù)制構(gòu)件采用灑水、覆蓋等方式進(jìn)行常溫養(yǎng)護(hù)時(shí)，符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范》GB 50666的要求。在預(yù)制構(gòu)件運(yùn)輸時(shí)，應(yīng)制訂運(yùn)輸與堆放方案，其內(nèi)容包括運(yùn)輸時(shí)間、次序、堆放場(chǎng)地、運(yùn)輸線路、固定要求、堆放支墊及成品保護(hù)措施等。對(duì)于超高、超寬、形狀特殊的大型構(gòu)件的運(yùn)輸和堆放應(yīng)有專門(mén)的質(zhì)量安全保證措施。

5.2 安裝與連接

墻、柱構(gòu)件安裝前應(yīng)清潔結(jié)合面，構(gòu)件底部應(yīng)設(shè)置可調(diào)整接縫厚度和底部標(biāo)高的墊塊。鋼筋套筒灌漿連接接頭、鋼筋漿錨搭接連接接頭灌漿前,應(yīng)對(duì)接縫周?chē)M(jìn)行封堵，封堵措施應(yīng)符合結(jié)合面的承載力設(shè)計(jì)要求。在多層預(yù)制剪力墻底部采用坐漿材料時(shí)，其厚度不宜大于20 mm。灌漿施工時(shí)，環(huán)境溫度不應(yīng)低于5℃。當(dāng)連接部位養(yǎng)護(hù)溫度低于10℃時(shí)，應(yīng)采取加熱保溫措施。灌漿操作過(guò)程應(yīng)有專職檢驗(yàn)人員負(fù)責(zé)旁站監(jiān)督并及時(shí)記錄。焊接連接時(shí)，應(yīng)采取防止因連續(xù)施焊引起的連接部位混凝土開(kāi)裂的措施。

5.3 工程驗(yàn)收

裝配式結(jié)構(gòu)應(yīng)按混凝土結(jié)構(gòu)子分部工程進(jìn)行驗(yàn)收。當(dāng)結(jié)構(gòu)中部分采用現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)，裝配式結(jié)構(gòu)部分可作為混凝土結(jié)構(gòu)子分部工程的分項(xiàng)工程進(jìn)行驗(yàn)收。驗(yàn)收應(yīng)符合《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB 50204的有關(guān)規(guī)定，并提供下列文件和記錄：工程設(shè)計(jì)文件、預(yù)制構(gòu)件制作和安裝的深化設(shè)計(jì)圖，預(yù)制構(gòu)件、主要材料及配件的質(zhì)量證明文件、進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收記錄、抽樣復(fù)驗(yàn)報(bào)告，預(yù)制構(gòu)件安裝施工記錄，鋼筋套筒灌漿、漿錨搭接連接的施工檢驗(yàn)記錄，后澆混凝土部位的隱蔽工程檢查驗(yàn)收文件，后澆混凝土、灌漿料、坐漿材料強(qiáng)度檢測(cè)報(bào)告，外墻防水施工質(zhì)量檢驗(yàn)記錄，裝配式結(jié)構(gòu)分項(xiàng)工程質(zhì)量驗(yàn)收文件，裝配式工程的重大質(zhì)量問(wèn)題的處理方案和驗(yàn)收記錄，裝配式工程的其他文件和記錄。

6 裝配式結(jié)構(gòu)與現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)的區(qū)別

裝配式結(jié)構(gòu)與現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和施工過(guò)程是有一定區(qū)別的。對(duì)裝配式結(jié)構(gòu),建設(shè)、設(shè)計(jì)、施工、制作各單位在方案階段就需要進(jìn)行協(xié)同工作，共同對(duì)建筑平面和立面根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化原則進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)應(yīng)用預(yù)制構(gòu)件的技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行論證，共同進(jìn)行整體策劃，提出最佳方案。與此同時(shí)，建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備、裝修等各專業(yè)也應(yīng)密切配合，對(duì)預(yù)制構(gòu)件的尺寸、形狀、節(jié)點(diǎn)構(gòu)造等提出具體技術(shù)要求，并對(duì)制作、運(yùn)輸、安裝和施工全過(guò)程的可行性及造價(jià)等作出預(yù)測(cè)。此項(xiàng)工作對(duì)建筑功能、結(jié)構(gòu)布置的合理性和對(duì)工程造價(jià)等都會(huì)產(chǎn)生較大的影響，是十分重要的。提高定型的標(biāo)準(zhǔn)化建筑構(gòu)配件的重復(fù)使用率，將非常有利于降低造價(jià)。質(zhì)量、進(jìn)度、成本是裝配式建筑推行中需要把握的重要指標(biāo)。

7 結(jié)語(yǔ)

預(yù)制裝配式建筑在建造模式、施工速度、工程質(zhì)量以及可持續(xù)性等方面均有著傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。裝配式建筑還處于起步階段，面臨著許多問(wèn)題，如結(jié)構(gòu)體系理論研究，配套部品的兼容性、制造成本、專業(yè)設(shè)計(jì)、施工人才缺乏以及國(guó)內(nèi)技術(shù)規(guī)范的滯后等。但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，它符合建筑產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)和可持續(xù)發(fā)展的方向，將促進(jìn)建筑領(lǐng)域生產(chǎn)方式的巨大變革。

[1]JGJ1-2014,裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].

[2]GB/T 51231-2016,裝配式混凝土建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[S].

[3]GB 50666-2016,混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范[S].