新冠病毒的爆發(fā)對(duì)應(yīng)急建筑的修建提出了新的要求。怎么能在保證質(zhì)量的情況下以最快的速度完成建筑施工，結(jié)合武漢雷神山火神山醫(yī)院修建的特點(diǎn)和經(jīng)驗(yàn)，對(duì)突發(fā)應(yīng)急公共建筑的搭建方法進(jìn)行了深入的探索與論證。

施工; 突發(fā)應(yīng)急公共建筑; 經(jīng)驗(yàn); 優(yōu)化

TU318.2 A

［定稿日期］2022-12-05

［作者簡(jiǎn)介］徐淵（1982—），男，碩士，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)橥聊竟こ獭?/p>

新型冠狀病毒的爆發(fā)對(duì)建筑行業(yè)的沖擊是巨大的，人們第一次在電視里每天觀看一個(gè)建筑現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際施工情況。在最初的10天內(nèi)完成了火神山醫(yī)院的施工工作，而后的雷神山施工現(xiàn)場(chǎng)的場(chǎng)景一直在中央電視臺(tái)的屏幕上全天候播出著。大家對(duì)施工的速度有了新的認(rèn)知和感受。中國(guó)建筑第三工程的同志們對(duì)全國(guó)人民的盼望也作出了滿意的答復(fù)，短短的一個(gè)月就完成了相關(guān)的所有施工項(xiàng)目，讓一個(gè)超大規(guī)模的方艙醫(yī)院出現(xiàn)在世人的眼里，完成了中國(guó)對(duì)速度的承諾。但這個(gè)建筑的效率是否還可以進(jìn)一步提高呢？本文對(duì)設(shè)計(jì)、施工、安裝等多方面以本次作業(yè)為范本提出了一些可行的建議。

1 優(yōu)化應(yīng)急建筑的基本結(jié)構(gòu)形式

雷神山和火神山醫(yī)院在現(xiàn)場(chǎng)施工中采用拼接方式完成了集裝箱箱體的連接。連接方式仍采用傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)施工方式的焊接連接和螺栓連接（圖1）。但這種施工方式速率較低，而且施工所需條件較復(fù)雜，對(duì)后期施工速率的提高，有較大的障礙。

由于鋼材特性是高強(qiáng)輕質(zhì)性能好且施工簡(jiǎn)便，因而救援工業(yè)廠房、應(yīng)急醫(yī)院及其他應(yīng)急建筑等均是鋼結(jié)構(gòu)［1］。在鋼結(jié)構(gòu)建筑中，其構(gòu)件或者部件之間一般采用鉚接、焊接和螺栓連接等連接方式進(jìn)行連接，上述的傳統(tǒng)連接工藝方法通常需要在構(gòu)件連接處開洞、鉆孔或是焊接等，而這些措施在一定程度上會(huì)造成現(xiàn)場(chǎng)施工速度下降，結(jié)構(gòu)本體損傷，影響結(jié)構(gòu)受力完整性，加之開洞或焊接處往往是應(yīng)力集中處，連接的部位也就是整個(gè)結(jié)構(gòu)體的受力薄弱處，這無(wú)論對(duì)于錨固栓釘還是焊縫的現(xiàn)場(chǎng)施工難度有較高的強(qiáng)度和變形能力要求，對(duì)工人的現(xiàn)場(chǎng)安裝熟練程度有苛刻的要求，稍微處理不好就會(huì)造成構(gòu)件脫節(jié)甚至結(jié)構(gòu)破壞。

在連接方式上，上述常用的鋼結(jié)構(gòu)3種連接方式受施工人員的連接技術(shù)水平和施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境影響較大，構(gòu)件連接質(zhì)量難以準(zhǔn)確控制，對(duì)于復(fù)雜鋼構(gòu)件連接及應(yīng)急工程高速作業(yè)環(huán)境時(shí)，工程質(zhì)量就更難以保證，勢(shì)必影響結(jié)構(gòu)安全和使用功能。除上述問(wèn)題外，目前國(guó)家正在大力推行應(yīng)急工程作業(yè)中的裝配式建筑并發(fā)展建筑工業(yè)化以改善環(huán)境并控制能耗，這就要求未來(lái)的應(yīng)急響應(yīng)施工現(xiàn)場(chǎng)要盡量避免出現(xiàn)高能耗、高環(huán)境污染、低速率連接施工方式，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)中出現(xiàn)的開洞、鉆孔、焊接、栓接等傳統(tǒng)鋼構(gòu)件連接方式和施工工藝需要進(jìn)行調(diào)整和改進(jìn)。

因此，提出使用中國(guó)古建筑中常使用的榫卯連接方式（圖2）作為應(yīng)急工程的鋼結(jié)構(gòu)和集裝箱部件的主要連接方式。鋼結(jié)構(gòu)榫卯連接件，其結(jié)構(gòu)特征在于：

（1）包括榫頭①、榫槽②2個(gè)鋼接頭主要連接部件。所述榫頭與榫槽（形成工字卯頭和T型卡槽，兩者之間位嚴(yán)密卡合在一起，形成有限的承力整體，所述榫頭與榫槽還通過(guò)固定螺栓⑦進(jìn)行輔助功能錨固；此外，所述榫頭和榫槽在卡合前分別與圖2中集裝箱鋼構(gòu)件上箱體立柱⑧和上箱體立柱⑨連接。

上述的榫槽采用T型鋼滑槽結(jié)構(gòu)，榫頭為工字型骨架鋼結(jié)構(gòu)，在現(xiàn)場(chǎng)施工安裝的過(guò)程中T型鋼滑槽和工字型鋼結(jié)構(gòu)之間可采用集裝箱體邊部側(cè)推位移安裝的榫卯方式，使各個(gè)集裝箱體的骨架緊密結(jié)合在一起。

（2）根據(jù)集裝箱體鋼結(jié)構(gòu)的上下箱體的連接形式，榫卯連接件中的關(guān)鍵特征是：所述榫槽②設(shè)為配合工字型榫頭①尺寸大小，其長(zhǎng)寬略微大于榫頭（約0.5～1 mm）。榫頭卡入榫槽②后采用側(cè)邊加勁板的形式，使榫頭不滑出的底部封閉的T型榫槽，且工字型榫頭與T型滑槽尺寸相配、連接位置嚴(yán)絲合縫。

（3）根據(jù)集裝箱體鋼結(jié)構(gòu)的左右箱體的連接形式，榫卯連接件中的關(guān)鍵特征是：所述工字型鋼榫頭①上翼板的邊緣兩側(cè)沿板厚方向分別設(shè)有橫向凹槽；所述T型鋼榫槽②連接翼緣邊部?jī)蓚?cè)沿腹板高度方向分別設(shè)有凸頭；當(dāng)工字型鋼榫頭①和T型鋼榫槽②卡緊后，連接處翼緣兩側(cè)的凸凹部位正好可以完全契合。

（4）根據(jù)集裝箱體鋼結(jié)構(gòu)的前后箱體的連接形式，榫卯連接件中的關(guān)鍵特征是：所述榫槽凹槽設(shè)為凹梯形楔槽③，沿工字型榫頭①上翼緣兩側(cè)的腹板高方向位置分別左右對(duì)稱設(shè)置；所述工字型鋼榫頭凸頭設(shè)為凸梯形楔頭④，沿T型鋼榫槽②翼緣兩側(cè)的高度方向分別對(duì)稱設(shè)置；當(dāng)榫頭①和榫槽②對(duì)接完成以后，連接處翼緣兩側(cè)的凹梯形楔槽③和凸梯形楔頭④正好可以完全重合在一起。

（5）根據(jù)集裝箱體鋼結(jié)構(gòu)的連接面位置的外形，榫卯連接件中的關(guān)鍵特征是：所述榫頭①和榫槽②連接面部位分別設(shè)有帶孔的榫立耳⑤和帶孔卯立耳⑥，所述帶孔榫耳板⑤和帶孔卯耳板⑥分別位于榫卯結(jié)合面的兩邊且通過(guò)螺栓⑦輔助固定錨固。

（6）根據(jù)集裝箱體鋼結(jié)構(gòu)的鋼龍骨框架結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)外形形式，榫卯連接件中的關(guān)鍵特征是：所述榫頭龍骨骨架和榫槽龍骨骨架在連接前分別可以在工廠制造過(guò)程中焊接于集裝箱體骨架的鋼構(gòu)件一⑧和鋼構(gòu)件二⑨上。

工廠加工時(shí)的集裝箱體骨架安裝形式如圖3所示，可以在鋼結(jié)構(gòu)制造廠商處完成?，F(xiàn)場(chǎng)的連接，可以大大減少承重結(jié)構(gòu)體系螺栓連接和焊接的現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)間，進(jìn)一步加快完成施工現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)。

此種連接方式于2017年河海大學(xué)的開發(fā)團(tuán)隊(duì)的已作過(guò)相應(yīng)的力學(xué)和結(jié)構(gòu)測(cè)試。從結(jié)構(gòu)的的可靠性上是可以滿足應(yīng)急公共建筑的承力要求。并且錨固件的制造方便，在鋼結(jié)構(gòu)加工廠商制造集裝箱龍骨的過(guò)程中，只需要增加型鋼構(gòu)件的端部沖壓、切割和打磨工藝，就可在工廠完成榫卯接頭的制造，為應(yīng)急建筑工程的現(xiàn)場(chǎng)安裝節(jié)約更多的施工時(shí)間。

2 優(yōu)化防水施工措施

2020年2月火神山醫(yī)院B1病區(qū)-女更衣通道部分出現(xiàn)了嚴(yán)重的漏水。出現(xiàn)漏水現(xiàn)象是一個(gè)擺在所有工程建設(shè)人員面前的一個(gè)難題。從結(jié)構(gòu)形式上集裝箱式活動(dòng)板房結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易，漏水的部位可以從視頻上看到是發(fā)生在連接通道上。也就是說(shuō)明本次的漏水情況主要是出現(xiàn)在集裝箱體之間的連接部位，而集裝箱體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)并沒有出現(xiàn)漏水現(xiàn)象。加上武漢2020年2月14—15日的強(qiáng)降雨［2］，遇見了強(qiáng)降水后簡(jiǎn)易的集裝箱結(jié)構(gòu)就出現(xiàn)了非常嚴(yán)重的漏水現(xiàn)象。這個(gè)可以避免嗎？答案是肯定的，可以從結(jié)構(gòu)內(nèi)部的防水作出優(yōu)化。

見圖4雷神山醫(yī)院土木完成場(chǎng)景所示，工程的屋面多數(shù)采用雙層彩鋼集裝箱體平屋頂。此種屋頂在施工期間，平屋頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)對(duì)集裝箱體的現(xiàn)場(chǎng)安裝有施工的便利，在集裝箱安裝過(guò)程中，可以對(duì)1樓和2樓的集裝箱體進(jìn)行換裝安裝，集裝箱體樓層安裝的限制減小。但平屋頂?shù)姆浪Ч值拖?，大量的水體在樓層屋面囤積，一旦出現(xiàn)極端惡劣天氣，在暴雨的情況中降水量加大，屋面的水體無(wú)法從檐口位置快速排出，頂部屋面和墻體立面的安裝預(yù)留各種管道洞口和排氣預(yù)留洞口等薄弱部位會(huì)在邊部產(chǎn)生滲水現(xiàn)象。而在安裝過(guò)程中集裝箱體的屋面板位置的細(xì)部變形和碰撞造成的微小裂紋，也會(huì)在這個(gè)時(shí)候產(chǎn)生滲水現(xiàn)象。

解決漏水問(wèn)題，可以采用中式建筑的坡屋頂?shù)淖龇?。具體作法：

（1）如圖5所示，在集裝箱體標(biāo)準(zhǔn)件上加一層雙層實(shí)心彩鋼板屋面蓋板，屋蓋板采用單向找坡方式，坡度大于5%。實(shí)心彩鋼板內(nèi)部采用阻燃聚乙烯板材填充，在聚乙烯板材的填充空隙部位加入環(huán)氧樹脂和液體發(fā)泡材料使填充物飽滿，阻擋水體從屋蓋板內(nèi)部進(jìn)入屋面板的空間。

（2）在屋蓋板的邊部采用檐口邊部加長(zhǎng)的方式，向集裝箱體立向墻面外側(cè)面延長(zhǎng)500 mm，阻擋暴雨天氣下墻體側(cè)向邊部的漏水現(xiàn)象。

（3）屋蓋板連接縫采用契口連接，契口凹凸長(zhǎng)度大于50 mm。連接部位的接縫位置，在水平面與集裝箱體的的對(duì)接連接位置采用錯(cuò)縫搭接連接方式，縱軸方向錯(cuò)縫500 mm，橫軸方向錯(cuò)縫250 mm。接縫位置采用防水膠條內(nèi)層防水，外層包裹止水鋼蓋板。從連接位置上最大程度阻止屋面水從接縫侵入。

（4）鋼蓋板在鋼結(jié)構(gòu)工廠安裝到集裝箱體屋面板上，現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)隨下部集裝箱體標(biāo)準(zhǔn)件同時(shí)安裝?，F(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)不需要增加屋面蓋板安裝施工工藝，從而不會(huì)增加現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)時(shí)間，工廠方面可以采用多家鋼結(jié)構(gòu)廠商分區(qū)段加工的方式減少集裝箱體工序增加而帶來(lái)的制造時(shí)間。

（5）工廠安裝時(shí)采用全站儀定位，BIM軟件預(yù)拼裝的方式，防止現(xiàn)場(chǎng)安裝的尺寸偏差。在工廠預(yù)拼裝完成后對(duì)加裝了屋蓋板的集裝箱體進(jìn)行相應(yīng)編號(hào)和繪制集裝箱體標(biāo)準(zhǔn)件深化圖，使其在現(xiàn)場(chǎng)吊裝的過(guò)程中，安裝作業(yè)人員可以根據(jù)深化圖上的構(gòu)件標(biāo)號(hào)，對(duì)集裝箱體進(jìn)行排序化安裝。

（6）單個(gè)集裝箱本身就是透氣的，而且頂部帶淌水坡度，倘若是多個(gè)集裝箱成組，那么頂部必須考慮到透氣?？梢赃@樣做：在集裝箱的拼接縫處加裝拼箱膠條，避免滲漏，最后在拼湊處加裝透氣蓋板，可以杜絕漏水。

通過(guò)上述方式對(duì)屋面防水構(gòu)造形式進(jìn)行了相應(yīng)的優(yōu)化，現(xiàn)場(chǎng)防水安裝的施工時(shí)間不會(huì)增加，屋面蓋板在工廠加工期間加入相應(yīng)的加裝工藝，工廠加工難度加大，加工工期延長(zhǎng)可以通過(guò)增加加工廠數(shù)量彌補(bǔ)，從而使總工期不會(huì)在工廠加工區(qū)間被拖延。采用全站儀測(cè)量、BIM預(yù)拼裝、構(gòu)件編號(hào)、深化圖指導(dǎo)等手段，減少工廠加工時(shí)間，優(yōu)化了集裝箱細(xì)部尺寸，提高了現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)安裝的精度，施工場(chǎng)地的空間得到了進(jìn)一步優(yōu)化。采用加設(shè)坡屋面蓋板的構(gòu)造形式進(jìn)行防水，使集裝箱體的外部的防水效果得到明顯提升，屋面積水的問(wèn)題可基本解決。雙層屋面的形式也增加建筑物頂部的防水層數(shù)，剛?cè)岵?jì)的多層復(fù)合式防水空間形成。使應(yīng)急快速建筑在各類極端天氣下產(chǎn)生漏水現(xiàn)象的可能性極大地降低。

通過(guò)上述優(yōu)化優(yōu)化屋面防水構(gòu)造形式，即使集裝箱體輕鋼結(jié)構(gòu)本體構(gòu)造簡(jiǎn)易，也能大大減少應(yīng)急公共建筑的漏水現(xiàn)象。從而使應(yīng)急建筑物的后期使用功能和使用時(shí)間得到提升與保障。

參考文獻(xiàn)

［1］ 張勤，李三亞，王娜，等.一種鋼結(jié)構(gòu)榫卯連接件的制作方法［R］. 建筑材料工具的制造及其制品處理技術(shù)， 2017. 1-3.

［2］ 吳磊.武漢城建局回應(yīng)“網(wǎng)傳火神山醫(yī)院漏水”：是雷神山尚未交付使用的病區(qū)［N/OL］.觀察者網(wǎng)，2020.2-6.https：//www.guancha.cn/politics/2020-02-15 S36533.shtm/