住宅產(chǎn)業(yè)化PC 技術(shù)的關(guān)鍵問(wèn)題研究

姚燕雅

(無(wú)錫城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇無(wú)錫 214063)

1 概述

傳統(tǒng)方式生產(chǎn)的住宅存在能耗高、物耗高、污染高的“三高”問(wèn)題，導(dǎo)致建筑生產(chǎn)、使用能耗占全社會(huì)總能耗的28%，并預(yù)計(jì)在2030年達(dá)到40%。因此，低碳建筑是降低碳排放的重要戰(zhàn)略決策，而住宅產(chǎn)業(yè)化是低碳建筑的重要方式之一。所謂住宅產(chǎn)業(yè)化也稱住宅工業(yè)化，是指用工業(yè)化生產(chǎn)的方式來(lái)建造住宅，具體地說(shuō)，即標(biāo)準(zhǔn)化、通用化設(shè)計(jì)住宅，工廠化、部品化生產(chǎn)住宅，現(xiàn)場(chǎng)組織安裝住宅。它具有住宅質(zhì)量穩(wěn)定、建造快、建筑垃圾少等優(yōu)勢(shì)，其核心價(jià)值為綠色建筑和可持續(xù)發(fā)展。在我國(guó)，推行住宅產(chǎn)業(yè)化不僅是住宅發(fā)展的必然趨勢(shì)，也是解決國(guó)內(nèi)目前住宅建造水平低下和人口劇增問(wèn)題的必然選擇。從當(dāng)前實(shí)踐來(lái)看，預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)(簡(jiǎn)稱PC)住宅將引領(lǐng)我國(guó)住宅產(chǎn)業(yè)化推廣的主流。

回顧住宅產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展歷程，日本、美國(guó)、加拿大和澳大利亞等國(guó)家都是建立在住宅工業(yè)化基礎(chǔ)之上，伴隨著建筑市場(chǎng)的發(fā)育逐漸成熟的。其住宅部品和構(gòu)件生產(chǎn)的社會(huì)化程度很高，基本實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，居民可以根據(jù)住宅供應(yīng)商提供的產(chǎn)品目錄，進(jìn)行菜單式住宅形式選擇、委托專業(yè)承包商建設(shè)，建造速度快、質(zhì)量高、性能好。我國(guó)住宅產(chǎn)業(yè)化發(fā)展起步于20世紀(jì)60年代末70年代初，在1968年至1978年十年期間，掀起了一場(chǎng)全國(guó)范圍的建筑工業(yè)化運(yùn)動(dòng)，從而進(jìn)入了啟動(dòng)發(fā)展的黃金時(shí)期，但后來(lái)的發(fā)展直到現(xiàn)在甚是緩慢，其制約因素有很多，下面就住宅產(chǎn)業(yè)化的全過(guò)程來(lái)分析中國(guó)住宅產(chǎn)業(yè)化PC技術(shù)的關(guān)鍵問(wèn)題。

2 設(shè)計(jì)階段

設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)一幢大樓，除整體造型和色彩外，還要講究大樓的整體穩(wěn)定性，節(jié)能環(huán)保性，以及施工的可操作性等等。對(duì)于住宅產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展，設(shè)計(jì)是一個(gè)龍頭，設(shè)計(jì)院一定要提前介入，來(lái)整合外部資源，互相咬合，才能促進(jìn)實(shí)現(xiàn)住宅產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)觀念、方法和組織形式需要更新和轉(zhuǎn)變。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法是通過(guò)計(jì)算來(lái)確定構(gòu)件的形狀、大小和位置，裝修也是二次裝修為主，而一旦住宅工業(yè)化生產(chǎn)以后，就要求設(shè)計(jì)師全面了解產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)的技術(shù)特征，甚至是重要的產(chǎn)品參數(shù)和生產(chǎn)工藝流程等。設(shè)計(jì)工作的重點(diǎn)為:1)對(duì)建筑設(shè)計(jì)各領(lǐng)域的發(fā)展和完善，使得建筑產(chǎn)品體系化、系列化;2)對(duì)技術(shù)和產(chǎn)品進(jìn)行集成和優(yōu)化組合，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行產(chǎn)業(yè)鏈的全過(guò)程控制;3)對(duì)研發(fā)和生產(chǎn)提出目標(biāo)和要求，對(duì)新技術(shù)、新產(chǎn)品和新方法進(jìn)行應(yīng)用和推廣。目前的工程設(shè)計(jì)組織方式是不適合產(chǎn)業(yè)化要求的。

以工程中常用的裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)為例，其基礎(chǔ)性研究包括功能設(shè)計(jì)、連接采用的形式、節(jié)點(diǎn)防水，特別是在高烈度地震區(qū)的抗震性能研究，明顯滯后于工程建設(shè)的快速發(fā)展。面對(duì)住宅產(chǎn)業(yè)化對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和建筑體系多樣化的要求，其結(jié)構(gòu)形式也應(yīng)該更加多樣化、更加豐富，以滿足不斷快速增長(zhǎng)的社會(huì)要求;另外，其保溫性能也值得深入研究。保溫材料強(qiáng)度較低，其耐久性通常也要低于鋼筋混凝土材料，但由于是整體澆筑，在更換和更新上必將帶來(lái)較大的困難等等一系列問(wèn)題，這都要求設(shè)計(jì)師應(yīng)該以全新的理念和思路投入到住宅產(chǎn)業(yè)化設(shè)計(jì)過(guò)程中去。

3 生產(chǎn)階段

PC構(gòu)件，是一種工廠化生產(chǎn)的產(chǎn)品。到目前為止，其種類還無(wú)法滿足不同顧客從基礎(chǔ)工程、主體工程、砌筑工程、屋面工程、裝飾工程直到建筑設(shè)備工程等階段提出的個(gè)性化要求。另外，PC構(gòu)件的尺寸及外觀質(zhì)量的精度控制要求非常高，而且一般集多種功能于一身，在預(yù)制過(guò)程中集成了窗框、裝飾面磚、保溫等功能性材料和部件，因此在生產(chǎn)過(guò)程中如何進(jìn)行保護(hù)也成了一個(gè)重要問(wèn)題。

PC構(gòu)件模具，整個(gè)結(jié)構(gòu)體系一般由底模、外側(cè)模、內(nèi)側(cè)模、端模、窗模、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和定位機(jī)構(gòu)等組成。為了適應(yīng)混凝土的澆筑和構(gòu)件吊裝，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮選擇合適的平躺、反澆、豎向或橫向澆筑形式的結(jié)構(gòu)。而模具制作加工工序可概括為開(kāi)料、制成零料、拼裝成模。高精度模具的長(zhǎng)、寬、高、扭曲、表面凹凸、對(duì)角線誤差、預(yù)埋件位置、側(cè)向扭度的尺寸偏差指標(biāo)基本均在2 mm以內(nèi)，可見(jiàn)對(duì)模具提出了很高的要求(見(jiàn)圖1)。

圖1 PC構(gòu)件的生產(chǎn)

PC構(gòu)件由于現(xiàn)場(chǎng)裝配需要而不得不預(yù)先設(shè)置很多連接件，這些連接件俗稱預(yù)埋件。通常PC墻板的預(yù)埋件種類有墻板與墻板、墻板與柱、墻板與橫梁之間連接的連接件、安裝時(shí)調(diào)節(jié)整板上下高度及垂直度的連接件和臨時(shí)固定的連接件，以及為避免二次裝修需要預(yù)先埋設(shè)的廚房和空調(diào)設(shè)備等的預(yù)留孔及部分預(yù)埋的電器線路等部件。這些連接件、預(yù)留孔和線路部件都要求在預(yù)制墻板中精確定位，這又給工業(yè)化生產(chǎn)部品提出了新的要求。目前常用的預(yù)埋件定位方式有兩種，對(duì)于預(yù)埋件與模板面直接接觸的，預(yù)埋件的固定定位可以采用在模板上打孔采用螺栓精確定位的方法;若兩者沒(méi)有直接接觸，則可采用定位架的方式定位(見(jiàn)圖2)。

除了預(yù)埋件需要精確定位以外，面磚也要求定位準(zhǔn)確，以達(dá)到線條流暢、美觀的效果，除此之外，還可與混凝土整體成型，使面磚與混凝土粘結(jié)更牢固，從而可避免因面磚脫落問(wèn)題引起的各種安全事故。在制作過(guò)程中，可用膠帶將面磚固定于模具底部，然后將預(yù)先制作好的鋼筋骨架放置到模具中預(yù)定的位置，澆筑混凝土。相對(duì)于現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，能夠有效改善鋼筋的綁扎難度，提高鋼筋的整體性能(見(jiàn)圖3)。

圖2 PC構(gòu)件定位

圖3 PC構(gòu)件的制作

總之，目前PC構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化程度還比較低，構(gòu)件的使用范圍很有限，模具的通用性也不高，造成了很大的浪費(fèi)。預(yù)埋件位置和數(shù)量也不盡合理準(zhǔn)確，以上生產(chǎn)過(guò)程中的種種問(wèn)題都有待進(jìn)一步提高。

4 施工階段

PC構(gòu)件制成以后，運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)投入使用，首先遇到的問(wèn)題就是吊裝和堆放，機(jī)械的起吊能力、吊裝范圍、就位要求是否滿足要求，堆放方法是否妥當(dāng)將直接影響構(gòu)件質(zhì)量，破壞程度較高則無(wú)法使用，因而必須對(duì)PC構(gòu)件的吊裝、就位以及堆放問(wèn)題做深入研究。此外，構(gòu)件吊裝就位以后，如何進(jìn)行節(jié)點(diǎn)連接，采用剛性還是柔性，如何提高其抗震性能又是一個(gè)技術(shù)難題(見(jiàn)圖4)。

圖4 PC構(gòu)件的吊裝

5 結(jié)語(yǔ)

PC結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和施工全過(guò)程中，還存在著很多問(wèn)題，導(dǎo)致住宅產(chǎn)業(yè)化發(fā)展程度不高。房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)企業(yè)、設(shè)計(jì)單位、生產(chǎn)和施工單位等作為住宅產(chǎn)業(yè)化的主導(dǎo)者和參與者，在產(chǎn)業(yè)鏈中各個(gè)環(huán)節(jié)的緊密聯(lián)系和協(xié)同一致程度還不夠，對(duì)于實(shí)用技術(shù)和產(chǎn)(部)品的研究開(kāi)發(fā)較多，而對(duì)諸如符合產(chǎn)業(yè)化原則的住宅建筑體系、技術(shù)和產(chǎn)品集成方法等基礎(chǔ)性、關(guān)鍵性內(nèi)容研究甚少。這在很大程度上影響了住宅產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展方向和速度。如何發(fā)展集研究、開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、建造、營(yíng)銷(xiāo)等環(huán)節(jié)于一體的住宅產(chǎn)業(yè)化集團(tuán)是一個(gè)導(dǎo)向，也是當(dāng)前住宅產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的迫切需要。而這些都需要政府的政策導(dǎo)向，通過(guò)立法、制定相關(guān)的政策為住宅產(chǎn)業(yè)化提供法律、技術(shù)政策等方面的大力支持。各方面共同努力，才能使中國(guó)的住宅產(chǎn)業(yè)化發(fā)展大步向前進(jìn)。

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