裝配式建筑技術(shù)研討

趙麗霞　尹峰杰　付敏　閆文飆　李濤

摘 要：本文從裝配式建筑嚴(yán)格的定義闡述了評(píng)定為裝配式建筑的條件，以及裝配式建筑的評(píng)定等級(jí)。并根據(jù)裝配式建筑的建造結(jié)構(gòu)將裝配式建筑進(jìn)行分類，詳細(xì)介紹了各類裝配式建筑的建筑構(gòu)造以及其優(yōu)缺點(diǎn)，最后對(duì)裝配式建筑的發(fā)展現(xiàn)狀做了概述。

關(guān)鍵詞：裝配式建筑；定義；種類；特點(diǎn)；發(fā)展現(xiàn)狀

中圖分類號(hào)：TU22 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）07-0075-02

目前裝配式建筑在全國(guó)范圍內(nèi)廣泛推廣，各地政府出臺(tái)不同的鼓勵(lì)政策，使得大家紛紛踴躍建造裝配式建筑。那怎樣才能評(píng)定為裝配式建筑以及裝配式建筑的建造形式，成為當(dāng)今大家困惑的難題。為此我們對(duì)裝配式建筑從嚴(yán)格的定義以及裝配式建筑特點(diǎn)、種類等方面進(jìn)行了一系列的規(guī)范性探討。

1 裝配式建筑定義

裝配式建筑是指建筑的部分或全部構(gòu)件在工廠預(yù)制完成，然后運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)，將構(gòu)件通過(guò)可靠的連接方式組裝而建成的建筑。根據(jù)《裝配式建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（征求意見稿）》規(guī)定，單體建筑需滿足下列條件，才能被評(píng)定為裝配式建筑：

（1）柱、支撐、承重墻、延性墻板等豎向承重構(gòu)件主要采用混凝土材料時(shí)，預(yù)制部品部件的應(yīng)用比例不應(yīng)低于50%；（2）柱、支撐、承重墻、延性墻板等豎向承重構(gòu)件主要采用金屬材料、木材及非水泥基復(fù)合材料時(shí)，豎向構(gòu)件應(yīng)全部采用預(yù)制部品部件；（3）樓（屋）蓋構(gòu)件中預(yù)制部品部件的應(yīng)用比例不應(yīng)低于70%；（4）外圍護(hù)墻采用非砌筑類型墻體的應(yīng)用比例不應(yīng)低于80%；（5）內(nèi)隔墻采用非砌筑類型墻體的應(yīng)用比例不應(yīng)低于50%；（6）采用全裝修。裝配式建筑評(píng)價(jià)結(jié)果應(yīng)劃分為A級(jí)、AA級(jí)、AAA級(jí)，并應(yīng)符合幾列規(guī)定：1）裝配率達(dá)到60%～75%時(shí)，評(píng)價(jià)為A級(jí)裝配式建筑；2）裝配率達(dá)到76%～90%時(shí)，評(píng)價(jià)為AA級(jí)裝配式建筑3）裝配率達(dá)到91%及以上時(shí)，評(píng)價(jià)為AAA級(jí)裝配式建筑。

以上定義僅為《裝配式建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》征求意見稿，目前建設(shè)部仍在根據(jù)各地裝配式建造情況不斷完善裝配式定義標(biāo)準(zhǔn)。

2 裝配式建筑種類

裝配式建筑按建造結(jié)構(gòu)分為裝配式混凝土建筑、裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑、裝配式木結(jié)構(gòu)建筑及各類裝配式組合結(jié)構(gòu)建筑等，目前占比最大的是裝配式混凝土結(jié)構(gòu)[1]。

2.1 裝配式混凝土建筑

是在傳統(tǒng)混凝土建筑基礎(chǔ)上，部分構(gòu)件提前預(yù)制，采用“等同現(xiàn)澆”的設(shè)計(jì)與建造方式。由預(yù)制混凝土構(gòu)件或部件通過(guò)鋼筋，連接件或施加預(yù)應(yīng)力加以連接并現(xiàn)場(chǎng)澆筑混凝土而形成整體的結(jié)構(gòu)。按當(dāng)前行業(yè)內(nèi)成熟的設(shè)計(jì)和施工方法，水平構(gòu)件采用疊合式構(gòu)件，豎向構(gòu)件采用PC+現(xiàn)澆，節(jié)點(diǎn)區(qū)采用現(xiàn)澆，結(jié)構(gòu)體系視為整體式結(jié)構(gòu)體系，可符合抗震要求。主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件包括：預(yù)制外承重墻、內(nèi)承重墻、柱、梁、樓板、樓梯、空調(diào)板、陽(yáng)臺(tái)等；圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件包括：預(yù)制外掛墻板、凸窗、女兒墻等。裝配式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)分為裝配整體式框架結(jié)構(gòu)和裝配整體式剪力墻體系。裝配整體式框架結(jié)構(gòu)體系又分為裝配整體式純框架結(jié)構(gòu)體系和裝配整體式框架+現(xiàn)澆剪力墻（現(xiàn)澆核心筒）體系。裝配式混凝土結(jié)構(gòu)體系相比傳統(tǒng)混凝土體系有以下特點(diǎn)：

（1）通過(guò)建筑工業(yè)化大數(shù)據(jù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)建筑全流程的自動(dòng)化管理。（2）預(yù)制工廠柔性流水線，速度快，精度高。外飾面與結(jié)構(gòu)和保溫在工廠一次性成型，經(jīng)久耐用，抗?jié)B防漏，保溫隔熱，降噪效果更好，質(zhì)量更有保障。（3）施工裝配化使產(chǎn)業(yè)工人代替農(nóng)民工，用人更少，現(xiàn)場(chǎng)只需控制節(jié)點(diǎn)部位，對(duì)工人更好管理。大量節(jié)水和減少建筑垃圾、揚(yáng)塵和噪音，耗材更少，減少浪費(fèi)，低碳環(huán)保。（4）工裝模具體系取消了木工和泥工，操作更簡(jiǎn)單，平整度更好，陰角陽(yáng)角挺直，模板用量少，效率更高；（5）工程生產(chǎn)墻板，表面光潔，無(wú)需抹灰，后端工作量極大減少。（6）采取裝修部品化，大大縮短施工周期，精裝與主體同步，避免二次污染和浪費(fèi)。

2.2 裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑

裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑以其采用的鋼結(jié)構(gòu)形式作為建筑體系分類的依據(jù)，通常所說(shuō)的裝配式鋼結(jié)構(gòu)是指以工廠生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)鋼型材構(gòu)件作為承重骨架，以新型輕質(zhì)、保溫、隔熱、高強(qiáng)的墻體材料作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)而構(gòu)成的建筑。鋼結(jié)構(gòu)住宅與傳統(tǒng)的建筑形式相比，具有以下的一些特點(diǎn)[2]：

（1）重量輕、強(qiáng)度高。由于應(yīng)用鋼材作承重結(jié)構(gòu)，用新型建筑材料作圍護(hù)結(jié)構(gòu)，一般用鋼結(jié)構(gòu)建造的建筑重量是鋼筋混凝土住宅的二分之一左右，減小了房屋自重，從而降低了基礎(chǔ)工程造價(jià)。由于豎向受力構(gòu)件所占的建筑面積相對(duì)較小，因而可以增加建筑的使用面積。同時(shí)由于鋼結(jié)構(gòu)建筑采用了大開間、大進(jìn)深的柱網(wǎng)，提供了可以靈活分隔的大空間，能滿足不同需求。（2）工業(yè)化程度高，符合產(chǎn)業(yè)化要求。鋼結(jié)構(gòu)建筑的結(jié)構(gòu)構(gòu)件大多在工廠制作，安裝方便，適宜大批量生產(chǎn)，這改變了傳統(tǒng)的建筑建造方式，實(shí)現(xiàn)了從“建造房屋”到“制造房屋”的轉(zhuǎn)變。促進(jìn)了建筑產(chǎn)業(yè)從粗放型到集約型的轉(zhuǎn)變，同時(shí)促進(jìn)了生產(chǎn)力的發(fā)展。（3）施工周期短。一般三、四天就可以建一層，快的只需一兩天。鋼結(jié)構(gòu)建筑體系大多在工廠制作，在現(xiàn)場(chǎng)安裝，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)量大為減少，因此施工周期可以大大縮短，施工中產(chǎn)生的噪音和揚(yáng)塵、以及現(xiàn)場(chǎng)資源消耗和各項(xiàng)現(xiàn)場(chǎng)費(fèi)用都相應(yīng)減少。與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，一般可縮短工期二分之一，提前發(fā)揮投資效益，加快了資金周轉(zhuǎn)，降低建設(shè)成本3%-5%。（4）抗震性能好。由于鋼材是彈性變形材料，因此能大大提高建筑的安全可靠性。鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、延性好、自重輕，可以大大改善結(jié)構(gòu)的受力性能，尤其是抗震性能。從國(guó)內(nèi)外震后情況來(lái)看，鋼結(jié)構(gòu)建筑倒塌數(shù)量很少。（5）符合建筑節(jié)能發(fā)展方向。用鋼材作框架，保溫墻板作圍護(hù)結(jié)構(gòu)，可替代粘土磚，減少了水泥、砂、石、石灰的用量，減輕了對(duì)不可再生資源的破壞。現(xiàn)場(chǎng)濕法施工減少，施工環(huán)境較好。同時(shí)，鋼材可以回收再利用，建造和拆除時(shí)對(duì)環(huán)境污染小，其節(jié)能指標(biāo)可達(dá)50%以上，屬于綠色環(huán)保建筑體系。

盡管鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑有諸多優(yōu)點(diǎn)，但我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展仍面臨很多問(wèn)題：（1）尚未完全實(shí)現(xiàn)工業(yè)化建造：傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)體系現(xiàn)場(chǎng)焊接量較大，人工成本仍較高；（2）圍護(hù)系統(tǒng)不完善：三板與結(jié)構(gòu)體系的配合需要改進(jìn)，以提升使用性能；（3）體系合理性有待改進(jìn)：構(gòu)件外凸影響美觀和使用；（4）防火和振動(dòng)舒適度問(wèn)題未解決：防火成本高，樓面振動(dòng)影響人居舒適度；（5）抗震設(shè)計(jì)理念有待提升：墻體與結(jié)構(gòu)的剛性連接不利于損傷控制和震后修復(fù)更換。（6）尚未形成規(guī)模：體系完善程度、市場(chǎng)認(rèn)可程度需要進(jìn)一步提升；（7）產(chǎn)業(yè)鏈尚不完整：配套的標(biāo)準(zhǔn)化部品、關(guān)鍵連接件成本較高；（8）專業(yè)化隊(duì)伍尚未完全建立：缺乏集研發(fā)、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維一體化的住宅建筑產(chǎn)品供應(yīng)商；（9）裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)、建造和認(rèn)證體系未建立：標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范多基于傳統(tǒng)體系。目前應(yīng)用較多的鋼結(jié)構(gòu)建筑體系有：鋼框架結(jié)構(gòu)體系、鋼管束框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系、鋼框架-支撐結(jié)構(gòu)體系、鋼框架-核心筒結(jié)構(gòu)體系、輕鋼龍骨住宅體系。

2.3 裝配式木結(jié)構(gòu)建筑

裝配式木結(jié)構(gòu)建筑在設(shè)計(jì)、材料再生、低碳、居住的舒適性、節(jié)能、抗震等方面，都達(dá)到了住宅的最高水準(zhǔn)。裝配式木結(jié)構(gòu)分為如三種：（1）輕型木結(jié)構(gòu)：板式結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，施工無(wú)需大型機(jī)械，抗震性能好；但通常木構(gòu)件不外露；（2）重型木結(jié)構(gòu)：大跨結(jié)構(gòu) 造型豐富，構(gòu)件預(yù)制需較高精度；木構(gòu)件外露，給人以親近自然的美感；（3）木混合結(jié)構(gòu)：向多高層發(fā)展 發(fā)揮不同建筑材料優(yōu)勢(shì)，結(jié)構(gòu)形式新穎，預(yù)制化程度高。

除了具備裝配式混凝土結(jié)構(gòu)綠色環(huán)保的特點(diǎn)外，同時(shí)由于其材質(zhì)的特殊性，存在有一些優(yōu)點(diǎn)：（1）建造過(guò)程由木工（干作業(yè)）完成，施工誤差小、精度高，施工現(xiàn)場(chǎng)污染小；（2）木結(jié)構(gòu)采用六面體“箱式”結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理，在抗擊外力時(shí)具有超強(qiáng)的穩(wěn)定性，所以，其具有突出的抗地震性能；（3）由于木材自身重量輕的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)基本為大梁與樓面混為一體，能提供使用的方便性最大化，得房率高，空間布局靈活，適合定制式住宅；（4）結(jié)構(gòu)用材為木材，具有配套材料和部件的技術(shù)合理性強(qiáng)、產(chǎn)業(yè)化程度高及施工工藝先進(jìn)等特點(diǎn)，因而在透氣性、無(wú)線信號(hào)及磁場(chǎng)穿透性、翻新、置換和改造等優(yōu)越性；（5）碳放量最低，最具節(jié)能環(huán)保性；（6）由于木材具有極大的熱阻，抗擊熱沖擊的性能很好，不會(huì)出現(xiàn)冷熱橋現(xiàn)象，隔熱效果好，運(yùn)營(yíng)能耗低；（7）內(nèi)墻采用的石膏板，石膏板具有儲(chǔ)水、釋水特性，室內(nèi)空氣潮濕時(shí)以結(jié)晶水的形式吸收空氣中的水分，當(dāng)室內(nèi)空氣干燥時(shí)就釋放一些結(jié)晶水濕潤(rùn)空氣。材料天然地起到調(diào)節(jié)濕度的效果，加之門窗良好的密閉性，以起到極好的防潮和隔音效果，舒適度高；（8）產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)最大限度地減少在工地的操作和施工，現(xiàn)場(chǎng)工作量少，主要是組裝，施工簡(jiǎn)單，基本避免濕作業(yè)。施工周期大大縮短。（9）木材來(lái)自天然，對(duì)環(huán)境沒(méi)有二次污染，有利于保護(hù)環(huán)境，對(duì)居住者來(lái)說(shuō)是一種健康和舒適的綠色建筑；（10）將有利于速生豐產(chǎn)用材林的快速發(fā)展，有利于建材企業(yè)原料的供應(yīng)，又有益于生態(tài)建設(shè)的發(fā)展。

木結(jié)構(gòu)建筑存在的不利因素方面：（1）木材是非勻質(zhì)材料，不可避免地含有木節(jié)、斜紋、裂紋、腐朽及眼等缺陷，加之木材的徐變特性，使木材的實(shí)際強(qiáng)度比標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度低，修建的房屋高度有限。一般不操過(guò)三層。（2）在長(zhǎng)期潮濕的環(huán)境里，木構(gòu)件易受木腐菌侵害，維護(hù)費(fèi)用較高。（3）木材易燃，防火要求更高，不適合高密度的建筑。（4）木材易被蟲蛀，尤其是四川地區(qū)白蟻嚴(yán)重，處理不當(dāng)損失慘重。（5）森林覆蓋率低，國(guó)內(nèi)材料匱乏，導(dǎo)致成本下降困難。

3 裝配式建筑發(fā)展現(xiàn)狀

目前我國(guó)裝配式建筑產(chǎn)業(yè)還處于初級(jí)起步階段，面臨的現(xiàn)狀：（1）構(gòu)件廠：裝配式建筑投入門檻較高，需要較強(qiáng)的技術(shù)、人才、資金投入，因此許多中小企業(yè)舉步維艱。加上我國(guó)構(gòu)件通用化程度太低，每個(gè)開發(fā)項(xiàng)目的平面布局、空間尺度和建筑造型都個(gè)性十足，建筑師在設(shè)計(jì)階段很少、甚至根本不考慮預(yù)制構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化和通用化問(wèn)題，等到完成施工圖設(shè)計(jì)之后，再拿到工廠進(jìn)行二次設(shè)計(jì)，拆解成預(yù)制構(gòu)件加工圖，然后下到車間開模并進(jìn)行構(gòu)件生產(chǎn)。在這個(gè)過(guò)程中，預(yù)制構(gòu)件廠完全處于被動(dòng)狀態(tài)。所有的預(yù)制構(gòu)件都是專用的和非標(biāo)的，造成模板等的浪費(fèi)。（2）建設(shè)單位：受工程造價(jià)、技術(shù)成熟度、運(yùn)輸、工人施工技術(shù)水平等因素影響，即使有政策鼓勵(lì)，建設(shè)單位仍很少采用。

4 結(jié)語(yǔ)

項(xiàng)目是否采用裝配式結(jié)構(gòu)應(yīng)綜合考慮交通運(yùn)輸情況、項(xiàng)目所在地裝配式加工廠的加工生產(chǎn)能力、項(xiàng)目造價(jià)、工期的要求。對(duì)于費(fèi)用的對(duì)比裝配式結(jié)構(gòu)施工可以節(jié)省腳手架費(fèi)用、部分模板的費(fèi)用、抹灰的費(fèi)用。裝配式建筑可以縮短工期，但同時(shí)增加了運(yùn)輸費(fèi)以及吊裝費(fèi)等，鋼結(jié)構(gòu)增加焊接費(fèi)及焊接設(shè)備、工具等費(fèi)用。成本分析時(shí)應(yīng)該綜合考慮并進(jìn)行對(duì)比。對(duì)于一些大跨度車間、管涵、室外排水檢查井、排水溝、住宅樓的樓梯間、陽(yáng)臺(tái)、小區(qū)的路沿石、施工臨時(shí)道路等可以優(yōu)先采用裝配式結(jié)構(gòu)，施工速度快、質(zhì)量好且美觀，對(duì)于整體裝配式建筑應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行綜合成本對(duì)比后予以選擇決定。

參考文獻(xiàn)

[1]關(guān)晶.淺談裝配式建筑發(fā)展與特點(diǎn)[J].裝飾裝修天地，2017，（3）：71.

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