裝配式混凝土住宅建筑應(yīng)用初探以黔東南州為例

全宏旭

1.黔東南州建筑情況簡介

黔東南州位于貴州省東南部，當(dāng)?shù)氐牡跄_樓、鼓樓、花橋和民居等民族木構(gòu)建筑具有鮮明民族特色和藝術(shù)價(jià)值，50 戶以上自然村寨超過2000 多個(gè)。黔東南建筑行業(yè)經(jīng)過近30 年的快速發(fā)展后，向高質(zhì)量發(fā)展轉(zhuǎn)型，在全面實(shí)施鄉(xiāng)村振興、大數(shù)據(jù)、大生態(tài)三大戰(zhàn)略行動(dòng)，大力推動(dòng)新型工業(yè)化、新型城鎮(zhèn)化的背景下，傳統(tǒng)現(xiàn)澆等建筑生產(chǎn)方式已明顯不適應(yīng)綠色發(fā)展的趨勢，根據(jù)貴州省政府辦公廳下發(fā)關(guān)于發(fā)展裝配式建筑實(shí)施意見，到2025 年底全省裝配式建筑占新建建筑面積比例要達(dá)到30%，黔東南州主推裝配式木結(jié)構(gòu)建筑，而裝配式木結(jié)構(gòu)住宅建筑在防火工藝、城市適用性等方面還存在一定的不足。契合黔東南城鄉(xiāng)發(fā)展及資源差異，提高經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益，引入裝配式混凝土住宅建筑，具有現(xiàn)實(shí)意義。

2.傳統(tǒng)住宅建筑存在的問題

2.1 木構(gòu)住宅建筑

木構(gòu)住宅在防火方面具有天然的弱勢。據(jù)數(shù)據(jù)顯示，黔東南年平均日照1048h～1306h，年平均氣溫14.6℃～18.5℃[1]，而黔東南又被稱為“百節(jié)之鄉(xiāng)”，各種傳統(tǒng)節(jié)日、民族節(jié)日非常隆重，比如清明節(jié)、火把節(jié)等，在木構(gòu)住宅生火做飯是居民長久以來的習(xí)慣，使用明火等原因造成火災(zāi)的事故不計(jì)其數(shù)，僅2010 年以來，農(nóng)村發(fā)生村寨火災(zāi)800 余起，2010 年以來年均火災(zāi)事故超過200 起，對(duì)木材進(jìn)行防火技術(shù)處理則增加住宅建造成本，受歷史、文化、技術(shù)等各方面影響，木構(gòu)住宅建筑在防火技術(shù)方面存在短板。

木構(gòu)住宅在防腐、防蟲和耐久性方面技術(shù)尚不夠成熟。黔東南氣候濕潤，降水充沛，年平均相對(duì)濕度在78%～83%，年降水量1010mm～1367mm，暴雨、濃霧時(shí)常發(fā)生，導(dǎo)致木材容易腐朽，進(jìn)而影響木構(gòu)建筑的耐久性，而木材一般需經(jīng)處理使含水率達(dá)8%～12%才不利于真菌生長，以達(dá)到防腐目的，也有使用生桐油、油漆等進(jìn)行技術(shù)處理，防止蟲蛀，減少開裂，天然木料經(jīng)過防蟲、防腐等處理后，也會(huì)使房屋生產(chǎn)成本提高。

木構(gòu)住宅建筑使用功能方面有待提升。傳統(tǒng)木構(gòu)住宅使用的木材地板和墻板，厚度一般為1.5cm～2.5cm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于混凝土結(jié)構(gòu)建筑的墻、板，此外木材由管狀細(xì)胞整齊排列組成，里面包含大量的空隙，并被空氣填滿，加上木材具有彈性，使木材的傳聲性非常好，所以木構(gòu)住宅的隔音效果不是十分理想。由于目前樹徑大、質(zhì)地優(yōu)良的木材十分稀少，由天然木材制成的簡支梁跨度一般很難超過10m，限制了建筑空間的擴(kuò)展，木構(gòu)建筑梁柱節(jié)點(diǎn)一般為卯榫結(jié)構(gòu)，在長時(shí)間使用后，會(huì)發(fā)生變形松動(dòng)，甚至造成房屋傾斜，此外相同厚度木材每平方米能承受的重量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，這對(duì)于人們追求舒適寬敞的建筑空間來說是一項(xiàng)挑戰(zhàn)，從而導(dǎo)致實(shí)用性大打折扣。

木構(gòu)住宅對(duì)城市的適用性較差。近年，黔東南外出務(wù)工人口多，人口出現(xiàn)向縣城、市區(qū)集聚的趨勢，而城市及周邊土地稀缺，高層建筑成為有效解決城市空間拓展的手段，受限于木材本身的物理、力學(xué)、化學(xué)等特點(diǎn)，木構(gòu)住宅不適用于城市全面推廣使用，木構(gòu)建筑還存在不易清潔、變色、保養(yǎng)維護(hù)麻煩等問題。近年，大多數(shù)新建農(nóng)村、鄉(xiāng)鎮(zhèn)住宅，普遍采用磚木結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，多數(shù)返鄉(xiāng)建房的居民以修建磚房為榮，縣城及市區(qū)的房屋建筑基本為現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，由此也可以看出人們更傾向于居住鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑。

2.2 現(xiàn)澆住宅建筑

（1）施工噪聲等污染難以避免?，F(xiàn)澆鋼筋混凝土建筑施工過程中，混凝土澆筑、振搗，模板加工、支設(shè)、拆除，鋼筋加工等不可避免地會(huì)產(chǎn)生超過70dB的噪聲，這些噪聲具有突發(fā)性、沖擊性、不連續(xù)性等特點(diǎn)，容易影響周圍居民的正常生活，尤其是對(duì)一些老年人和嬰幼兒影響較大。施工過程中如混凝土養(yǎng)護(hù)等產(chǎn)生的廢水和生活污水較多，水中的污染物如TN 等往往嚴(yán)重超標(biāo)，而這些廢水一般未經(jīng)處理而排放，造成水體污染。施工過程中還會(huì)因?yàn)槠鲋魤?、搬運(yùn)水泥、機(jī)械使用等產(chǎn)生粉塵，粉塵會(huì)隨風(fēng)飄散在周圍環(huán)境中，使工地周圍建筑、商店、人群不同程度地受到影響。

（2）施工周期長?，F(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑施工受到養(yǎng)護(hù)時(shí)間的影響非常大，一般結(jié)構(gòu)需要1d～2d 拆模，主梁一般3d～5d 才能拆模，有的結(jié)構(gòu)甚至5d以上，一棟30 層的建筑大約需要2 年工期。另外現(xiàn)澆施工會(huì)受到其它方面的影響，例如黔東南市區(qū)一般禁止在中午12點(diǎn)～14 點(diǎn)和晚22 點(diǎn)～次日6 點(diǎn)進(jìn)行產(chǎn)生環(huán)境噪聲污染的建筑施工作業(yè)，高、中考前15 日內(nèi)和其它特殊公務(wù)活動(dòng)期間也可能會(huì)暫停施工作業(yè)，現(xiàn)澆方式生產(chǎn)住宅建筑由于施工技術(shù)的限制導(dǎo)致施工周期較長，這是難以避免的。

（3）產(chǎn)生的建筑垃圾多。傳統(tǒng)現(xiàn)澆住宅建筑生產(chǎn)過程中，較多使用一次性木模板，木模板在加工使用后，并且拆除容易損壞，一般不能重復(fù)利用。使用的竹木和鋼管腳手架也容易損壞報(bào)廢，澆筑梁、柱、板、墻過程也容易產(chǎn)生廢混凝土，砌筑過程往往容易留下廢磚、廢水泥漿等等，另外，裝飾裝修同樣會(huì)產(chǎn)生廢塑料、廢棄管道、廢棄地磚、廢棄涂料等等，現(xiàn)澆住宅建筑生產(chǎn)不可避免地會(huì)產(chǎn)生各種各樣的建筑垃圾，容易造成土壤破壞、占用土地等環(huán)境污染，隨意堆放也容易產(chǎn)生安全隱患。

（4）協(xié)調(diào)管理任務(wù)重?，F(xiàn)澆住宅建筑生產(chǎn)過程中，一般建筑材料都由施工單位或建設(shè)單位購買，運(yùn)輸?shù)焦さ睾?，再進(jìn)行加工使用，而建筑工地涉及的建筑材料多種多樣，包括水泥、混凝土、砂、木材、模板、鋼筋、磚、防水卷材、瀝青、鋼管腳手架、安全網(wǎng)、管材、電線等等，購買這些材料需要花費(fèi)巨大的精力進(jìn)行議價(jià)、簽合同、運(yùn)輸、付款、存放等，此類事務(wù)無疑需要占用大量的人力資源去處理協(xié)調(diào)管理，若管理經(jīng)驗(yàn)不足，還會(huì)造成材料浪費(fèi)、訴訟纏身等不利影響。

3.裝配式混凝土住宅建筑的優(yōu)勢

3.1 綠色環(huán)保

裝配式混凝土住宅建筑，構(gòu)件采用預(yù)制構(gòu)件，構(gòu)件廠一般遠(yuǎn)離市區(qū)，能有效降低噪聲、粉塵等污染。構(gòu)件生產(chǎn)可采用蒸壓養(yǎng)護(hù)，循環(huán)利用水資源，現(xiàn)場濕作業(yè)少，生產(chǎn)生活用水有效減少。構(gòu)件生產(chǎn)可以使用鋼模板，減少了木材的消耗[2]。工廠進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，能有效減少建筑材料的浪費(fèi)，建筑構(gòu)件的高度集成，使得建筑垃圾大量減少。據(jù)統(tǒng)計(jì)，采用裝配式生產(chǎn)建筑，能節(jié)水約50%，節(jié)約水泥22%，節(jié)約鋼材約20%，節(jié)約木材約80%，節(jié)約人工25%～30%，減少建筑垃圾70%，縮短工期25%～30%，建筑自重減輕55%，綠色環(huán)保效果十分突出。

3.2 生產(chǎn)效率高

由于構(gòu)件生產(chǎn)、混凝土硬化主要在工廠內(nèi)進(jìn)行，基本不受到天氣影響，省去了混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間。預(yù)制構(gòu)件可以集成裝飾裝修等工序，也可以在安裝過程中同時(shí)進(jìn)行室內(nèi)砌筑、水電安裝、室內(nèi)裝飾、外墻保溫等一系列工序，能有效提高生產(chǎn)效率。施工單位等只需要購買預(yù)制構(gòu)件，大大減少了購買建筑材料的非工藝成本，提高了管理效率。裝配式施工機(jī)械化、集成化程度非常高，很適合采用BIM、智能建造等新技術(shù)、新工藝。黔東南2015 年便實(shí)現(xiàn)縣縣通高速，并將繼續(xù)建設(shè)貴黃高速，黃平至甕安高速，丹寨至天柱高速。到2021 年，黔東南將擁有黃平縣某裝配式建筑生產(chǎn)基地項(xiàng)目擬建成年產(chǎn)12 萬m2裝配式建筑生產(chǎn)基地，黔東南丹寨縣某裝配式樓蓋研發(fā)生產(chǎn)項(xiàng)目擬建成年產(chǎn)預(yù)制水泥制品5 萬套的生產(chǎn)基地，黔東南從構(gòu)配件的生產(chǎn)、運(yùn)輸上，為裝配式混凝土住宅建筑的應(yīng)用提供了有力的保障。

3.3 易于質(zhì)量控制

預(yù)制構(gòu)件在工廠流水線作業(yè)生產(chǎn)，計(jì)量精準(zhǔn)，溫度、濕度環(huán)境容易控制[3]，工人專業(yè)化水平容易提升，構(gòu)件產(chǎn)品尺寸和設(shè)計(jì)尺寸誤差小，構(gòu)件出廠前能夠確保符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，更容易實(shí)現(xiàn)質(zhì)量控制。黔東南有1 所本科、2 所高職院校為建筑行業(yè)培養(yǎng)高素質(zhì)技能人才，為裝配式施工提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)人才保障?，F(xiàn)場裝配作業(yè)，下雨等天氣對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響小，標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)件安裝誤差易控制，有學(xué)者測定，同一時(shí)期預(yù)制混凝土強(qiáng)度的變異系數(shù)僅為7%，而現(xiàn)澆混凝土則達(dá)到17%。構(gòu)件提前進(jìn)行墻面處理，可以防止熱脹冷縮等情況造成混凝土開裂，提高構(gòu)件表觀質(zhì)量。

3.4 維護(hù)保養(yǎng)方便

采用工業(yè)化生產(chǎn)的建筑構(gòu)配件，與傳統(tǒng)生活使用的產(chǎn)品類似，如果某部位出現(xiàn)漏水、損壞等問題，不需要像傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土工程的處理一樣，全部廢棄，只需把有問題的構(gòu)件拆下來，把新的構(gòu)件裝配上去，即可完成維護(hù)工作，例如屋面20 年防水壽命到期，可以直接更換整個(gè)屋蓋，墻面老化后，可以更換表面材料，這樣使得傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土建筑生產(chǎn)過程不可逆性得到有效地解決。另外黔東南為地震二類場地，近60 年最大地震震級(jí)5.5 級(jí)，比較適合整體結(jié)構(gòu)和剛度較弱的裝配式建筑。

4.結(jié)語

目前，黔東南木構(gòu)住宅建筑、現(xiàn)澆住宅建筑仍然存在觀賞價(jià)值高、造價(jià)低等優(yōu)勢。但總體來說，在黔東南的市、縣城區(qū)，應(yīng)用裝配式混凝土住宅建筑有著質(zhì)量水平高、使用維護(hù)性能好、綠色生態(tài)、安全文明施工程度高、工程工期短等優(yōu)勢，更加符合黔東南建筑行業(yè)綠色發(fā)展、高質(zhì)量發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展的要求，對(duì)推進(jìn)建筑工業(yè)化、現(xiàn)代化、信息化、智慧化具有積極的意義。