住宅工業化的探索和實踐

陳小進 （天津萬科房地產有限公司 天津 300051)

0 引言

隨著人們生活水平的提高，對居住的要求已不再局限為可以遮風避雨的房屋。人們開始要求居住的品質和質量。中國住宅建設正在面臨著由“量”到“質”的深刻轉變時期，如果要跟上和接近國際住宅建設的步伐，使我國的住宅建設和人居環境質量整體水平有一個大的飛躍，就必須推進住宅建設的現代化進程。實現住宅建設的工業化對發展我國住宅建設，提高住宅建設的整體水平和效率具有重要意義。相對于傳統住宅來說，工業化住宅采用綠色施工，減少了人工勞動的強度，節約了資源，具有節能環保的特點。并且由于建設過程的高度機械化，工程質量容易控制，施工速度也得到提高。工業化住宅的建筑節能效果明顯，符合目前國家發展低碳經濟，倡導節能減排的大趨勢。開展工業化是建筑業現代化的根本標志，特別是對于住宅工程，由于其與人們的居住水平直接相關，對生活質量影響較大，且住宅開發占我國建筑開發的主體，數量大、影響面廣，住宅建設的現代化就更加重要，工業化住宅成為必然趨勢。

采用工業化方式建造住宅是指采用工廠化生產的標準構件，運至施工現場，通過機械化的手段裝配成房屋。建筑工業化的設計和施工都具有系統性，目前我國住宅工業化尚在探索階段，還有很多地方需要繼續完善和改進。

1 某工業化住宅建設實例

1.1 工程概況

本工程為住宅樓工程，建筑面積約1.8萬m2。包括3棟11層單元式住宅，總建筑面積17761m2，標準層6戶，戶建筑面積均在90m2以下。結構形式為框架結構，預制外墻板，預制疊合樓板。

1.2 工程特點

1.2.1 結構體系特點 主體結構體系采用現澆鋼筋混凝土框架結構。工業化設計采用了鋼筋混凝土夾心復合保溫預制外墻板；鋼筋混凝土預應力雙向疊合樓板；鋼筋混凝土全預制樓梯；鋼筋混凝土半預制疊合陽臺板。

①鋼筋混凝土預制外墻板。預制外墻板設計成厚度為220mm（60mm外砼板+50mmXPS+110mm內砼板）的夾心復合保溫外墻板，為克服傳統夾心墻板的連接構件造成熱橋的影響，采用從國外引進的非金屬連接件（主要材料為玻璃纖維素）。該連接件平均的抗拉強度達到800MPa，導熱系數為0.06W/m.K。

鋼筋混凝土夾心復合保溫預制外墻板與主體的連接方式采用幕墻連接方式。外墻板采用下部兩點支撐、上下四點連接的方式，使外墻板在工作狀態下有可靠的連接，且不會因地震力作用變形破壞。

②疊合樓板。設計中采用了預應力混凝土雙向疊合板，板厚140mm。預應力混凝土雙向疊合板由先張預應力肋形預制底板和疊合層組成。優點為：雙向受力，可減小板厚，降低配筋量，節省造價并增加室內凈高。其耗鋼量為8.5kg/m2，混凝土量0.14m3/m2，較一般單向疊合板節省25%；整體性高，抗震性能好；適應的跨度較大，可減少甚至不設次梁，利于隔墻靈活布置；可有效避免一般的裝配式樓蓋存在的板底開裂問題，工作狀態下變形小，提高使用舒適性；預應力肋形預制底板剛度大，自重輕，便于吊裝，臨時支撐數量少，可大大提高現場施工速度及通暢程度。疊合樓板支撐3m一道，大大減少了現場工作量；預制底板均為標準板塊，所有樓蓋均由寬1.2m和0.9m的標準規格條板組合而成，便于標準化、規模化生產。

③鋼筋混凝土全預制樓梯。設計將鋼筋混凝土預制樓梯的梯段板和休息平臺板整體預制，提高了工業化程度，獲得了很好的外觀形象。

④鋼筋混凝土半預制陽臺板。設計采用鋼筋混凝土半預制陽臺板，可以獲得完整的外觀效果和結構的整體性，同時使得陽臺樓面的裝修做法有充分的靈活性。

1.2.2 保溫體系特點 在樓體設計中，為切實達到節能65%的目標，采用夾心復合保溫外墻板和塑鋼中空玻璃平開窗構成建筑外墻的保溫體系。

其中預制外墻板設計成厚度為220mm（60mm外砼板+50mmXPS+110mm內砼板）的夾心復合保溫外墻板，為克服傳統夾心墻板的連接構件造成熱橋的影響，采用從國外引進的非金屬連接件，主要材料為玻璃纖維素，該連接件平均的抗拉強度達到800MPa，導熱系數為0.06W/m.K。

該外墻板已經過國家建筑工程質量監督檢驗中心檢驗，墻體熱阻1.7m2·K/W，傳熱系數0.54W/（m2·K）。其熱工性能非常優越。

設計采用的LG塑鋼中空玻璃平開窗，其熱工性能和氣密性指標也超過了規范的要求。樓體采用設置鋼副框的節點構造方案，主要是考慮更換外窗的需要。

本工程主要的結構出挑構件是室外陽臺，設計對該熱橋部位采取保溫措施，使其最小傳熱阻大于限值（0.495m2·K/W）。

1.2.3 外裝體系特點 設計外立面裝修采用在預制構件上刷涂料。優點：顏色可選種類多；維修較便利；造價較低。缺點：在吊裝完構件尚需刷涂料，費工，工業化程度較低。

1.2.4 防水體系特點 外墻板縫采用聚氨酯防水密封膠防水。墻板內側由于梁柱構件的阻隔而無法用密封膠封閉。實際起作用的只有一道材料防水。在保溫層內側增加一道氯丁橡膠壓條（實際上是氣密條），由此形成一個等壓腔，實現構造防水。

板縫用聚氨酯發泡劑充滿，聚氨酯發泡劑有很好的防水作用。同時，聚氨酯發泡劑可以防止層間漏水。

1.3 工程實踐的主要成果

①預制外墻板效果好，預制陽臺樓梯等構件體現其優勢；

②由于預制尺寸比較精確，門窗等安裝非常方便準確，可以省去門窗副框的安裝，門窗滲水問題基本得到解決；

③施工速度快，在初期并沒有明顯體現出來，但在后期施工凸顯其優勢，同比早開工一個月的其他工程更顯示出其速度優勢；

④在人工、節能、環保方面初步體現出優勢。

1.4 改進方向

1.4.1 加強施工組織及技術培訓 在主體施工前，要加強施工組織及技術培訓，完善以下方面：必要的施工技能培訓，增加專門的吊裝工人，進行專門培訓；專門的大型構件運輸車輛方案（考慮預制構件等高度）；專門的吊裝工具的設計；專門構件堆放方案，專用構件堆放工具的制作；專用的塔吊方案，同時結合墻板設計優化成本。

1.4.2 進行內保溫技術研究 本工程采用夾心保溫板，由于外墻厚重，保溫層不連續，使保溫效果受到影響。擬采用聚氨酯噴涂內保溫做法。該方法的優點是使外墻板減薄，保溫層可以連續。使用聚氨酯噴涂內保溫做法需要注意的是如何解決內保溫的冷橋部位以及保溫材料的防火性能。

1.4.3 進行外檐效果研究 本工程采用外飾面刷涂料做法，外立面不能一次成型，預制效率低，施工程序復雜。如采取了聚氨酯內保溫做法，降低了外墻板自重，可以預制外飾面一次成型，預制混凝土效果做飾面（住宅立面可能加以裝飾與設計）。需注意立面處理中的節點設計因素。

1.4.4 進行細節的改進與優化 需要對門窗、電線套管問題進行細節的改進與優化。本工程在預制墻時預埋副框用以矯正門窗尺寸不準。這樣可以使門窗尺寸非常規整，相同窗洞內窗子采光面積也會較大。需注意門窗的成品保護等問題。在設計時相對減小窗洞尺寸，以加大采光，也可節省成本。

此外，本工程工業化電管設計使用KBG套接扣壓式薄壁鋼導管，在一結構樓板預埋階段施用中，同比傳統的PVC塑料電線管費工、費時、增加投資成本，并增加施工時間。從而影響土建下一步工藝進度，對工程進度造成一定的影響。

1.4.5 成本的控制與優化 由于外墻拆分不夠理想，結果是同一層沒有一塊墻板相同，模具費用也大大增加。設計中注意減少外墻板種類，進行細部優化。

2 工程實踐中的相關課題研究

在進行本工程的工業化施工過程中，還進行了如下的課題研究：

2.1 主框預埋實驗

2.1.1 目的 為解決窗框與窗洞口的密封，不設副框，將塑鋼窗框直接埋設于預制墻板上。試驗用的塑鋼窗框由LG新型建材提供，窗框的外部尺寸為（寬×高×厚）600mm×800mm×60mm。

2.1.2 試驗內容 窗框在墻板模內的定位與固定；窗模的結構構造，如何支拆；如何保證在墻板混凝土澆筑中不被污染；若被水泥漿粘上，能否清理？塑鋼窗框在墻板蒸養中是否變形或變色？窗框埋設于墻板的結合狀況。

2.1.3 實驗操作 窗框的四周埋進墻板洞口為25mm，窗框在墻板厚度方向距外立面為40mm，距內立面為110mm。窗框通過周邊固定的鋼片與墻板的內層混凝土連接。

2.1.4 試驗結果 ①塑鋼窗框在墻板中定位可以保證，偏差不超過2mm，窗框與墻板混凝土的結合也較好。

②在墻板蒸養溫度控制較低的情況下（不高于50℃）塑鋼窗基本不變形。但墻板養護周期增長，影響模板周轉。蒸養溫度高于60℃或70℃時，塑鋼窗是否變形還需通過試驗。

③窗框的保護貼膜，必須尋找一種在蒸養溫度下不轉移的薄膜，否則粘膠很難清除。

④直接預埋于墻板內的窗框，經蒸養后表面光澤和顏色與原來有所變化。

⑤帶有窗框的墻板在制作、運輸和安裝過程中如何加強保護，需有一套有效措施，否則，窗框稍有損壞，此塊墻板只能報廢。另外，住戶在使用中出現窗框損壞，將很難更換。

2.2 外墻淋水試驗

2.2.1 方案 外墻密封膠處淋水方案與外窗密封淋水試驗基本相同，按照我國住宅工程質量分戶驗收標準對外窗淋水驗收方案進行驗收，對于外墻密封膠部位采用淋水方案。

監理進行了全程監控，并出具旁站記錄，施工單位進行了質量報驗。

2.2.2 實驗結果 試驗效果為全部合格，結合現場外觀效果及與墻體連接密實情況，效果較好。

2.3 實驗樓陽臺荷載實驗

①測試內容：觀測陽臺在分級荷載作用下的變形、裂縫及開裂荷載。

②測試結論：在設計單位給定荷載作用下，陽臺外側中點最大變形為0.57mm，未出現裂縫及開裂，陽臺處于安全狀態，滿足設計使用要求。

2.4 彩色混凝土研究報告

2.4.1 預制彩色混凝土外墻板的優點 可將圍護、保溫，外裝飾三種功能合一；工業化程度非常高，無需在現場進行涂料粉刷；外墻板在工廠預制，可以保證質量，避免了由于現場施工條件所限造成的施工質量問題。

預制彩色混凝土外墻板在歐洲等地應用非常廣泛。

2.4.2 色彩 根據所摻加的顏色骨料不同，可以預制各種顏色的預制板，當然色彩變化不宜過多，宜控制在3種以內。

2.4.3 彩色混凝土外觀可以有多種質感效果 素面及拋光效果；暴露骨料效果；噴砂效果（工藝較簡單，效果好，建議采用）；酸蝕效果；機械加工效果（需進行機械人工二次加工，多用在公建，不推薦住宅使用）；預制線條效果；雕塑效果；瓷磚反打。

3 結論

住宅工業化尚處在探索階段，需要不斷的實踐和完善才能形成合理、有效的體系。隨著我國建筑業體制改革的深化、技術水平的提高、實踐經驗的積累，我國的住宅工業化必將逐步得到有效實施，建筑業現代化的水平必將得到有力的推進。■