裝配式建筑應用分析

侯曉寧

河南建筑材料研究設計院有限責任公司（450002）

裝配式建筑應用分析

侯曉寧

河南建筑材料研究設計院有限責任公司（450002）

通過介紹裝配式建筑的優點、局限性及發展情況，闡述了裝配式建筑的設計及施工中應注意的問題，以便提高建設工程質量與安裝水平，實現住宅建筑的可持續發展。

裝配式建筑；應用分析；設計和施工

0 引言

裝配式建筑是由預制部件在工地裝配而成的建筑。這種建筑的優點是建造速度快，受氣候條件制約小，節約勞動力,提高建筑質量。它包括裝配式混凝土建筑、裝配式鋼結構建筑、裝配式木結構建筑及各類裝配式組合結構建筑等。裝配式建筑的承重結構主要由預制部件裝配而成，圍護和分隔墻體采用非砌筑方式，并實現全裝修。

《中共中央國務院關于進一步加強城市規劃建設管理工作的若干意見》、國務院辦公廳《關于大力發展裝配式建筑的指導意見》明確提出發展裝配式建筑，裝配式建筑進入快速發展階段。

1 裝配式建筑的優點

第一，裝配式建筑的構件可以在工廠實現產業化的生產。構件就相當于標準的產品，運到現場就可以直接進行安裝，既方便，又快捷，在爭分多秒搶工期的建筑領域，有其無可比擬的優越性。第二，構件在工廠進行標準化生產，質量比在現場生產更有保證，更可以得到有效的控制。第三，用于周轉的材料投入量相對減少了很多，降低了租賃的費用。第四，現場作業量的減少對于環保而言是很有好處的。第五，標準化的生產可以節省材料，減少浪費。

2 裝配式建筑的局限性

第一，在我國，目前的設計驗收等相關規范明顯滯后于施工技術的發展。裝配式建筑的應用領域還相當有限，在建筑總高度和層高上限制很大。第二，建筑物的預埋件等使用量相對傳統技術有很大的增加。第三，構件的機械化生產因為設備的限制，尺寸要求具有局限性，例如，要求放線準確、標高測量準確、預留孔洞位置準。第四，構件生產的工廠距離施工現場如果太遠，將會增加運輸的成本。

3 裝配式建筑的發展情況

我國香港、臺灣地區裝配式建筑應用比較普遍,香港屋宇署制定了完善的預制建筑設計和施工規范，高層住宅多采用疊合樓板、預制樓梯和預制外墻等方式建造，廠房類建筑一般采用裝配式框架結構或鋼結構建造。臺灣地區裝配式結構的節點連接構造和抗震、隔震技術的研究和應用都很成熟,裝配框架梁柱、預制外墻掛板等構件應用較廣泛，預制建筑專業化施工管理水平較高,裝配式建筑質量好、工期短的優勢得到了充分體現。

提升建筑節能與綠色建筑發展水平是趨勢。日前，住房城鄉建設部建筑節能及科技司發布了2017年工作要點，全面推進裝配式建筑是重頭戲。今年河南省裝配式建筑科技示范項目計劃，設立了虎嶺科技財富廣場等3個項目；同時在鄭州、漯河等市開展試點示范，建設裝配式建筑產業園區和基地；河南省首個裝配式建筑在經開區建成并使用。現階段裝配式建筑發展的重點推進方向：主體結構由預制部品部件運用向結構整體裝配轉變；裝飾裝修與主體結構的一體化發展，鼓勵裝配化裝修方式；部品部件的標準化應用和產品集成。

4 裝配式建筑的設計

當前，國內外建筑行業對裝配式建筑工程施工技術都正進行深入的研究，這是適應市場經濟和社會生產發展的必然趨勢。現澆混凝土結構體系的缺點阻礙了建筑工業化生產的實現，而預制裝配式房屋將真正實現建筑從“建造”向“制造”的轉變，是實現建筑工廠化的有效途徑。

裝配式建筑的設計，應注重概念設計、結構分析模型的建立以及預制構件的連接設計。歐洲FIB標準將裝配式建筑中預制構件的連接設計要求歸納為：標準化、簡單化、抗拉能力、延性、變形能力、防火、耐久性和美學等八個方面的要求，即節點連接構造不僅應滿足結構的力學性能，尚應滿足建筑物理性能的要求。

裝配式建筑設計，應協調建設、設計、制作、施工各方之間的關系，加強建筑、結構、設備、裝修等專業之間的配合，遵循少規格、多組合的原則。裝配式建筑設計應符合現行國家標準《混凝土結構設計規范》GB 50010的基本要求，并應符合下列規定：應采用有效措施加強結構的整體性；裝配式結構宜采用高強混凝土、高強鋼筋；裝配式結構的節點和接縫應受力明確、構造可靠，并應滿足承載力、延性和耐久性等要求；應根據連接節點和接縫的構造方式和性能，確定結構的整體計算模型。

現在有很多常用計算軟件都增設了PC計算項目,在BIM平臺上多專業協同設計，實現從建模→預制構件指定→構件分析→結構計算→裝配式深化設計→預制構件統計→圖紙輸出→生成加工數據→加工生產的整套流程。

5 裝配式建筑在施工中的注意事項

5.1 構件制作與運輸

預制構件模具除應滿足承載力、剛度和整體穩定性要求外，還應滿足預制構件質量、生產工藝、模具組裝與拆卸、周轉次數等要求，預制構件預留孔洞、插筋、預埋件的安裝定位要求，根據設計要求預設反拱。預制構件制作前應進行預制構件的隱蔽工程檢查，帶面磚或石材飾面的預制構件宜采用反打一次成型工藝制作。夾心外墻板宜采用平模工藝生產，生產時應先澆筑外葉墻板混凝土層，再安裝保溫材料和拉結件,最后澆筑內葉墻板混凝土層。當采用立模工藝生產時，應同步澆筑內外葉墻板混凝土層，并應采取保溫材料及拉結件位置準確的措施。根據混凝土的品種、工作性、預制構件的規格形狀等因素，制定合理的振搗成型操作規程。混凝土應采用強制式攪拌機攪拌，并應采用機械振搗。預制構件采用灑水、覆蓋等方式進行常溫養護時，符合現行國家標準 《混凝土結構工程施工規范》GB 50666的要求。在預制構件運輸時，應制訂運輸與堆放方案，其內容包括運輸時間、次序、堆放場地、運輸線路、固定要求、堆放支墊及成品保護措施等。對于超高、超寬、形狀特殊的大型構件的運輸和堆放應有專門的質量安全保證措施。

5.2 安裝與連接

墻、柱構件安裝前應清潔結合面，構件底部應設置可調整接縫厚度和底部標高的墊塊。鋼筋套筒灌漿連接接頭、鋼筋漿錨搭接連接接頭灌漿前,應對接縫周圍進行封堵，封堵措施應符合結合面的承載力設計要求。在多層預制剪力墻底部采用坐漿材料時，其厚度不宜大于20 mm。灌漿施工時，環境溫度不應低于5℃。當連接部位養護溫度低于10℃時，應采取加熱保溫措施。灌漿操作過程應有專職檢驗人員負責旁站監督并及時記錄。焊接連接時，應采取防止因連續施焊引起的連接部位混凝土開裂的措施。

5.3 工程驗收

裝配式結構應按混凝土結構子分部工程進行驗收。當結構中部分采用現澆混凝土結構時，裝配式結構部分可作為混凝土結構子分部工程的分項工程進行驗收。驗收應符合《混凝土結構工程施工質量驗收規范》GB 50204的有關規定，并提供下列文件和記錄：工程設計文件、預制構件制作和安裝的深化設計圖，預制構件、主要材料及配件的質量證明文件、進場驗收記錄、抽樣復驗報告，預制構件安裝施工記錄，鋼筋套筒灌漿、漿錨搭接連接的施工檢驗記錄，后澆混凝土部位的隱蔽工程檢查驗收文件，后澆混凝土、灌漿料、坐漿材料強度檢測報告，外墻防水施工質量檢驗記錄，裝配式結構分項工程質量驗收文件，裝配式工程的重大質量問題的處理方案和驗收記錄，裝配式工程的其他文件和記錄。

6 裝配式結構與現澆混凝土結構的區別

裝配式結構與現澆混凝土結構的設計和施工過程是有一定區別的。對裝配式結構,建設、設計、施工、制作各單位在方案階段就需要進行協同工作，共同對建筑平面和立面根據標準化原則進行優化，對應用預制構件的技術可行性和經濟性進行論證，共同進行整體策劃，提出最佳方案。與此同時，建筑、結構、設備、裝修等各專業也應密切配合，對預制構件的尺寸、形狀、節點構造等提出具體技術要求，并對制作、運輸、安裝和施工全過程的可行性及造價等作出預測。此項工作對建筑功能、結構布置的合理性和對工程造價等都會產生較大的影響，是十分重要的。提高定型的標準化建筑構配件的重復使用率，將非常有利于降低造價。質量、進度、成本是裝配式建筑推行中需要把握的重要指標。

7 結語

預制裝配式建筑在建造模式、施工速度、工程質量以及可持續性等方面均有著傳統結構體系無可比擬的優勢。裝配式建筑還處于起步階段，面臨著許多問題，如結構體系理論研究，配套部品的兼容性、制造成本、專業設計、施工人才缺乏以及國內技術規范的滯后等。但從長遠來看，它符合建筑產業化生產和可持續發展的方向，將促進建筑領域生產方式的巨大變革。

[1]JGJ1-2014,裝配式混凝土結構技術規程[S].

[2]GB/T 51231-2016,裝配式混凝土建筑技術標準[S].

[3]GB 50666-2016,混凝土結構工程施工規范[S].