裝配式建筑技術研討

趙麗霞　尹峰杰　付敏　閆文飆　李濤

摘 要：本文從裝配式建筑嚴格的定義闡述了評定為裝配式建筑的條件，以及裝配式建筑的評定等級。并根據裝配式建筑的建造結構將裝配式建筑進行分類，詳細介紹了各類裝配式建筑的建筑構造以及其優(yōu)缺點，最后對裝配式建筑的發(fā)展現狀做了概述。

關鍵詞：裝配式建筑；定義；種類；特點；發(fā)展現狀

中圖分類號：TU22 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）07-0075-02

目前裝配式建筑在全國范圍內廣泛推廣，各地政府出臺不同的鼓勵政策，使得大家紛紛踴躍建造裝配式建筑。那怎樣才能評定為裝配式建筑以及裝配式建筑的建造形式，成為當今大家困惑的難題。為此我們對裝配式建筑從嚴格的定義以及裝配式建筑特點、種類等方面進行了一系列的規(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件在工廠預制完成，然后運輸到施工現場，將構件通過可靠的連接方式組裝而建成的建筑。根據《裝配式建筑評價標準（征求意見稿）》規(guī)定，單體建筑需滿足下列條件，才能被評定為裝配式建筑：

（1）柱、支撐、承重墻、延性墻板等豎向承重構件主要采用混凝土材料時，預制部品部件的應用比例不應低于50%；（2）柱、支撐、承重墻、延性墻板等豎向承重構件主要采用金屬材料、木材及非水泥基復合材料時，豎向構件應全部采用預制部品部件；（3）樓（屋）蓋構件中預制部品部件的應用比例不應低于70%；（4）外圍護墻采用非砌筑類型墻體的應用比例不應低于80%；（5）內隔墻采用非砌筑類型墻體的應用比例不應低于50%；（6）采用全裝修。裝配式建筑評價結果應劃分為A級、AA級、AAA級，并應符合幾列規(guī)定：1）裝配率達到60%～75%時，評價為A級裝配式建筑；2）裝配率達到76%～90%時，評價為AA級裝配式建筑3）裝配率達到91%及以上時，評價為AAA級裝配式建筑。

以上定義僅為《裝配式建筑評價標準》征求意見稿，目前建設部仍在根據各地裝配式建造情況不斷完善裝配式定義標準。

2 裝配式建筑種類

裝配式建筑按建造結構分為裝配式混凝土建筑、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，目前占比最大的是裝配式混凝土結構[1]。

2.1 裝配式混凝土建筑

是在傳統混凝土建筑基礎上，部分構件提前預制，采用“等同現澆”的設計與建造方式。由預制混凝土構件或部件通過鋼筋，連接件或施加預應力加以連接并現場澆筑混凝土而形成整體的結構。按當前行業(yè)內成熟的設計和施工方法，水平構件采用疊合式構件，豎向構件采用PC+現澆，節(jié)點區(qū)采用現澆，結構體系視為整體式結構體系，可符合抗震要求。主體結構構件包括：預制外承重墻、內承重墻、柱、梁、樓板、樓梯、空調板、陽臺等；圍護結構構件包括：預制外掛墻板、凸窗、女兒墻等。裝配式鋼筋混凝土結構分為裝配整體式框架結構和裝配整體式剪力墻體系。裝配整體式框架結構體系又分為裝配整體式純框架結構體系和裝配整體式框架+現澆剪力墻（現澆核心筒）體系。裝配式混凝土結構體系相比傳統混凝土體系有以下特點：

（1）通過建筑工業(yè)化大數據平臺，實現建筑全流程的自動化管理。（2）預制工廠柔性流水線，速度快，精度高。外飾面與結構和保溫在工廠一次性成型，經久耐用，抗?jié)B防漏，保溫隔熱，降噪效果更好，質量更有保障。（3）施工裝配化使產業(yè)工人代替農民工，用人更少，現場只需控制節(jié)點部位，對工人更好管理。大量節(jié)水和減少建筑垃圾、揚塵和噪音，耗材更少，減少浪費，低碳環(huán)保。（4）工裝模具體系取消了木工和泥工，操作更簡單，平整度更好，陰角陽角挺直，模板用量少，效率更高；（5）工程生產墻板，表面光潔，無需抹灰，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。

2.2 裝配式鋼結構建筑

裝配式鋼結構建筑以其采用的鋼結構形式作為建筑體系分類的依據，通常所說的裝配式鋼結構是指以工廠生產的經濟鋼型材構件作為承重骨架，以新型輕質、保溫、隔熱、高強的墻體材料作為圍護結構而構成的建筑。鋼結構住宅與傳統的建筑形式相比，具有以下的一些特點[2]：

（1）重量輕、強度高。由于應用鋼材作承重結構，用新型建筑材料作圍護結構，一般用鋼結構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，從而降低了基礎工程造價。由于豎向受力構件所占的建筑面積相對較小，因而可以增加建筑的使用面積。同時由于鋼結構建筑采用了大開間、大進深的柱網，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，符合產業(yè)化要求。鋼結構建筑的結構構件大多在工廠制作，安裝方便，適宜大批量生產，這改變了傳統的建筑建造方式，實現了從“建造房屋”到“制造房屋”的轉變。促進了建筑產業(yè)從粗放型到集約型的轉變，同時促進了生產力的發(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。鋼結構建筑體系大多在工廠制作，在現場安裝，現場作業(yè)量大為減少，因此施工周期可以大大縮短，施工中產生的噪音和揚塵、以及現場資源消耗和各項現場費用都相應減少。與鋼筋混凝土結構相比，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，降低建設成本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。鋼結構強度高、延性好、自重輕，可以大大改善結構的受力性能，尤其是抗震性能。從國內外震后情況來看，鋼結構建筑倒塌數量很少。（5）符合建筑節(jié)能發(fā)展方向。用鋼材作框架，保溫墻板作圍護結構，可替代粘土磚，減少了水泥、砂、石、石灰的用量，減輕了對不可再生資源的破壞?，F場濕法施工減少，施工環(huán)境較好。同時，鋼材可以回收再利用，建造和拆除時對環(huán)境污染小，其節(jié)能指標可達50%以上，屬于綠色環(huán)保建筑體系。

盡管鋼結構裝配式建筑有諸多優(yōu)點，但我國鋼結構建筑發(fā)展仍面臨很多問題：（1）尚未完全實現工業(yè)化建造：傳統鋼結構體系現場焊接量較大，人工成本仍較高；（2）圍護系統不完善：三板與結構體系的配合需要改進，以提升使用性能；（3）體系合理性有待改進：構件外凸影響美觀和使用；（4）防火和振動舒適度問題未解決：防火成本高，樓面振動影響人居舒適度；（5）抗震設計理念有待提升：墻體與結構的剛性連接不利于損傷控制和震后修復更換。（6）尚未形成規(guī)模：體系完善程度、市場認可程度需要進一步提升；（7）產業(yè)鏈尚不完整：配套的標準化部品、關鍵連接件成本較高；（8）專業(yè)化隊伍尚未完全建立：缺乏集研發(fā)、設計、施工、運維一體化的住宅建筑產品供應商；（9）裝配式鋼結構住宅設計、建造和認證體系未建立：標準規(guī)范多基于傳統體系。目前應用較多的鋼結構建筑體系有：鋼框架結構體系、鋼管束框架-剪力墻結構體系、鋼框架-支撐結構體系、鋼框架-核心筒結構體系、輕鋼龍骨住宅體系。

2.3 裝配式木結構建筑

裝配式木結構建筑在設計、材料再生、低碳、居住的舒適性、節(jié)能、抗震等方面，都達到了住宅的最高水準。裝配式木結構分為如三種：（1）輕型木結構：板式結構 設計簡單，施工無需大型機械，抗震性能好；但通常木構件不外露；（2）重型木結構：大跨結構 造型豐富，構件預制需較高精度；木構件外露，給人以親近自然的美感；（3）木混合結構：向多高層發(fā)展 發(fā)揮不同建筑材料優(yōu)勢，結構形式新穎，預制化程度高。

除了具備裝配式混凝土結構綠色環(huán)保的特點外，同時由于其材質的特殊性，存在有一些優(yōu)點：（1）建造過程由木工（干作業(yè)）完成，施工誤差小、精度高，施工現場污染??；（2）木結構采用六面體“箱式”結構設計原理，在抗擊外力時具有超強的穩(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，設計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）結構用材為木材，具有配套材料和部件的技術合理性強、產業(yè)化程度高及施工工藝先進等特點，因而在透氣性、無線信號及磁場穿透性、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，不會出現冷熱橋現象，隔熱效果好，運營能耗低；（7）內墻采用的石膏板，石膏板具有儲水、釋水特性，室內空氣潮濕時以結晶水的形式吸收空氣中的水分，當室內空氣干燥時就釋放一些結晶水濕潤空氣。材料天然地起到調節(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）產業(yè)化生產最大限度地減少在工地的操作和施工，現場工作量少，主要是組裝，施工簡單，基本避免濕作業(yè)。施工周期大大縮短。（9）木材來自天然，對環(huán)境沒有二次污染，有利于保護環(huán)境，對居住者來說是一種健康和舒適的綠色建筑；（10）將有利于速生豐產用材林的快速發(fā)展，有利于建材企業(yè)原料的供應，又有益于生態(tài)建設的發(fā)展。

木結構建筑存在的不利因素方面：（1）木材是非勻質材料，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，使木材的實際強度比標準強度低，修建的房屋高度有限。一般不操過三層。（2）在長期潮濕的環(huán)境里，木構件易受木腐菌侵害，維護費用較高。（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)白蟻嚴重，處理不當損失慘重。（5）森林覆蓋率低，國內材料匱乏，導致成本下降困難。

3 裝配式建筑發(fā)展現狀

目前我國裝配式建筑產業(yè)還處于初級起步階段，面臨的現狀：（1）構件廠：裝配式建筑投入門檻較高，需要較強的技術、人才、資金投入，因此許多中小企業(yè)舉步維艱。加上我國構件通用化程度太低，每個開發(fā)項目的平面布局、空間尺度和建筑造型都個性十足，建筑師在設計階段很少、甚至根本不考慮預制構件的標準化和通用化問題，等到完成施工圖設計之后，再拿到工廠進行二次設計，拆解成預制構件加工圖，然后下到車間開模并進行構件生產。在這個過程中，預制構件廠完全處于被動狀態(tài)。所有的預制構件都是專用的和非標的，造成模板等的浪費。（2）建設單位：受工程造價、技術成熟度、運輸、工人施工技術水平等因素影響，即使有政策鼓勵，建設單位仍很少采用。

4 結語

項目是否采用裝配式結構應綜合考慮交通運輸情況、項目所在地裝配式加工廠的加工生產能力、項目造價、工期的要求。對于費用的對比裝配式結構施工可以節(jié)省腳手架費用、部分模板的費用、抹灰的費用。裝配式建筑可以縮短工期，但同時增加了運輸費以及吊裝費等，鋼結構增加焊接費及焊接設備、工具等費用。成本分析時應該綜合考慮并進行對比。對于一些大跨度車間、管涵、室外排水檢查井、排水溝、住宅樓的樓梯間、陽臺、小區(qū)的路沿石、施工臨時道路等可以優(yōu)先采用裝配式結構，施工速度快、質量好且美觀，對于整體裝配式建筑應根據實際情況進行綜合成本對比后予以選擇決定。

參考文獻

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

[2]孫遜.裝配式建筑技術[J].中國科技投資，2017，（2）：81.