裝配式混凝土建筑結構體系和關鍵技術分析

在裝配式建筑中,設計與生產存在著不可分割的聯(lián)系:設計便于在生產制造中降低成本;生產工藝改進促進提高設計靈活性，設計與工藝是一個互利互進的關鍵環(huán)節(jié)。一、工業(yè)化建筑的設計分析從構件生產工藝角度來看深化設計需考慮以下幾個環(huán)節(jié):1）構件詳圖：制作適合生產的構件詳圖,包括模板圖、配筋圖.2）模具圖紙設計：符合模具設計的初步構件圖可以在構件外觀尺寸確定后提供，設計師根據(jù)需要可審核模具圖.3)模具加工：盡量考慮模具使用的通用性及重復利用率。4）工廠備料：設計確定構件的所有預埋件型號、外飾面材料、門窗型號等。5）綁筋、組模、預埋：構件圖中需明確表示配筋要求、預埋件的定位、防雷設置要求，注意位置需避免互相干涉.6）混凝土澆筑:構件圖需表達不同構件所用混凝土的標號.7)脫模、養(yǎng)護：構件圖需表達脫模的吊點、吊具型號及位置。從構件物流運輸角度來看深化設計需考慮以下幾個環(huán)節(jié)：1)構件養(yǎng)護:是否達到脫模、起吊強度要求，要求達到設計強度75％以上。2）成品堆放：構件詳圖明確構件編號、樓棟號、層號、軸線及構件順序，構件表面噴涂相應信息。3)成品質檢:對應構件詳圖檢驗鋼筋外露尺寸、構件尺寸等，發(fā)放合格證或準用證。4）構件裝車：構件拆分尺寸考慮車輛寬度及載重要求，配備專用構件運輸架。5）構件質量檢查：深化設計圖紙明確構件驗收標準。二、工業(yè)化建筑的結構體系分析工業(yè)化建筑是指采用構配件工廠化生產，在現(xiàn)場以機械化的方法裝配而成的建筑。外墻掛板體系內墻用大模板以混凝土澆筑，墻體內配鋼筋網(wǎng)架；外墻掛預制混凝土復合墻板，配以構造柱和圈梁。便于施工，加快進度,提高建筑的工廠化加工,確保工程質量和不降低抗震能力的前提下節(jié)省建設投資。預制部件：外墻、疊合樓板、陽臺、樓梯、疊合梁體系特點：豎向受力結構采用現(xiàn)澆，外墻掛板不參與受力,預制比例一般為10％-50％,施工難度較低，成本較低。適用高度：高層、超高層適用建筑：保障房、商品房、辦公建筑裝配式框架體系預制裝配式框架結構體系按標準化設計，根據(jù)結構、建筑特點將柱、梁、板、樓梯、陽臺、外墻等構件拆分，在工廠進行標準化預制生產，現(xiàn)場采用塔吊等大型設備安裝，形成房屋建筑。研砼上海市北高新技術服務業(yè)園區(qū)商辦綜合樓采用裝配整體性框架結構體系預制部件：柱、疊合梁、疊合樓板、陽臺、樓梯等體系特點:工業(yè)化程度高,內部空間自由度好，室內梁柱外露，施工難度較高，成本較高。適用高度：60米以下適用建筑：公寓、辦公、酒店、學校等建筑裝配式剪力墻體系“裝配剪力墻結構”是“裝配式混凝土結構”的一種類型，其定義是主要受力構件剪力墻、梁、板部分或全部由預制混凝土構件（預制墻板、疊合梁、疊合板)組成的裝配式混凝土結構。在施工現(xiàn)場拼裝后，采用墻板間豎向連接縫現(xiàn)澆、上下墻板間主要豎向受力鋼筋漿錨連接以及樓面梁板疊合現(xiàn)澆形成整體的一種結構形式。研砼華紡和成金山“未來派”項目采用裝配剪力墻體系預制部件：剪力墻、疊合樓板，疊合梁、樓梯、陽臺、空調板、飄窗、戶隔墻等體系特點：工業(yè)化程度高，預制比例可達70％，房間空間完整，幾乎無梁柱外露，施工簡易，成本最低可與現(xiàn)澆持平、可選擇局部或全部預制，空間靈活度一般。適用高度：高層、超高層適用建筑：保障房、商品房等裝配式框架-剪力墻體系裝配式框架-剪力墻體系根據(jù)預制構件部位的不同，可以分為預制框架—現(xiàn)澆剪力墻結構、預制框架—現(xiàn)澆核心筒結構、預制框架-預制剪力墻結構三種形式。兼有框架結構和剪力墻結構的特點，體系中剪力墻和框架布置靈活，易實現(xiàn)大空間，適用高度較高.研砼公房地產閔行新城項目采用裝配式框架—剪力墻體系預制部件：柱、剪力墻、疊合樓板，陽臺,樓梯、戶隔墻等體系特點:工業(yè)化程度高，施工難度高，成本較高，室內柱外露,內部空間自由度較好。適用高度:高層、超高層適用建筑：商品房、保障房等三、推進工業(yè)化技術建筑外墻板（包括承重和圍護外墻板）在工廠內預制運至現(xiàn)場安裝,具有巨大優(yōu)勢，可在工廠內一次制成裝飾結構和保溫三合一的外墻板運到現(xiàn)場安裝，外立面即可完工亮相，大大減少了施工工序、勞動力、多次外腳手架的搭拆和長時期的高空危險作業(yè),減少現(xiàn)場作業(yè)，做到現(xiàn)場文明綠色施工.內承重墻(剪力墻）則完全不同，近年來普遍采用的大模板、鋼筋點焊網(wǎng)片、商品混凝土和混凝土泵及布料桿等，除振搗外幾乎全部都是機械作業(yè)，機械化水平已經很高了，這套工藝已經達到了工業(yè)化施工水平，還有利于抗震,減少由于墻體裝配連接帶來的一系列復雜工藝，所以現(xiàn)澆混凝土工藝不一定不是建筑工業(yè)化。非承重內隔墻還采用預制輕質混凝土圓孔條板,也不排除整塊預制墻板在結構施工時插入.RC樓板在地震區(qū)采用疊合樓板，以解決墻板節(jié)點整體性問題，在非地震區(qū)仍可采用預制樓板，但需改進墻體與樓板的節(jié)點現(xiàn)澆。樓板施工重點是要解決模板工藝，因模板大量消耗木材等物資資源，又費工、費時，改革模板工藝就可以在RC樓板施工的工業(yè)化方面邁進一步，至于現(xiàn)澆樓板、剪力墻等鋼筋施工，應采取工廠預制的點焊鋼筋網(wǎng)片，鋼筋成型加工一律由工廠生產。在裝配式建筑中，設計與生產存在著不可分割的聯(lián)系：設計便于在生產制造中降低成本；生產工藝改進促進提高設計靈活性，設計與工藝是一個互利互進的關鍵環(huán)節(jié)。對于一些小型構件如樓梯、陽臺等更應該全面采用預制裝配工藝，減少現(xiàn)場作業(yè)。近幾年我國已大規(guī)模在眾多高層或超高層工程的核心筒部位推廣了液壓爬模,這也是一種模板工業(yè)化施工很好的體系。RC框架結構實現(xiàn)工業(yè)化施工，宜先從三合一預制裝配外墻板，剪力墻采用大模板快速整體支、拆柱模,RC疊合樓板和預制裝配內隔墻（或干作業(yè)）等方面抓起。目前,RC結構施工采用預制裝配與現(xiàn)場現(xiàn)澆相結合的施工工藝，該技術的關鍵在于提高勞動效率和機械化水平。在裝飾、機電施工工業(yè)化方面，力求取消或大大減少現(xiàn)場濕作業(yè)、消除砌筑抹灰等強體力勞動，減少手工作業(yè)，最大程度地實行工廠預制、現(xiàn)場組裝的工藝。門窗全部在工廠制作并組裝成整體運至現(xiàn)場整體安裝，外門窗也要在預制外墻板的生產廠內安裝完成后再出廠.衛(wèi)浴、廚房宜采取標準模數(shù)式設計，采用標準部配件和定型設備，有條件最好采用廁、廚匣子結構,在廠內整套組裝好后運至現(xiàn)場整體安裝.裝飾和機電雖然工作量不如結構大，但品種復雜，工序頻繁，相互交錯，并且不少項目在工廠內預制有諸多不便,需進一步探索。四、工業(yè)化關鍵技術研究在許多發(fā)達國家由于人工成本很高，工業(yè)化生產的住宅不但品質好、施工速度快,甚至比傳統(tǒng)的現(xiàn)場施工造價更低，其成熟的技術已經得到廣泛的認可，并逐漸成為住宅生產的主流方式，其中用預制混凝土構件（PrecastComponents,簡稱PC）建設的PC住宅以優(yōu)良的性能在不同國家受到普遍歡迎。PC墻體預制混凝土外墻（PC外墻）板模具主要采用鋼模，鋼筋加工后整體綁扎，然后調到模具內安裝，混凝土澆筑后進行整體養(yǎng)護.生產過程中的模具清潔、鋼筋加工、面磚粘貼、窗框安裝、預埋件固定、蒸汽養(yǎng)護、拆模搬運等工序均采用工廠式流水施工，每個工種都由相對少數(shù)固定的嫻熟工人實施操作。與傳統(tǒng)的現(xiàn)澆結構相比，預制混凝土結構整體現(xiàn)澆的外板，保證了結構構件連接的整體性、連續(xù)性，不會因不同材料熱膨脹系數(shù)之間的差異而引起磚墻與混凝土接縫處開裂,導致滲水的現(xiàn)象。但是另一方面，由于眾多板塊拼接，勢必會產生預制板墻之間的水平縫和豎向縫等縱橫交錯的板塊拼縫,從而有可能產生滲漏現(xiàn)象.PC外墻防水技術常見的外墻拼接防水技術有水平拼縫排水、垂直拼縫排水、預制窗板窗框防水三種，實際中一般采用構造與材料防水相結合的方式.●水平拼縫防水常見的防水措施有材料密封防水、采用物理防水的方式空腔構造防水排水和空心密封條防水三種。最外側可采用材料密封防水的做法，將最外層作為材料密封防水層，可選用耐候硅膠等高分子密封膠將拼縫最外側密封，直接阻止水氣進入接縫.拼縫中部是構造形成的空腔，采用的防水方式是分別在上下兩塊預制混凝土墻板相應的部位設置凹槽，這樣在兩塊板墻拼接時就會形成一個內高外低的空腔.同時可以在空腔的下部也就是在下塊板的頂部設置一個排水槽，并將排水管設置在排水槽的近端垂直拼縫底部.在預制墻板的拼接內側采用的防水措施是在內側設置空心橡膠止水條.●垂直拼縫防水垂直拼縫防水措施就是設置豎向空腔。節(jié)點豎向空腔可以有效的防止水流向內側，同時也可以通過下部設置的排水管排出流入水平空腔的水。為了使防水更加的安全有效、阻擋滲入的水汽，可以在空心橡膠止水條后部設置現(xiàn)澆混凝土結構?！耦A制窗板窗框防水采用鋁合金窗框與預制混凝土板澆灌的方法，將PC外墻的外門窗框直接預埋于預制混凝土板中,鋁合金窗框與混凝土墻體被一次性制作成一個整體，從工藝上解決了外門窗的滲透問題,大大提高防水性能并可以有效的減少施工現(xiàn)場工程量，同時也提升了房屋的性能，改善居住質量。PC外墻尚未解決的難題（1）成本方面的較量：國內廉價的“人口福利”雖然在快速消失，但在建筑這一勞動密集型產業(yè)中,畢竟有著強大的勞動力基礎.比起花大價錢建造PC墻體的生產場地、從國外進口生產線、高標準的技術人才、運輸費用及吊裝所需設備及安裝限制等,砌塊墻體所需要的運輸、安裝、養(yǎng)護及技術方面所需的投入就倍顯其現(xiàn)階段的優(yōu)勢,所以還是市場限制了其發(fā)展。（2）防火及防水配件不成熟：現(xiàn)在國內使用的防火材料不太能滿足PC墻體與樓板之間的防火要求及墻體變