裝配式混凝土建筑結(jié)構(gòu)體系和關(guān)鍵技術(shù)分析

在裝配式建筑中,設(shè)計(jì)與生產(chǎn)存在著不可分割的聯(lián)系:設(shè)計(jì)便于在生產(chǎn)制造中降低成本;生產(chǎn)工藝改進(jìn)促進(jìn)提高設(shè)計(jì)靈活性，設(shè)計(jì)與工藝是一個(gè)互利互進(jìn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。一、工業(yè)化建筑的設(shè)計(jì)分析從構(gòu)件生產(chǎn)工藝角度來看深化設(shè)計(jì)需考慮以下幾個(gè)環(huán)節(jié):1）構(gòu)件詳圖：制作適合生產(chǎn)的構(gòu)件詳圖,包括模板圖、配筋圖.2）模具圖紙?jiān)O(shè)計(jì)：符合模具設(shè)計(jì)的初步構(gòu)件圖可以在構(gòu)件外觀尺寸確定后提供，設(shè)計(jì)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(fù)利用率。4）工廠備料：設(shè)計(jì)確定構(gòu)件的所有預(yù)埋件型號(hào)、外飾面材料、門窗型號(hào)等。5）綁筋、組模、預(yù)埋：構(gòu)件圖中需明確表示配筋要求、預(yù)埋件的定位、防雷設(shè)置要求，注意位置需避免互相干涉.6）混凝土澆筑:構(gòu)件圖需表達(dá)不同構(gòu)件所用混凝土的標(biāo)號(hào).7)脫模、養(yǎng)護(hù)：構(gòu)件圖需表達(dá)脫模的吊點(diǎn)、吊具型號(hào)及位置。從構(gòu)件物流運(yùn)輸角度來看深化設(shè)計(jì)需考慮以下幾個(gè)環(huán)節(jié)：1)構(gòu)件養(yǎng)護(hù):是否達(dá)到脫模、起吊強(qiáng)度要求，要求達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度75％以上。2）成品堆放：構(gòu)件詳圖明確構(gòu)件編號(hào)、樓棟號(hào)、層號(hào)、軸線及構(gòu)件順序，構(gòu)件表面噴涂相應(yīng)信息。3)成品質(zhì)檢:對(duì)應(yīng)構(gòu)件詳圖檢驗(yàn)鋼筋外露尺寸、構(gòu)件尺寸等，發(fā)放合格證或準(zhǔn)用證。4）構(gòu)件裝車：構(gòu)件拆分尺寸考慮車輛寬度及載重要求，配備專用構(gòu)件運(yùn)輸架。5）構(gòu)件質(zhì)量檢查：深化設(shè)計(jì)圖紙明確構(gòu)件驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。二、工業(yè)化建筑的結(jié)構(gòu)體系分析工業(yè)化建筑是指采用構(gòu)配件工廠化生產(chǎn)，在現(xiàn)場(chǎng)以機(jī)械化的方法裝配而成的建筑。外墻掛板體系內(nèi)墻用大模板以混凝土澆筑，墻體內(nèi)配鋼筋網(wǎng)架；外墻掛預(yù)制混凝土復(fù)合墻板，配以構(gòu)造柱和圈梁。便于施工，加快進(jìn)度,提高建筑的工廠化加工,確保工程質(zhì)量和不降低抗震能力的前提下節(jié)省建設(shè)投資。預(yù)制部件：外墻、疊合樓板、陽臺(tái)、樓梯、疊合梁體系特點(diǎn)：豎向受力結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆，外墻掛板不參與受力,預(yù)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(yù)制裝配式框架結(jié)構(gòu)體系按標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，根據(jù)結(jié)構(gòu)、建筑特點(diǎn)將柱、梁、板、樓梯、陽臺(tái)、外墻等構(gòu)件拆分，在工廠進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)制生產(chǎn)，現(xiàn)場(chǎng)采用塔吊等大型設(shè)備安裝，形成房屋建筑。研砼上海市北高新技術(shù)服務(wù)業(yè)園區(qū)商辦綜合樓采用裝配整體性框架結(jié)構(gòu)體系預(yù)制部件：柱、疊合梁、疊合樓板、陽臺(tái)、樓梯等體系特點(diǎn):工業(yè)化程度高,內(nèi)部空間自由度好，室內(nèi)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(xué)校等建筑裝配式剪力墻體系“裝配剪力墻結(jié)構(gòu)”是“裝配式混凝土結(jié)構(gòu)”的一種類型，其定義是主要受力構(gòu)件剪力墻、梁、板部分或全部由預(yù)制混凝土構(gòu)件（預(yù)制墻板、疊合梁、疊合板)組成的裝配式混凝土結(jié)構(gòu)。在施工現(xiàn)場(chǎng)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(jié)構(gòu)形式。研砼華紡和成金山“未來派”項(xiàng)目采用裝配剪力墻體系預(yù)制部件：剪力墻、疊合樓板，疊合梁、樓梯、陽臺(tái)、空調(diào)板、飄窗、戶隔墻等體系特點(diǎn)：工業(yè)化程度高，預(yù)制比例可達(dá)70％，房間空間完整，幾乎無梁柱外露，施工簡(jiǎn)易，成本最低可與現(xiàn)澆持平、可選擇局部或全部預(yù)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(yù)制構(gòu)件部位的不同，可以分為預(yù)制框架—現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)、預(yù)制框架—現(xiàn)澆核心筒結(jié)構(gòu)、預(yù)制框架-預(yù)制剪力墻結(jié)構(gòu)三種形式。兼有框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，體系中剪力墻和框架布置靈活，易實(shí)現(xiàn)大空間，適用高度較高.研砼公房地產(chǎn)閔行新城項(xiàng)目采用裝配式框架—剪力墻體系預(yù)制部件：柱、剪力墻、疊合樓板，陽臺(tái),樓梯、戶隔墻等體系特點(diǎn):工業(yè)化程度高，施工難度高，成本較高，室內(nèi)柱外露,內(nèi)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(jìn)工業(yè)化技術(shù)建筑外墻板（包括承重和圍護(hù)外墻板）在工廠內(nèi)預(yù)制運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)安裝,具有巨大優(yōu)勢(shì)，可在工廠內(nèi)一次制成裝飾結(jié)構(gòu)和保溫三合一的外墻板運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)安裝，外立面即可完工亮相，大大減少了施工工序、勞動(dòng)力、多次外腳手架的搭拆和長(zhǎng)時(shí)期的高空危險(xiǎn)作業(yè),減少現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，做到現(xiàn)場(chǎng)文明綠色施工.內(nèi)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(diǎn)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(jī)械作業(yè)，機(jī)械化水平已經(jīng)很高了，這套工藝已經(jīng)達(dá)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(fù)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(nèi)隔墻還采用預(yù)制輕質(zhì)混凝土圓孔條板,也不排除整塊預(yù)制墻板在結(jié)構(gòu)施工時(shí)插入.RC樓板在地震區(qū)采用疊合樓板，以解決墻板節(jié)點(diǎn)整體性問題，在非地震區(qū)仍可采用預(yù)制樓板，但需改進(jìn)墻體與樓板的節(jié)點(diǎn)現(xiàn)澆。樓板施工重點(diǎn)是要解決模板工藝，因模板大量消耗木材等物資資源，又費(fèi)工、費(fèi)時(shí)，改革模板工藝就可以在RC樓板施工的工業(yè)化方面邁進(jìn)一步，至于現(xiàn)澆樓板、剪力墻等鋼筋施工，應(yīng)采取工廠預(yù)制的點(diǎn)焊鋼筋網(wǎng)片，鋼筋成型加工一律由工廠生產(chǎn)。在裝配式建筑中，設(shè)計(jì)與生產(chǎn)存在著不可分割的聯(lián)系：設(shè)計(jì)便于在生產(chǎn)制造中降低成本；生產(chǎn)工藝改進(jìn)促進(jìn)提高設(shè)計(jì)靈活性，設(shè)計(jì)與工藝是一個(gè)互利互進(jìn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。對(duì)于一些小型構(gòu)件如樓梯、陽臺(tái)等更應(yīng)該全面采用預(yù)制裝配工藝，減少現(xiàn)場(chǎng)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(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化施工，宜先從三合一預(yù)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(yù)制裝配內(nèi)隔墻（或干作業(yè)）等方面抓起。目前,RC結(jié)構(gòu)施工采用預(yù)制裝配與現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)澆相結(jié)合的施工工藝，該技術(shù)的關(guān)鍵在于提高勞動(dòng)效率和機(jī)械化水平。在裝飾、機(jī)電施工工業(yè)化方面，力求取消或大大減少現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)、消除砌筑抹灰等強(qiáng)體力勞動(dòng)，減少手工作業(yè)，最大程度地實(shí)行工廠預(yù)制、現(xiàn)場(chǎng)組裝的工藝。門窗全部在工廠制作并組裝成整體運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)整體安裝，外門窗也要在預(yù)制外墻板的生產(chǎn)廠內(nèi)安裝完成后再出廠.衛(wèi)浴、廚房宜采取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)式設(shè)計(jì)，采用標(biāo)準(zhǔn)部配件和定型設(shè)備，有條件最好采用廁、廚匣子結(jié)構(gòu),在廠內(nèi)整套組裝好后運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)整體安裝.裝飾和機(jī)電雖然工作量不如結(jié)構(gòu)大，但品種復(fù)雜，工序頻繁，相互交錯(cuò)，并且不少項(xiàng)目在工廠內(nèi)預(yù)制有諸多不便,需進(jìn)一步探索。四、工業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)研究在許多發(fā)達(dá)國家由于人工成本很高，工業(yè)化生產(chǎn)的住宅不但品質(zhì)好、施工速度快,甚至比傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)施工造價(jià)更低，其成熟的技術(shù)已經(jīng)得到廣泛的認(rèn)可，并逐漸成為住宅生產(chǎn)的主流方式，其中用預(yù)制混凝土構(gòu)件（PrecastComponents,簡(jiǎn)稱PC）建設(shè)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(yù)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(diào)到模具內(nèi)安裝，混凝土澆筑后進(jìn)行整體養(yǎng)護(hù).生產(chǎn)過程中的模具清潔、鋼筋加工、面磚粘貼、窗框安裝、預(yù)埋件固定、蒸汽養(yǎng)護(hù)、拆模搬運(yùn)等工序均采用工廠式流水施工，每個(gè)工種都由相對(duì)少數(shù)固定的嫻熟工人實(shí)施操作。與傳統(tǒng)的現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)相比，預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)整體現(xiàn)澆的外板，保證了結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接的整體性、連續(xù)性，不會(huì)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(dǎo)致滲水的現(xiàn)象。但是另一方面，由于眾多板塊拼接，勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生預(yù)制板墻之間的水平縫和豎向縫等縱橫交錯(cuò)的板塊拼縫,從而有可能產(chǎn)生滲漏現(xiàn)象.PC外墻防水技術(shù)常見的外墻拼接防水技術(shù)有水平拼縫排水、垂直拼縫排水、預(yù)制窗板窗框防水三種，實(shí)際中一般采用構(gòu)造與材料防水相結(jié)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(gòu)造防水排水和空心密封條防水三種。最外側(cè)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(cè)密封，直接阻止水氣進(jìn)入接縫.拼縫中部是構(gòu)造形成的空腔，采用的防水方式是分別在上下兩塊預(yù)制混凝土墻板相應(yīng)的部位設(shè)置凹槽，這樣在兩塊板墻拼接時(shí)就會(huì)形成一個(gè)內(nèi)高外低的空腔.同時(shí)可以在空腔的下部也就是在下塊板的頂部設(shè)置一個(gè)排水槽，并將排水管設(shè)置在排水槽的近端垂直拼縫底部.在預(yù)制墻板的拼接內(nèi)側(cè)采用的防水措施是在內(nèi)側(cè)設(shè)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(shè)置豎向空腔。節(jié)點(diǎn)豎向空腔可以有效的防止水流向內(nèi)側(cè)，同時(shí)也可以通過下部設(shè)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(shè)置現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)?！耦A(yù)制窗板窗框防水采用鋁合金窗框與預(yù)制混凝土板澆灌的方法，將PC外墻的外門窗框直接預(yù)埋于預(yù)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(gè)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(chǎng)工程量，同時(shí)也提升了房屋的性能，改善居住質(zhì)量。PC外墻尚未解決的難題（1）成本方面的較量：國內(nèi)廉價(jià)的“人口福利”雖然在快速消失，但在建筑這一勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)中,畢竟有著強(qiáng)大的勞動(dòng)力基礎(chǔ).比起花大價(jià)錢建造PC墻體的生產(chǎn)場(chǎng)地、從國外進(jìn)口生產(chǎn)線、高標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)人才、運(yùn)輸費(fèi)用及吊裝所需設(shè)備及安裝限制等,砌塊墻體所需要的運(yùn)輸、安裝、養(yǎng)護(hù)及技術(shù)方面所需的投入就倍顯其現(xiàn)階段的優(yōu)勢(shì),所以還是市場(chǎng)限制了其發(fā)展。（2）防火及防水配件不成熟：現(xiàn)在國內(nèi)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