住宅工业化的探索和实践

陈小进 （天津万科房地产有限公司 天津 300051)

0 引言

随着人们生活水平的提高，对居住的要求已不再局限为可以遮风避雨的房屋。人们开始要求居住的品质和质量。中国住宅建设正在面临着由“量”到“质”的深刻转变时期，如果要跟上和接近国际住宅建设的步伐，使我国的住宅建设和人居环境质量整体水平有一个大的飞跃，就必须推进住宅建设的现代化进程。实现住宅建设的工业化对发展我国住宅建设，提高住宅建设的整体水平和效率具有重要意义。相对于传统住宅来说，工业化住宅采用绿色施工，减少了人工劳动的强度，节约了资源，具有节能环保的特点。并且由于建设过程的高度机械化，工程质量容易控制，施工速度也得到提高。工业化住宅的建筑节能效果明显，符合目前国家发展低碳经济，倡导节能减排的大趋势。开展工业化是建筑业现代化的根本标志，特别是对于住宅工程，由于其与人们的居住水平直接相关，对生活质量影响较大，且住宅开发占我国建筑开发的主体，数量大、影响面广，住宅建设的现代化就更加重要，工业化住宅成为必然趋势。

采用工业化方式建造住宅是指采用工厂化生产的标准构件，运至施工现场，通过机械化的手段装配成房屋。建筑工业化的设计和施工都具有系统性，目前我国住宅工业化尚在探索阶段，还有很多地方需要继续完善和改进。

1 某工业化住宅建设实例

1.1 工程概况

本工程为住宅楼工程，建筑面积约1.8万m2。包括3栋11层单元式住宅，总建筑面积17761m2，标准层6户，户建筑面积均在90m2以下。结构形式为框架结构，预制外墙板，预制叠合楼板。

1.2 工程特点

1.2.1 结构体系特点 主体结构体系采用现浇钢筋混凝土框架结构。工业化设计采用了钢筋混凝土夹心复合保温预制外墙板；钢筋混凝土预应力双向叠合楼板；钢筋混凝土全预制楼梯；钢筋混凝土半预制叠合阳台板。

①钢筋混凝土预制外墙板。预制外墙板设计成厚度为220mm（60mm外砼板+50mmXPS+110mm内砼板）的夹心复合保温外墙板，为克服传统夹心墙板的连接构件造成热桥的影响，采用从国外引进的非金属连接件（主要材料为玻璃纤维素）。该连接件平均的抗拉强度达到800MPa，导热系数为0.06W/m.K。

钢筋混凝土夹心复合保温预制外墙板与主体的连接方式采用幕墙连接方式。外墙板采用下部两点支撑、上下四点连接的方式，使外墙板在工作状态下有可靠的连接，且不会因地震力作用变形破坏。

②叠合楼板。设计中采用了预应力混凝土双向叠合板，板厚140mm。预应力混凝土双向叠合板由先张预应力肋形预制底板和叠合层组成。优点为：双向受力，可减小板厚，降低配筋量，节省造价并增加室内净高。其耗钢量为8.5kg/m2，混凝土量0.14m3/m2，较一般单向叠合板节省25%；整体性高，抗震性能好；适应的跨度较大，可减少甚至不设次梁，利于隔墙灵活布置；可有效避免一般的装配式楼盖存在的板底开裂问题，工作状态下变形小，提高使用舒适性；预应力肋形预制底板刚度大，自重轻，便于吊装，临时支撑数量少，可大大提高现场施工速度及通畅程度。叠合楼板支撑3m一道，大大减少了现场工作量；预制底板均为标准板块，所有楼盖均由宽1.2m和0.9m的标准规格条板组合而成，便于标准化、规模化生产。

③钢筋混凝土全预制楼梯。设计将钢筋混凝土预制楼梯的梯段板和休息平台板整体预制，提高了工业化程度，获得了很好的外观形象。

④钢筋混凝土半预制阳台板。设计采用钢筋混凝土半预制阳台板，可以获得完整的外观效果和结构的整体性，同时使得阳台楼面的装修做法有充分的灵活性。

1.2.2 保温体系特点 在楼体设计中，为切实达到节能65%的目标，采用夹心复合保温外墙板和塑钢中空玻璃平开窗构成建筑外墙的保温体系。

其中预制外墙板设计成厚度为220mm（60mm外砼板+50mmXPS+110mm内砼板）的夹心复合保温外墙板，为克服传统夹心墙板的连接构件造成热桥的影响，采用从国外引进的非金属连接件，主要材料为玻璃纤维素，该连接件平均的抗拉强度达到800MPa，导热系数为0.06W/m.K。

该外墙板已经过国家建筑工程质量监督检验中心检验，墙体热阻1.7m2·K/W，传热系数0.54W/（m2·K）。其热工性能非常优越。

设计采用的LG塑钢中空玻璃平开窗，其热工性能和气密性指标也超过了规范的要求。楼体采用设置钢副框的节点构造方案，主要是考虑更换外窗的需要。

本工程主要的结构出挑构件是室外阳台，设计对该热桥部位采取保温措施，使其最小传热阻大于限值（0.495m2·K/W）。

1.2.3 外装体系特点 设计外立面装修采用在预制构件上刷涂料。优点：颜色可选种类多；维修较便利；造价较低。缺点：在吊装完构件尚需刷涂料，费工，工业化程度较低。

1.2.4 防水体系特点 外墙板缝采用聚氨酯防水密封胶防水。墙板内侧由于梁柱构件的阻隔而无法用密封胶封闭。实际起作用的只有一道材料防水。在保温层内侧增加一道氯丁橡胶压条（实际上是气密条），由此形成一个等压腔，实现构造防水。

板缝用聚氨酯发泡剂充满，聚氨酯发泡剂有很好的防水作用。同时，聚氨酯发泡剂可以防止层间漏水。

1.3 工程实践的主要成果

①预制外墙板效果好，预制阳台楼梯等构件体现其优势；

②由于预制尺寸比较精确，门窗等安装非常方便准确，可以省去门窗副框的安装，门窗渗水问题基本得到解决；

③施工速度快，在初期并没有明显体现出来，但在后期施工凸显其优势，同比早开工一个月的其他工程更显示出其速度优势；

④在人工、节能、环保方面初步体现出优势。

1.4 改进方向

1.4.1 加强施工组织及技术培训 在主体施工前，要加强施工组织及技术培训，完善以下方面：必要的施工技能培训，增加专门的吊装工人，进行专门培训；专门的大型构件运输车辆方案（考虑预制构件等高度）；专门的吊装工具的设计；专门构件堆放方案，专用构件堆放工具的制作；专用的塔吊方案，同时结合墙板设计优化成本。

1.4.2 进行内保温技术研究 本工程采用夹心保温板，由于外墙厚重，保温层不连续，使保温效果受到影响。拟采用聚氨酯喷涂内保温做法。该方法的优点是使外墙板减薄，保温层可以连续。使用聚氨酯喷涂内保温做法需要注意的是如何解决内保温的冷桥部位以及保温材料的防火性能。

1.4.3 进行外檐效果研究 本工程采用外饰面刷涂料做法，外立面不能一次成型，预制效率低，施工程序复杂。如采取了聚氨酯内保温做法，降低了外墙板自重，可以预制外饰面一次成型，预制混凝土效果做饰面（住宅立面可能加以装饰与设计）。需注意立面处理中的节点设计因素。

1.4.4 进行细节的改进与优化 需要对门窗、电线套管问题进行细节的改进与优化。本工程在预制墙时预埋副框用以矫正门窗尺寸不准。这样可以使门窗尺寸非常规整，相同窗洞内窗子采光面积也会较大。需注意门窗的成品保护等问题。在设计时相对减小窗洞尺寸，以加大采光，也可节省成本。

此外，本工程工业化电管设计使用KBG套接扣压式薄壁钢导管，在一结构楼板预埋阶段施用中，同比传统的PVC塑料电线管费工、费时、增加投资成本，并增加施工时间。从而影响土建下一步工艺进度，对工程进度造成一定的影响。

1.4.5 成本的控制与优化 由于外墙拆分不够理想，结果是同一层没有一块墙板相同，模具费用也大大增加。设计中注意减少外墙板种类，进行细部优化。

2 工程实践中的相关课题研究

在进行本工程的工业化施工过程中，还进行了如下的课题研究：

2.1 主框预埋实验

2.1.1 目的 为解决窗框与窗洞口的密封，不设副框，将塑钢窗框直接埋设于预制墙板上。试验用的塑钢窗框由LG新型建材提供，窗框的外部尺寸为（宽×高×厚）600mm×800mm×60mm。

2.1.2 试验内容 窗框在墙板模内的定位与固定；窗模的结构构造，如何支拆；如何保证在墙板混凝土浇筑中不被污染；若被水泥浆粘上，能否清理？塑钢窗框在墙板蒸养中是否变形或变色？窗框埋设于墙板的结合状况。

2.1.3 实验操作 窗框的四周埋进墙板洞口为25mm，窗框在墙板厚度方向距外立面为40mm，距内立面为110mm。窗框通过周边固定的钢片与墙板的内层混凝土连接。

2.1.4 试验结果 ①塑钢窗框在墙板中定位可以保证，偏差不超过2mm，窗框与墙板混凝土的结合也较好。

②在墙板蒸养温度控制较低的情况下（不高于50℃）塑钢窗基本不变形。但墙板养护周期增长，影响模板周转。蒸养温度高于60℃或70℃时，塑钢窗是否变形还需通过试验。

③窗框的保护贴膜，必须寻找一种在蒸养温度下不转移的薄膜，否则粘胶很难清除。

④直接预埋于墙板内的窗框，经蒸养后表面光泽和颜色与原来有所变化。

⑤带有窗框的墙板在制作、运输和安装过程中如何加强保护，需有一套有效措施，否则，窗框稍有损坏，此块墙板只能报废。另外，住户在使用中出现窗框损坏，将很难更换。

2.2 外墙淋水试验

2.2.1 方案 外墙密封胶处淋水方案与外窗密封淋水试验基本相同，按照我国住宅工程质量分户验收标准对外窗淋水验收方案进行验收，对于外墙密封胶部位采用淋水方案。

监理进行了全程监控，并出具旁站记录，施工单位进行了质量报验。

2.2.2 实验结果 试验效果为全部合格，结合现场外观效果及与墙体连接密实情况，效果较好。

2.3 实验楼阳台荷载实验

①测试内容：观测阳台在分级荷载作用下的变形、裂缝及开裂荷载。

②测试结论：在设计单位给定荷载作用下，阳台外侧中点最大变形为0.57mm，未出现裂缝及开裂，阳台处于安全状态，满足设计使用要求。

2.4 彩色混凝土研究报告

2.4.1 预制彩色混凝土外墙板的优点 可将围护、保温，外装饰三种功能合一；工业化程度非常高，无需在现场进行涂料粉刷；外墙板在工厂预制，可以保证质量，避免了由于现场施工条件所限造成的施工质量问题。

预制彩色混凝土外墙板在欧洲等地应用非常广泛。

2.4.2 色彩 根据所掺加的颜色骨料不同，可以预制各种颜色的预制板，当然色彩变化不宜过多，宜控制在3种以内。

2.4.3 彩色混凝土外观可以有多种质感效果 素面及抛光效果；暴露骨料效果；喷砂效果（工艺较简单，效果好，建议采用）；酸蚀效果；机械加工效果（需进行机械人工二次加工，多用在公建，不推荐住宅使用）；预制线条效果；雕塑效果；瓷砖反打。

3 结论

住宅工业化尚处在探索阶段，需要不断的实践和完善才能形成合理、有效的体系。随着我国建筑业体制改革的深化、技术水平的提高、实践经验的积累，我国的住宅工业化必将逐步得到有效实施，建筑业现代化的水平必将得到有力的推进。■