装配式建筑应用分析

侯晓宁

河南建筑材料研究设计院有限责任公司（450002）

装配式建筑应用分析

侯晓宁

河南建筑材料研究设计院有限责任公司（450002）

通过介绍装配式建筑的优点、局限性及发展情况，阐述了装配式建筑的设计及施工中应注意的问题，以便提高建设工程质量与安装水平，实现住宅建筑的可持续发展。

装配式建筑；应用分析；设计和施工

0 引言

装配式建筑是由预制部件在工地装配而成的建筑。这种建筑的优点是建造速度快，受气候条件制约小，节约劳动力,提高建筑质量。它包括装配式混凝土建筑、装配式钢结构建筑、装配式木结构建筑及各类装配式组合结构建筑等。装配式建筑的承重结构主要由预制部件装配而成，围护和分隔墙体采用非砌筑方式，并实现全装修。

《中共中央国务院关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》、国务院办公厅《关于大力发展装配式建筑的指导意见》明确提出发展装配式建筑，装配式建筑进入快速发展阶段。

1 装配式建筑的优点

第一，装配式建筑的构件可以在工厂实现产业化的生产。构件就相当于标准的产品，运到现场就可以直接进行安装，既方便，又快捷，在争分多秒抢工期的建筑领域，有其无可比拟的优越性。第二，构件在工厂进行标准化生产，质量比在现场生产更有保证，更可以得到有效的控制。第三，用于周转的材料投入量相对减少了很多，降低了租赁的费用。第四，现场作业量的减少对于环保而言是很有好处的。第五，标准化的生产可以节省材料，减少浪费。

2 装配式建筑的局限性

第一，在我国，目前的设计验收等相关规范明显滞后于施工技术的发展。装配式建筑的应用领域还相当有限，在建筑总高度和层高上限制很大。第二，建筑物的预埋件等使用量相对传统技术有很大的增加。第三，构件的机械化生产因为设备的限制，尺寸要求具有局限性，例如，要求放线准确、标高测量准确、预留孔洞位置准。第四，构件生产的工厂距离施工现场如果太远，将会增加运输的成本。

3 装配式建筑的发展情况

我国香港、台湾地区装配式建筑应用比较普遍,香港屋宇署制定了完善的预制建筑设计和施工规范，高层住宅多采用叠合楼板、预制楼梯和预制外墙等方式建造，厂房类建筑一般采用装配式框架结构或钢结构建造。台湾地区装配式结构的节点连接构造和抗震、隔震技术的研究和应用都很成熟,装配框架梁柱、预制外墙挂板等构件应用较广泛，预制建筑专业化施工管理水平较高,装配式建筑质量好、工期短的优势得到了充分体现。

提升建筑节能与绿色建筑发展水平是趋势。日前，住房城乡建设部建筑节能及科技司发布了2017年工作要点，全面推进装配式建筑是重头戏。今年河南省装配式建筑科技示范项目计划，设立了虎岭科技财富广场等3个项目；同时在郑州、漯河等市开展试点示范，建设装配式建筑产业园区和基地；河南省首个装配式建筑在经开区建成并使用。现阶段装配式建筑发展的重点推进方向：主体结构由预制部品部件运用向结构整体装配转变；装饰装修与主体结构的一体化发展，鼓励装配化装修方式；部品部件的标准化应用和产品集成。

4 装配式建筑的设计

当前，国内外建筑行业对装配式建筑工程施工技术都正进行深入的研究，这是适应市场经济和社会生产发展的必然趋势。现浇混凝土结构体系的缺点阻碍了建筑工业化生产的实现，而预制装配式房屋将真正实现建筑从“建造”向“制造”的转变，是实现建筑工厂化的有效途径。

装配式建筑的设计，应注重概念设计、结构分析模型的建立以及预制构件的连接设计。欧洲FIB标准将装配式建筑中预制构件的连接设计要求归纳为：标准化、简单化、抗拉能力、延性、变形能力、防火、耐久性和美学等八个方面的要求，即节点连接构造不仅应满足结构的力学性能，尚应满足建筑物理性能的要求。

装配式建筑设计，应协调建设、设计、制作、施工各方之间的关系，加强建筑、结构、设备、装修等专业之间的配合，遵循少规格、多组合的原则。装配式建筑设计应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010的基本要求，并应符合下列规定：应采用有效措施加强结构的整体性；装配式结构宜采用高强混凝土、高强钢筋；装配式结构的节点和接缝应受力明确、构造可靠，并应满足承载力、延性和耐久性等要求；应根据连接节点和接缝的构造方式和性能，确定结构的整体计算模型。

现在有很多常用计算软件都增设了PC计算项目,在BIM平台上多专业协同设计，实现从建模→预制构件指定→构件分析→结构计算→装配式深化设计→预制构件统计→图纸输出→生成加工数据→加工生产的整套流程。

5 装配式建筑在施工中的注意事项

5.1 构件制作与运输

预制构件模具除应满足承载力、刚度和整体稳定性要求外，还应满足预制构件质量、生产工艺、模具组装与拆卸、周转次数等要求，预制构件预留孔洞、插筋、预埋件的安装定位要求，根据设计要求预设反拱。预制构件制作前应进行预制构件的隐蔽工程检查，带面砖或石材饰面的预制构件宜采用反打一次成型工艺制作。夹心外墙板宜采用平模工艺生产，生产时应先浇筑外叶墙板混凝土层，再安装保温材料和拉结件,最后浇筑内叶墙板混凝土层。当采用立模工艺生产时，应同步浇筑内外叶墙板混凝土层，并应采取保温材料及拉结件位置准确的措施。根据混凝土的品种、工作性、预制构件的规格形状等因素，制定合理的振捣成型操作规程。混凝土应采用强制式搅拌机搅拌，并应采用机械振捣。预制构件采用洒水、覆盖等方式进行常温养护时，符合现行国家标准 《混凝土结构工程施工规范》GB 50666的要求。在预制构件运输时，应制订运输与堆放方案，其内容包括运输时间、次序、堆放场地、运输线路、固定要求、堆放支垫及成品保护措施等。对于超高、超宽、形状特殊的大型构件的运输和堆放应有专门的质量安全保证措施。

5.2 安装与连接

墙、柱构件安装前应清洁结合面，构件底部应设置可调整接缝厚度和底部标高的垫块。钢筋套筒灌浆连接接头、钢筋浆锚搭接连接接头灌浆前,应对接缝周围进行封堵，封堵措施应符合结合面的承载力设计要求。在多层预制剪力墙底部采用坐浆材料时，其厚度不宜大于20 mm。灌浆施工时，环境温度不应低于5℃。当连接部位养护温度低于10℃时，应采取加热保温措施。灌浆操作过程应有专职检验人员负责旁站监督并及时记录。焊接连接时，应采取防止因连续施焊引起的连接部位混凝土开裂的措施。

5.3 工程验收

装配式结构应按混凝土结构子分部工程进行验收。当结构中部分采用现浇混凝土结构时，装配式结构部分可作为混凝土结构子分部工程的分项工程进行验收。验收应符合《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB 50204的有关规定，并提供下列文件和记录：工程设计文件、预制构件制作和安装的深化设计图，预制构件、主要材料及配件的质量证明文件、进场验收记录、抽样复验报告，预制构件安装施工记录，钢筋套筒灌浆、浆锚搭接连接的施工检验记录，后浇混凝土部位的隐蔽工程检查验收文件，后浇混凝土、灌浆料、坐浆材料强度检测报告，外墙防水施工质量检验记录，装配式结构分项工程质量验收文件，装配式工程的重大质量问题的处理方案和验收记录，装配式工程的其他文件和记录。

6 装配式结构与现浇混凝土结构的区别

装配式结构与现浇混凝土结构的设计和施工过程是有一定区别的。对装配式结构,建设、设计、施工、制作各单位在方案阶段就需要进行协同工作，共同对建筑平面和立面根据标准化原则进行优化，对应用预制构件的技术可行性和经济性进行论证，共同进行整体策划，提出最佳方案。与此同时，建筑、结构、设备、装修等各专业也应密切配合，对预制构件的尺寸、形状、节点构造等提出具体技术要求，并对制作、运输、安装和施工全过程的可行性及造价等作出预测。此项工作对建筑功能、结构布置的合理性和对工程造价等都会产生较大的影响，是十分重要的。提高定型的标准化建筑构配件的重复使用率，将非常有利于降低造价。质量、进度、成本是装配式建筑推行中需要把握的重要指标。

7 结语

预制装配式建筑在建造模式、施工速度、工程质量以及可持续性等方面均有着传统结构体系无可比拟的优势。装配式建筑还处于起步阶段，面临着许多问题，如结构体系理论研究，配套部品的兼容性、制造成本、专业设计、施工人才缺乏以及国内技术规范的滞后等。但从长远来看，它符合建筑产业化生产和可持续发展的方向，将促进建筑领域生产方式的巨大变革。

[1]JGJ1-2014,装配式混凝土结构技术规程[S].

[2]GB/T 51231-2016,装配式混凝土建筑技术标准[S].

[3]GB 50666-2016,混凝土结构工程施工规范[S].