装配式建筑发展与技术分析

赵 建 伟

(山西转型综改示范区阳曲产业园区事业服务中心，山西 太原 030045)

0 引言

装配式建筑是预制构件、部品部件在工地装配而成的建筑。2016年党中央、国务院发布《关于加强城市规划建设工作的若干意见》后，国务院、建设部相继出台相关文件，提出了要发展装配式建筑，并上升为建筑业升级转型的重要抓手并上升为国家战略。2017年山西省住房和城乡建设厅印发了《装配式建筑行动方案》，制定了山西装配式建筑发展的具体目标。上述文件，为建筑业建造方式进行重大变革提出了具体要求，装配式建筑的发展迎来了春天。在政策持续推动下，装配式建筑产业集聚效应非常明显，建筑业、房地产业积极主动参与，开展技术研发和工程实践，各地兴起新建预制构件厂，装配式建筑迎来大发展的机遇期。

1 发展装配式建筑的原因

传统建筑存在了这么多年了，技术体系应用已经非常成熟。而根据万科的经验，20%～30%的装配式，建筑成本会增加300元/m2～450元/m2，为什么还要发展装配式建筑。

传统建筑施工工艺过程容易产生的一些质量通病，如墙面的开裂、建筑结构的尺寸偏差、垂直偏差、混凝土墙体的露筋和门窗安装时连接部位的缺陷等。这些质量通病，通过加强管理可以改善，但要完全的避免难度非常大。通过改变传统的建造方式，根本上解决传统建筑质量通病，是提升建筑物的质量品质的重要途径。

已有证据表明，工地扬尘是造成雾霾天气的原因之一，而传统建筑工地对扬尘的控制远远不及装配式建筑，环境保护方面需要发展装配式建筑。

近年来随着我国人口红利的消失，很少再有年轻人加入到这个建筑队伍当中来，建筑业农民工人的人数锐减，全国多地爆发了民工荒，建筑民工的工资也水涨船高,建筑施工企业负担加重,这个趋势会越来越明显。显然要继续走传统建筑业的老路，不改变传统建筑业劳动密集型的现状，很多施工企业发展将无以为继，外在的环境压力以及建筑企业自身发展的需要，都要求传统建筑产业进行转型升级。

通过总结，与传统建筑工艺相比，装配式建筑优势明显：取消了现场施工外架、楼板底模和室内外墙抹灰工序，钢筋统一配送，墙体模板取代木模板，现场文明施工效果显著。PC构件工厂预制、施工现场后通过大型起重机械吊装就位，操作工人劳动强度大幅降低。门窗洞口的尺寸可以很好控制，质量也可以得到保证。双层混凝土板中间夹着保温板，保温层耐久性好，保温效果好。墙板之间的防火分隔，可有效避免大面积火灾隐患。混凝土结构外墙防水抗渗效果好。内外混凝土板面层平整，可以避免裂缝、露筋、空鼓等问题。

2 发展装配式建筑的意义

装配式建筑是一种新兴的生产方式，可以引起建筑业的五大变革，第一个变革是手工到机械，也就是说从模具制作、钢筋绑扎、混凝土浇筑振捣、构件养护等原来需要手工操作的工作，都可以由机械来完成。第二个变革是工地到工厂的转变，就墙板、楼板、梁柱、楼梯阳台等原来的现场浇筑的部分，都可以在工厂制作完成。第三个变革是就从施工方面，现场施工进入组装，传统建筑施工大部分浇筑作业，在现场施工完成。装配式建筑，是工厂生产出来的构配件运输至施工现场进行组装。第四个变革是农民工向产业工人的转变，原来施工现场的农民工便成为产业工人，工作环境大大改善，安全事故大大降低。第五个变革是从技术工人向操作工人的转变，技术工人变身为操作工人，技术门槛大幅降低企业负担减轻，这个就是现代装配建筑会带来革命性的变化。

发展装配式建筑实现了建筑流程的完全可控，这个是一个相对的概念。首先从质量方面看，解决了传统建设方面普遍存在的一些渗漏或隔音、精度差等质量通病。其次从进度方面来看，采用装配式建筑，施工周期是传统建筑的1/3左右，高层建筑和精装修可以在一年以内完成。从成本方面来看，由于采用装配式建筑，现场用人减少时间减短，综合成本可以得到降低。

发展装配式建筑符合可持续发展的理念。装配式建筑据测算，与传统施工的建筑相比，可以节水80%，节能70%，节约时间30%，节约材料和土地可以达到20%。同时，模板、脚手架等措施费可以节省8%，真正实现低碳环保。综合来看，发展装配式建筑是传统住宅产业化向现代住宅产业化转型的必经之路。

3 预制混凝土装配式体系和技术要点

预制混凝土装配式体系分为三个类型，分别是框架结构，剪力墙结构和框架剪力墙结构，其中主流是框架结构。框架剪力墙结构应用较少，暂不做介绍。

1)装配式框架结构，一般由预制的柱、梁、楼板、楼梯等构件通过一定连接方式组成，适用于空间大的建筑，如办公用房、教学用房、商城用房、仓储用房、医务用房等建筑。框架结构具有现浇作业少、装配率高等特点，便于施工，适合预制装配。框架结构构件之间有刚性连接和柔性连接两种连接方式。刚性连接分三种：一维构件、两维构件和三维构件。一维构件的连接只有一个方向，二维构件的连接有两个方向，或者是平面上，三维构件的连接至少有三个方向。一维构件具有很好的整体性，生产、运输、存放和安装等方面易于操作；不足之处是接缝位于节点位置，受力较大，对连接的要求比较高。二维构件的型式主要有平面一字型、十字型和T型，节点部位整体性较好，接缝位于受力较小的位置，连接性能较好；不足之处是生产、运输、存放和安装等方面不太方便。三维构件是在T字型或十字型的基础上，在另外一个维度上面又加了杆；优点是减少了现场钢筋的布置、混凝土浇筑等的工作量，接头数量也可以大大减少；缺点是在工厂制作难度高，运输堆放不方便。该种框架体系应用较少。柔性连接的特点就是接头的变形是在弹性范围，结构的恢复性能比较好。如果地震以后只有接头部位破坏，只要进行连接部位局部修复，具有很好的经济性。既可以用于预制混凝士框架体系，又可以用于预制混凝土板柱结构。

2)剪力墙结构体系主要有以下四种体系：第一种体系是预制剪力墙体系，即高层整体装配式剪力墙体系，是国内应用比较广泛的结构形式之一。对于预制剪力墙体系，剪力墙竖向钢筋的连接极为关键。底部预留后浇区目前使用较多，在预制墙体内预留孔洞，由顶端浇筑混凝土，自上而下的灌注产生了强大的压力确保了后浇区内混凝土的密实程度。降低了套筒的使用数量，仅在“预制腿”处应用套筒灌浆连接，降低了综合成本。第二种体系现浇剪力墙配外挂板体系，剪力墙、柱采用现浇，楼梯等预制，这种结构形式的核心仍然是现浇剪力墙体系。第三种体系叠合剪力墙结构体系，沿着厚度方向分为三层，外层是预制，通过桁架钢筋连接，中间层的是现浇，施工过程中省去了模板支撑的工序，但是钢筋网与上下层不相邻。第四种体系多层剪力墙体系构造简单，施工方便，可在广大城镇地区多层住宅中推广使用。我国城镇化进程的步伐加快，将会建设大量的以6层～7层为主的剪力墙居住建筑。