装配式混凝土住宅建筑应用初探以黔东南州为例

全宏旭

1.黔东南州建筑情况简介

黔东南州位于贵州省东南部，当地的吊脚楼、鼓楼、花桥和民居等民族木构建筑具有鲜明民族特色和艺术价值，50 户以上自然村寨超过2000 多个。黔东南建筑行业经过近30 年的快速发展后，向高质量发展转型，在全面实施乡村振兴、大数据、大生态三大战略行动，大力推动新型工业化、新型城镇化的背景下，传统现浇等建筑生产方式已明显不适应绿色发展的趋势，根据贵州省政府办公厅下发关于发展装配式建筑实施意见，到2025 年底全省装配式建筑占新建建筑面积比例要达到30%，黔东南州主推装配式木结构建筑，而装配式木结构住宅建筑在防火工艺、城市适用性等方面还存在一定的不足。契合黔东南城乡发展及资源差异，提高经济社会效益，引入装配式混凝土住宅建筑，具有现实意义。

2.传统住宅建筑存在的问题

2.1 木构住宅建筑

木构住宅在防火方面具有天然的弱势。据数据显示，黔东南年平均日照1048h～1306h，年平均气温14.6℃～18.5℃[1]，而黔东南又被称为“百节之乡”，各种传统节日、民族节日非常隆重，比如清明节、火把节等，在木构住宅生火做饭是居民长久以来的习惯，使用明火等原因造成火灾的事故不计其数，仅2010 年以来，农村发生村寨火灾800 余起，2010 年以来年均火灾事故超过200 起，对木材进行防火技术处理则增加住宅建造成本，受历史、文化、技术等各方面影响，木构住宅建筑在防火技术方面存在短板。

木构住宅在防腐、防虫和耐久性方面技术尚不够成熟。黔东南气候湿润，降水充沛，年平均相对湿度在78%～83%，年降水量1010mm～1367mm，暴雨、浓雾时常发生，导致木材容易腐朽，进而影响木构建筑的耐久性，而木材一般需经处理使含水率达8%～12%才不利于真菌生长，以达到防腐目的，也有使用生桐油、油漆等进行技术处理，防止虫蛀，减少开裂，天然木料经过防虫、防腐等处理后，也会使房屋生产成本提高。

木构住宅建筑使用功能方面有待提升。传统木构住宅使用的木材地板和墙板，厚度一般为1.5cm～2.5cm，远远小于混凝土结构建筑的墙、板，此外木材由管状细胞整齐排列组成，里面包含大量的空隙，并被空气填满，加上木材具有弹性，使木材的传声性非常好，所以木构住宅的隔音效果不是十分理想。由于目前树径大、质地优良的木材十分稀少，由天然木材制成的简支梁跨度一般很难超过10m，限制了建筑空间的扩展，木构建筑梁柱节点一般为卯榫结构，在长时间使用后，会发生变形松动，甚至造成房屋倾斜，此外相同厚度木材每平方米能承受的重量远远低于钢筋混凝土结构，这对于人们追求舒适宽敞的建筑空间来说是一项挑战，从而导致实用性大打折扣。

木构住宅对城市的适用性较差。近年，黔东南外出务工人口多，人口出现向县城、市区集聚的趋势，而城市及周边土地稀缺，高层建筑成为有效解决城市空间拓展的手段，受限于木材本身的物理、力学、化学等特点，木构住宅不适用于城市全面推广使用，木构建筑还存在不易清洁、变色、保养维护麻烦等问题。近年，大多数新建农村、乡镇住宅，普遍采用砖木结构或钢筋混凝土结构，多数返乡建房的居民以修建砖房为荣，县城及市区的房屋建筑基本为现浇钢筋混凝土结构，由此也可以看出人们更倾向于居住钢筋混凝土结构建筑。

2.2 现浇住宅建筑

（1）施工噪声等污染难以避免。现浇钢筋混凝土建筑施工过程中，混凝土浇筑、振捣，模板加工、支设、拆除，钢筋加工等不可避免地会产生超过70dB的噪声，这些噪声具有突发性、冲击性、不连续性等特点，容易影响周围居民的正常生活，尤其是对一些老年人和婴幼儿影响较大。施工过程中如混凝土养护等产生的废水和生活污水较多，水中的污染物如TN 等往往严重超标，而这些废水一般未经处理而排放，造成水体污染。施工过程中还会因为砌筑隔墙、搬运水泥、机械使用等产生粉尘，粉尘会随风飘散在周围环境中，使工地周围建筑、商店、人群不同程度地受到影响。

（2）施工周期长。现浇钢筋混凝土结构建筑施工受到养护时间的影响非常大，一般结构需要1d～2d 拆模，主梁一般3d～5d 才能拆模，有的结构甚至5d以上，一栋30 层的建筑大约需要2 年工期。另外现浇施工会受到其它方面的影响，例如黔东南市区一般禁止在中午12点～14 点和晚22 点～次日6 点进行产生环境噪声污染的建筑施工作业，高、中考前15 日内和其它特殊公务活动期间也可能会暂停施工作业，现浇方式生产住宅建筑由于施工技术的限制导致施工周期较长，这是难以避免的。

（3）产生的建筑垃圾多。传统现浇住宅建筑生产过程中，较多使用一次性木模板，木模板在加工使用后，并且拆除容易损坏，一般不能重复利用。使用的竹木和钢管脚手架也容易损坏报废，浇筑梁、柱、板、墙过程也容易产生废混凝土，砌筑过程往往容易留下废砖、废水泥浆等等，另外，装饰装修同样会产生废塑料、废弃管道、废弃地砖、废弃涂料等等，现浇住宅建筑生产不可避免地会产生各种各样的建筑垃圾，容易造成土壤破坏、占用土地等环境污染，随意堆放也容易产生安全隐患。

（4）协调管理任务重。现浇住宅建筑生产过程中，一般建筑材料都由施工单位或建设单位购买，运输到工地后，再进行加工使用，而建筑工地涉及的建筑材料多种多样，包括水泥、混凝土、砂、木材、模板、钢筋、砖、防水卷材、沥青、钢管脚手架、安全网、管材、电线等等，购买这些材料需要花费巨大的精力进行议价、签合同、运输、付款、存放等，此类事务无疑需要占用大量的人力资源去处理协调管理，若管理经验不足，还会造成材料浪费、诉讼缠身等不利影响。

3.装配式混凝土住宅建筑的优势

3.1 绿色环保

装配式混凝土住宅建筑，构件采用预制构件，构件厂一般远离市区，能有效降低噪声、粉尘等污染。构件生产可采用蒸压养护，循环利用水资源，现场湿作业少，生产生活用水有效减少。构件生产可以使用钢模板，减少了木材的消耗[2]。工厂进行标准化生产，能有效减少建筑材料的浪费，建筑构件的高度集成，使得建筑垃圾大量减少。据统计，采用装配式生产建筑，能节水约50%，节约水泥22%，节约钢材约20%，节约木材约80%，节约人工25%～30%，减少建筑垃圾70%，缩短工期25%～30%，建筑自重减轻55%，绿色环保效果十分突出。

3.2 生产效率高

由于构件生产、混凝土硬化主要在工厂内进行，基本不受到天气影响，省去了混凝土养护时间。预制构件可以集成装饰装修等工序，也可以在安装过程中同时进行室内砌筑、水电安装、室内装饰、外墙保温等一系列工序，能有效提高生产效率。施工单位等只需要购买预制构件，大大减少了购买建筑材料的非工艺成本，提高了管理效率。装配式施工机械化、集成化程度非常高，很适合采用BIM、智能建造等新技术、新工艺。黔东南2015 年便实现县县通高速，并将继续建设贵黄高速，黄平至瓮安高速，丹寨至天柱高速。到2021 年，黔东南将拥有黄平县某装配式建筑生产基地项目拟建成年产12 万m2装配式建筑生产基地，黔东南丹寨县某装配式楼盖研发生产项目拟建成年产预制水泥制品5 万套的生产基地，黔东南从构配件的生产、运输上，为装配式混凝土住宅建筑的应用提供了有力的保障。

3.3 易于质量控制

预制构件在工厂流水线作业生产，计量精准，温度、湿度环境容易控制[3]，工人专业化水平容易提升，构件产品尺寸和设计尺寸误差小，构件出厂前能够确保符合标准规范要求，更容易实现质量控制。黔东南有1 所本科、2 所高职院校为建筑行业培养高素质技能人才，为装配式施工提供了坚实的技术人才保障。现场装配作业，下雨等天气对混凝土强度的影响小，标准化构件安装误差易控制，有学者测定，同一时期预制混凝土强度的变异系数仅为7%，而现浇混凝土则达到17%。构件提前进行墙面处理，可以防止热胀冷缩等情况造成混凝土开裂，提高构件表观质量。

3.4 维护保养方便

采用工业化生产的建筑构配件，与传统生活使用的产品类似，如果某部位出现漏水、损坏等问题，不需要像传统现浇混凝土工程的处理一样，全部废弃，只需把有问题的构件拆下来，把新的构件装配上去，即可完成维护工作，例如屋面20 年防水寿命到期，可以直接更换整个屋盖，墙面老化后，可以更换表面材料，这样使得传统现浇混凝土建筑生产过程不可逆性得到有效地解决。另外黔东南为地震二类场地，近60 年最大地震震级5.5 级，比较适合整体结构和刚度较弱的装配式建筑。

4.结语

目前，黔东南木构住宅建筑、现浇住宅建筑仍然存在观赏价值高、造价低等优势。但总体来说，在黔东南的市、县城区，应用装配式混凝土住宅建筑有着质量水平高、使用维护性能好、绿色生态、安全文明施工程度高、工程工期短等优势，更加符合黔东南建筑行业绿色发展、高质量发展、可持续发展的要求，对推进建筑工业化、现代化、信息化、智慧化具有积极的意义。