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            1. 企業新聞

              Corporate news

              【綠色講堂】裝配式建筑主要存在的問題與對策研究

              2020-11-29

                                                                                    前言

                     隨著我國城市化進程的加快,住宅產業得到快速的發展。近年來,裝配式建筑在各級政府和政策的推動下,受到了行業的青睞。2013年1月1日,國務院發布了《國務院辦公廳關于轉發發展與改革委員會住房城鄉建設部綠色建筑行動方案的通知》,在這一行動方案中,對推動建筑工業化做了具體部署,“住房城鄉建設等部門要加快建立促進建筑工業化的設計、施工、部品生產等環節的標準體系,推動結構件、部品、部件的標準化,豐富標準件的種類,提高通用性和可置換性。推廣適合工業化生產的預制裝配式混凝土、鋼結構等建筑體系,加快發展建設工程的預制和裝配技術,提高建筑工業化技術集成水平。支持集設計、生產、施工等于一體的工業化基地建設,開展工業化建筑示范試點?!?016年2月,《中共中央國務院關于進一步加強城市規劃建設管理工作的若干意見》提出“力爭用10年時間,使裝配式建筑占新建建筑的比例達到30%”。進一步明確了裝配式建筑是住宅產業的一個發展方向?!秶鴦赵恨k公廳關于大力發展裝配式建筑的指導意見》(國辦發[2016]71號)提出了八項任務:①健全標準規范體系;②創新裝配式建筑設計;③優化部品部件生產;④提升裝配式施工水平;⑤推進建筑全裝修;⑥推廣綠色建材;⑦推行工程總承包;⑧確保工程質量安全。

                為貫徹落實《中共中央國務院關于進一步加強城市規劃建設管理工作的若干意見》和《國務院辦公廳關于大力發展裝配式建筑的指導意見》,住房與城鄉建設部組織有關單位編制完成了混凝土、鋼結構、木結構裝配式建筑技術規范。2017年1月10日,住房與城鄉建設部分別以第1417號、第1418號和第1419號公告發布了GB/T 51231—2016《裝配式混凝土建筑技術標準》[1]、GB/T 51232—2016《裝配式鋼結構建筑技術標準》[2]和GB/T 51233—2016《裝配式木結構建筑技術標準》[3],并于2017年6月1日實施。邁出了裝配式建筑標準規范體系建設的第一步。

                在各級政府的推動和政策的扶持下,一批裝配式建筑部品部件生產企業應運而生,為裝配式建筑提供所需要的建筑部品部件。由此可見,我國的住宅建筑方式已經悄悄地發生了轉變,裝配式建筑這一新生事物已經成為住宅建設一種新的發展模式,在住宅產業中扮演著越來越重要的角色。

              然而,與普通建筑相比,裝配式建筑有什么優越性?這種建筑模式的轉變可能帶來哪些問題?如何應對這些問題?本文將在這些方面進行分析探討,以求對裝配式建筑有一個更清楚地認識,使這一新生事物能得到更好地發展。

                                          裝配式建筑的優點

              (1)有利于施工人員素質的提高


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                     裝配式建筑模式是將建筑物的生產由現場搬到了工廠,在工廠生產建筑物所需要的各種部品部件,然后到現場進行拼裝。這一搬遷使得工作環境有了很大的改善,讓更多的人愿意從事這一工作。同時,從事這一工作的人員由現場施工時的臨時人員變成了企業的員工,企業可以通過招工時的把關、進廠后的培訓不斷提高從業人員的素質。由此可見,裝配式建筑的出現使得建筑業從業人員素質的提升成為可能。

              (2)施工過程具有更大靈活性

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                     裝配式建筑部品部件的生產可以根據部品部件的具體情況來確定,具有較大的靈活性,這對提高部品部件的質量有著相當大的幫助。

              (3)有利于提高建筑質量

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                     裝配式建筑生產企業中,人員較穩定,工作分工較明確,通過上崗培訓,職工素質通常比建筑施工單位的人員高。這為建筑工程質量的提升提供了保證。裝配式建筑用的預制構件可以在一個較為寬泛的范圍內選擇生產工藝,可以更好地保證質量。

              (4)更有效的節約材料

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                     裝配式建筑構件生產企業通過混凝土配合比優化,可以使各種原材料得到更充分地利用,減少原材料的消耗。

              (5)更有效地提高施工效率


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                     裝配式建筑施工的效率遠比現場施工方式高,特別是一些多雨地區和寒冷地區,這種優越性更為突出。

              (6)有利于建筑施工技術水平的提升


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                    裝配式建筑混凝土的制備與澆注由同一個單位完成,因此,可以綜合采取各種技術來提高構件的質量。裝配式建筑方式可以更有效地提升施工技術水平。

                                  裝配式建筑存在問題分析

                     綜上所述,裝配式建筑有諸多優越性,但裝配式建筑也不是完美無缺的。對于裝配式建筑這一新生事物,不僅要看到優越性的一面,也要看到存在的問題。只有看到這些問題,正確地面對這些問題,積極地采取有效的措施,才能使裝配式建筑這一新生事物得到健康的發展。

               ?。?)建筑結構的整體性問題

                   在現澆混凝土結構中,柱、梁、剪力墻、樓板等構件是同時澆注的。因此,現澆混凝土結構具有較好的整體性。但在裝配式建筑中,每個構件是分別制作的,只是在裝配過程中以適當的方式將它們連接在一起。從這一點看,裝配式建筑的整體性不如現澆結構。我國是一個多地震的國家,抗震性能是建筑工程必須考慮的一個問題。建筑物的抗震性與結構的整體性有著密切的關系。結構的整體性降低將會引起建筑物抗震性能的降低。因此,在推廣裝配式建筑時必須考慮建筑結構的整體性問題,確保建筑物的抗震性能。

               ?。?)現澆部分與預制部分混凝土變形不一致性問題

                   采用現場施工時,對于框架結構,首先澆注結構框架,然后砌筑填充墻體。在砌筑填充墻體時,結構框架混凝土的收縮已基本結束,砌筑墻體后結構框架混凝土的收縮很小,墻體對框架混凝土收縮的約束作用很小,因而結構框架混凝土不容易開裂。相反地,結構框架對墻體的收縮則可能產生一定的約束作用。因此,在框架結構中,裂縫通常出現在墻體中,結構框架一般不出現裂縫。在這種結構中,荷載主要由結構框架承擔,墻體不承受荷載。墻體出現裂縫僅僅影響美觀,并不影響建筑物的安全性。對于剪力墻結構,剪力墻是與柱、梁等同時澆注的,因而同時發生收縮變形。換句話說,剪力墻與柱、梁等結構構件的收縮是同步的。一般來說,剪力墻的強度等級與其它結構構件的強度等級差別不大,因而混凝土的配合比也相差不大,這使得剪力墻混凝土的收縮與其它結構構件混凝土的收縮基本相同。因此,在這種結構中,剪力墻與其它結構構件之間不產生較大的約束力,不會引起剪力墻或其它結構構件的開裂。而采用裝配式建筑施工方式時則不同,各種墻體是在工廠里預制的。為了保證建筑物的整體性,一些柱、梁等結構構件是在各種預制構件安裝好后澆注的。在澆注這些構件時,預制構件混凝土的收縮基本結束,而現澆構件混凝土的收縮還沒有開始。也就是說,對于裝配式建筑施工方式,預制構件混凝土的收縮與現澆結構構件混凝土的收縮是不同步的?;炷潦湛s的不同步必將產生構件之間的相互作用。在這種情況下,預制構件混凝土處于受壓狀態,現澆構件混凝土處于受拉狀態。在一些較細長的現澆構件中,容易產生較大拉應力。當這種拉應力較大時,在現澆構件中有可能產生裂縫。在裝配式建筑中,現澆構件通常是一些承受較大荷載的結構構件,這些構件出現裂縫不僅僅是影響美觀,可能影響建筑物的安全性。即便不影響建筑物的安全性,由于這些構件配有較多的鋼筋,裂縫的存在也容易引起鋼筋銹蝕。同時,這些裂縫也是侵蝕性介質進入混凝土的通道。從這些方面看,結構構件產生裂縫可能影響混凝土工程的耐久性??梢?,對于裝配式建筑,預制構件混凝土與現澆構件混凝土變形性能的一致性顯得更為重要。

               ?。?)模板利用率問題

                   與其它混凝土制品不同,裝配式建筑構件沒有固定的尺寸,屬于來圖加工。對于一些數量較少的建筑構件,模具的利用率較低,生產成本較高。

                                                對策研究

              (1)對于裝配式建筑整體性較差的問題,目前主要通過兩個方法來解決:

                1)受力鋼筋采用套筒式連接。建筑工程中,鋼筋的連接不可避免。通過鋼筋連接,在建筑物中構成一個鋼筋網,以此保證建筑物的整體性。在裝配式建筑中,建筑構件在工廠生產,每個構件的鋼筋網都是獨立的。只有通過適當的方式將這些獨立鋼筋網連接起來,才能形成整個建筑物的鋼筋網,保證建筑物的整體性。采用現澆混凝土施工方式時,混凝土的澆注是在鋼筋網形成后進行的,有足夠的空間進行鋼筋連接。對于同向鋼筋,一般采用焊接的方法連接;對于交叉鋼筋,一般采用綁扎的方式連接。采用裝配式建筑施工方式時,構件與構件之間的鋼筋連接受到操作空間的限制。特別是預制構件底部垂直方向受力鋼筋的連接更為困難。然而,套筒式連接技術可以較好地解決這一問題。套筒連接技術是將上、下鋼筋鈑上螺紋,插入帶有螺紋的套筒中,旋轉套筒,將鋼筋拉緊,然后灌漿封堵。通過這一方法,將不同構件中的鋼筋連接起來,在建筑物中形成一個完整的鋼筋網。更好地傳遞應力。目前,這一技術已經成熟,并應用于建筑工程中。

                2)采用現澆混凝土與預制裝配式建筑構件相結合的方式。在裝配式建筑中,為提高建筑物的整體性,建筑物的節點處通常采取現澆方式。節點是多個構件的結合點,在這個地方將各個構件的鋼筋與這一構件本身的鋼筋綁扎在一起,澆注混凝土,將這些構件連接起來。通過這些現澆節點,將單個建筑構件連接成一個建筑物。通過這一方法,將分開澆注的建筑構件連接起來,形成混凝土構件網。

               ?。?)對于現澆混凝土與預制混凝土變形不一致性問題,目前還沒有引起足夠的重視??陀^地說,要使現澆混凝土與預制混凝土變形完全一致是不可能的,但應該盡量減小兩者變形的差異。如果這兩者變形差異太大,則可能產生裂縫,尤其是在現澆梁、柱中產生裂縫。為了避免現澆梁、柱中產生裂縫,可采取如下技術措施:

                1)在現澆混凝土中摻入適量膨脹劑。裝配式建筑中,由于現澆混凝土收縮滯后于預制混凝土收縮,混凝土收縮時,通常是現澆混凝土處于受拉狀態,預制混凝土處于受壓狀態?;炷恋牧芽p是由拉應力產生的,因此,裂縫容易出現在現澆混凝土構件中。在現澆混凝土中適量摻入膨脹劑,減小現澆混凝土的收縮,可以減小現澆混凝土與預制混凝土收縮變形的差異,減小兩者之間的相互作用力。

                2)嚴格控制現澆混凝土用水量?;炷恋氖湛s是由失水引起的,用水量對混凝土收縮有較大影響,減少混凝土用水量可以減小混凝土收縮。

                3)適當增大現澆部分的截面積,減小預制部分的截面積。對于裝配式建筑,現澆混凝土的收縮大于預制混凝土的收縮。因此,預制混凝土構件將約束現澆混凝土的收縮。由力學分析可得:

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              (1)式中:σc 為現澆混凝土構件中的拉應力,MPa;Ec、Ep分別為現澆混凝土的彈性模量和預制混凝土的彈性模量,MPa;Ac 、Ap分別為現澆混凝土構件的截面積和預制混凝土構件的截面積;εc、εp分別為現澆混凝土的收縮變形和預制混凝土的收縮變形。

                由式(1)可見,現澆混凝土構件中的拉應力不僅與兩者之間的收縮變形差有關,也與兩者之間的截面積比有關?,F澆混凝土構件與預制混凝土構件的截面積比越大,現澆混凝土構件中的拉應力越小。也就是說,增大現澆混凝土構件的截面積,減小預制混凝土構件的截面積,可以減小現澆混凝土構件中的拉應力。

                   (3)模板的利用率影響到裝配式建筑構件的成本,模板的利用率越高,建筑構件的成本越低。建筑設計采用模數制,模板采用拼接式,能較好的解決模板的利用率問題。

                                                   結語

                     裝配式建筑是一種新型建筑模式,必將在我國的建筑業中占據一個重要的地位。然而,在大力推廣裝配式建筑的過程中也應該關注這種新型的建筑模式可能帶來的問題。從上述分析可以看到,裝配式建筑既具有許多優越性的一面,也具有一定風險的一面。因此,在裝配式建筑的施工中,必須更加嚴格控制施工過程,確保施工質量。否則,不僅不能較好地展現其優越性的一面,反而會留下安全隱患,甚至造成不必要的損失。

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              參考文獻

              [1] 中華人民共和國住房和城鄉建設部. GB/T 51231—2016 裝配式混凝土建筑技術標準[S].北京:中國建筑工業出版社,2017.

              [2] 中華人民共和國住房和城鄉建設部.GB/T 51232—2016 裝配式鋼混結構建筑技術標準[S].北京:中國建筑工業出版社,2017.

              [3] 中華人民共和國住房和城鄉建設部. GB/T 51233—2016 裝配式木結構建筑技術標準[S].北京:中國建筑工業出版社,2017.


              本文刊載在《混凝土與水泥制品》2019年第8期

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