新型建筑工业化项目施工技术实践及问题研究

翟 鹏

（山东建筑大学, 济南 250101）

新型建筑工业化项目施工技术实践及问题研究

翟 鹏

（山东建筑大学, 济南 250101）

新型建筑工业化是建设方式转变的必由之路，发展新型建筑工业化，应加大力度开展对其结构体系、建造技术和管理方式等基础性的研究和实践工作。预制装配式施工技术是实现建筑产品工业化生产的根本途径。本文介绍了国内外典型的建筑装配式技术新成果，在产业化试点工程建设实践中总结了装配式结构施工阶段的关键技术及施工重点，讨论了实践中发现的问题，并提出解决建议。

建筑工业化;装配式;施工技术

0 引言

新型建筑工业化是采用工业大规模生产的方式生产建筑产品的新思路，通过技术与管理手段对建筑产品生产全过程各个阶段的生产要素进行集成和系统整合，透过不同的建筑体系，实现建筑设计标准化、部品构件生产工厂化、现场施工机械化、组织管理科学化的要求，从而提高生产效率，保证建筑质量，延长建筑寿命，实现节水、节地、节材、节能与环保的绿色建设生产目标。

采用预制装配式结构施工技术是实现传统建筑建造方式工业化改造的根本途径。随着越来越多的试点项目不断推进，不同的装配式结构体系得到广泛的应用，而相应的建筑设计规程及施工规范仍然很不完善。因此对于不同的装配式结构体系，在施工技术方面进行更多研究与实践是至关重要的，也是新型建筑工业化得到广泛推广的根本保证。

1 预制装配式施工技术研究现状

1.1 预制装配技术在国外的应用

作为建筑工业化的具体实现形式，装配式技术在西方发达国家已有半个世纪以上的发展历史，形成了各具特色比较成熟的产业链和较完善的技术体系。虽然这些国家或地区的国情与我国差别较大，但是就技术层面和经验借鉴方面，是值得我们探索和思考的。

1.1.1 美国混凝土预制技术的发展

美国从上世纪二十年代开始探索预制混凝土的研发，到七十年代PC技术得到广泛的应用。在工程实践中PC技术更是充分地发挥了其优越性，体现了施工速度快、工程质量好、经济耐久的优势。美国PCI组织已完成了PC技术的规范和标准的制定工作，拥有完备的使用手册。这些手册也正在不断地、适时地更新，以适应技术的发展。

1.1.2 日本装配式混凝土的发展

上世纪70年代是日本住宅产业逐渐迈向成熟的时期。这一时期在技术上产生了盒子住宅、单元式、大型壁板式住宅等多种形式，同时设立了住宅性能认证制度以保证其质量和功能。到90年代，日本开始大量生产住宅通用部件，各种新的工业化施工技术广泛被采用。2000年后，全装配式住宅真正得到大面积的推广和应用，施工技术也逐步得到优化和发展。

1.1.3 欧洲国家装配式混凝土建筑的发展

欧洲特别是北欧国家，装配式混凝土建筑具有较长的历史，在技术上积累了大量的经验。他们强调设计、材料、工艺和施工的完美结合。由于其长期可持续的研究和发展，他们的预制技术，已形成系统的基础理论，并符合节能环保与循环经济要求[1]。

1.2 国内企业预制装配技术研究成果

1.2.1 万科集团 PC,PCF 技术

万科集团是探索工业化住宅建造技术的先行者，目前已形成了两大技术：①PC(precast concrete)技术，主要用于全预制混凝土构件，如阳台、空调板、楼梯、内隔墙板等；②PCF(precast concrete form) 技术，即预制混凝土模板技术，主要用于预制混凝土剪力墙外墙模以及叠合楼板的预制层等。结构其他部分，如内剪力墙、部分内隔墙、电梯井等主体结构仍然现浇，因此，现场湿作业量较大。

1.2.2 中南集团NPC技术

中南集团研发形成具有自身特色的NPC(new precast concrete)技术体系。该结构体系竖向构件的连接方式通过下部构件预留插筋，上部构件预留金属波纹管实现钢筋浆锚搭接连接；水平构件通过设置现浇连接带的方式进行连接；水平构件与竖向构件通过预留插筋伸入叠合层现浇混凝土实现连接，从而形成整体结构。

中南集团的NPC技术体系大大降低了现浇量，比较适合于大多数的装配整体式剪力墙结构住宅的建设。但是其关键连接点尤其是浆锚钢筋连接处存在大量的灌浆孔，如何更好地保证每个孔的灌浆质量、保证结构安全是该体系进一步完善及改进的重点。

1.2.3 远大住工PC技术

远大集团于2006年正式成立长沙远大住宅工业有限公司，开启建筑工业化实践之路。在吸纳国外先进理念与技术的基础上，研发了“住宅装配式箱形结构体系”，并通过技术集成推出整体浴室产品，其PC生产制造工业化率达85%以上[2]。

2 装配式施工技术在济南建筑工业化试点项目的应用

2.1 工程概况

2012年济南市成为继深圳、沈阳之后的第三个国家住宅产业化综合试点城市。济南市西客站片区安置三区小学工程是济南市第一个住宅产业化试点项目，校区内建筑由两栋四层教学楼与一栋两层办公楼组成，教学楼两端设有连廊将建筑连为一体。

该项目为国内首次采用装配整体式钢-混凝土组合框架结构体系的建筑产业化试点工程，工程主体框架采用钢结构，楼板采用PK预应力混凝土楼板加现浇混凝土叠合而成，外墙围护结构采用预制夹心保温外墙挂板，内隔墙采用预制粉煤灰加气混凝土条板，楼梯采用装配式整体楼梯。采取工厂标准化生产，现场机械化施工，装配化率达90%。

2.2 工程采用的关键施工技术

2.2.1 钢结构

钢材本身的特点决定了钢结构特别适宜工厂大批量生产，工业化程度高，是非常适合推广的装配式建筑结构形式。本学校主体框架柱、梁采用钢结构，从而实现主体结构构件全部在工厂中制作，现场吊装施工，与混凝土框架结构相比大大降低了现场湿作业程序，缩短主体结构建造时间，且能更好的满足建筑上大开间灵活分隔的要求。钢柱内通过灌注砼又可增强建筑结构刚度，减小钢结构在地震作用下层间位移角较大的问题。另外钢结构与装配式PC外墙挂板连接节点的设置相较装配式混凝土框架结构来说更加灵活方便。

2.2.2 PK叠合楼板

本工程采用的楼板为预应力混凝土预制薄板，厚度3cm，叠合层混凝土浇注后可形成12cm厚的叠合楼板。叠合板在施工阶段不需铺设模板，仅需在大跨度板底处布置数道竖向支撑，有效节约了脚手架支撑。预制薄板上带有“T”形肋板，肋上预留长方形孔，用于布置横向受力钢筋从而形成双向受力楼板，同时叠合层混凝土浇注后肋上孔洞混凝土可形成“销栓”效应，大大加强了叠合板整体性。此外，预留孔洞还可方便布置楼板内的预埋管线。

PK叠合楼板采用专用吊具吊装，将板搁置于钢梁上时，板端在钢梁上的长度不小于50mm，板间焊接剪力钉以防止板的水平位移。布置横向受力筋时肋上每个预留孔中穿一根横向钢筋，钢筋间距为200mm。布置板面支座负筋及分布筋时，为保证钢筋保护层厚度，应先将垂直于板肋方向的支座负筋或分布筋放置于板肋上，再将平行于板肋方向的负筋或分布筋放置于垂直板肋方向的支座负筋或分布筋的下方，同时两个方向的板面钢筋绑扎连接。

2.2.3 预制夹心保温外墙板

本工程外墙围护结构采用装配整体式预制混凝土夹心保温外墙挂板（俗称”三明治板”）。外墙挂板厚度200mm，由内外叶各50mm钢筋混凝土板和中间100mm厚挤塑聚苯乙烯板组合而成，内外叶砼板由高强纤维连接，进一步提高强度，上下各设置两处预埋件与主体结构连接，具有保温、隔热、自重轻、施工方便、定位准确等特点。

（1）外墙板运输及安装准备。外墙板由专用运输车辆运送，由于学校建筑层高为3.9m，造成墙板最小长度达到3880mm,个别教室部位墙板长度达7.7m，在运输过程中必须加工制作安放外墙挂板的固定架，采用侧卧立放的方式运输，运输时采取绑扎固定措施，防止构件移动或倾倒。

外墙板吊装前，为防止墙板起吊阶段吊点部位应力过大造成板体破坏，墙板在运制施工现场后需要用专用翻板机对横向放置的板体进行翻转，至竖向放置后方可直接进行吊装。

（2）外墙板安装与链接。外墙挂板安装采用两点支撑，四点受力的连接方式，先在钢梁上焊接钢牛腿，墙板下部用螺栓与钢牛腿连接并固定，在初步校正外墙挂板的安装精度后，安装上部的连接件，上部连接钢板在钢梁上焊接固定后，通过微调底部螺栓进一步校准外墙挂板的精度，最后对上下节点需焊接的位置进行焊接固定，使挂板的着力点转移至牛腿，一块墙板至此安装完毕。

（3）外墙板缝密封。墙板接缝密封处理是装配式结构的关键，为应对地震使外墙挂板侧向位移造成挤压破坏，保证墙板具备足够的变形能力，板与板之间设置宽度为20mm的接缝，缝内填充材料使用岩棉、氯丁橡胶气密条、发泡聚乙烯棒及建筑密封胶进行封堵，密封胶的施工深度，实现宽深比 2：1，确保密封胶与PC墙板粘接面结合良好。

2.2.4 预制楼梯

预制楼梯也是装配式技术中的亮点，预制楼梯吊装时，先在休息板的支承面上浇水湿润并坐水泥浆一层，然后将楼梯段踏步面呈水平状态安装就位，使与支座接触严密，吊索与水平面夹角保持不小于45度。将调整好的楼梯段用连接件与支座预埋件点焊牢固后，方可卸钩，再按设计要求焊牢，焊缝厚6mm，三面围焊。每层楼板两块楼梯段安装牢固经检查无误后，在休息板两端灌浆孔浇筑细石混凝土，完成楼梯安装。

3 装配式施工技术应用的问题与建议

3.1 外墙板生产安装方面

（1）外墙板尺寸和预埋件的精度是整个工程的关键，决定了外墙板能否顺利挂上并保证外观及构造质量。工程中出现了部分墙板间缝隙大小不均匀导致上下层板缝不能完全对齐的现象。建议在施工时采用内控与外控相结合的方法进行结构施工，重点注意复核墙板尺寸及预埋件标高等影响质量的关键因素。一是要根据图纸准确核实连接件位置、标高及墙板垂直度；二是对于墙板生产过程中的钢模板也应严格把关，混凝土浇筑前钢模要有加固措施，钢模的变形程度要定期检测，及时更换不合格的钢板，从而保证构件尺寸精度，并且确保板内连接预埋件定位措施牢固，避免浇筑砼时发生预埋件位移。

（2）预制墙板的设计尚需满足水电安装管线的预留预埋、管线维修、建筑装饰装修部品的固定等方面要求，建议在构件设计与制造环节统一考虑而实现各专业技术的集成，防止后期重复劳动（如剔槽等）对墙板构造整体性造成影响[3]。

（3）墙板等PC构件的生产进度还需与施工进度相互协调，现场生产计划安排要与构件厂提前协商沟通，保证构件供应与施工相匹配。

3.2 叠合板方面

经过工程实践看来，楼面采用的预制叠合板上未考虑水电管道留孔，导致施工时仍需现场测量定位，水钻开孔，既拖慢了施工进度，也破坏了叠合板下的观感效果。建议在设计与生产阶段，结合水电安装图纸做好叠合板穿板管道洞口的定位及预留。

3.3 工程建设规范化管理方面

现有的工程管理制度不能满足装配化建造方式的要求。由于缺乏专业的产业工人和管理人员，现有建筑工业化项目建设的管理水平与已有的施工设备、技术等是不相匹配的，无法更好的满足装配化施工的要求。无论是建筑工业化的要求，还是当前对提高住宅建造质量的要求，适应工业化、装配化施工的管理组织形式都是需要尽快改进的。

4 结语

预制装配式建筑发展已经成为一种必然趋势，逐步扩大产品的应用范围，获得更多的认可度，是今后需要解决的一个问题。济南市建筑产业化试点工程是国内首例将装配整体式钢-混凝土组合框架结构应用在学校公建项目，对该结构的设计、制造、施工技术等方面进行了一定的探索，其中钢结构与预制墙板、配筋叠合楼板的相互连接方式等均为首次使用。实践表明，该结构在建造技术上是可行的，可以满足建筑结构相关要求，并且经过工业化生产，具有工程质量过硬、工期缩短、环境效益好等优点。面对新型建筑工业化对建筑标准化、系列化和多样化的要求，装配整体式施工技术将不断丰富，以满足快速增长的社会需求。

[1]李晓明.装配式混凝土结构关键技术在国外的发展与应用[J].住宅产业，2011(06).

[2]郭正兴,董年才,朱张峰.房屋建筑装配式混凝土结构建造技术新进展[J].施工技术，2011(06).

[3]陈彤,郭惠琴,马涛,秦珩.装配整体式剪力墙结构在住宅产业化试点工程中应用[J].建筑结构，2011(02).