李一凡,赵宇宏
(1.浙江省建设科技推广中心,浙江 杭州310012;2.浙江省建筑科学设计研究院有限公司,浙江 杭州310012)
2018年,新的国家标准《装配式建筑评价标准(GB/T 51129—2017)》开始施行,原《工业化建筑评价标准(GB/T 51129—2015)》被废止。浙江省工业化建筑的评价和认定一直采用浙江省《工业化建筑评价导则》来执行,但由于上位标准装配式建筑评价标准和工业化建筑评价标准在评价内容和评价方法上都有了很大的变动,为此浙江省对本省评价标准进行了修编。新编的浙江省评价标准的评价项和评价方法是否适用于浙江省实际情况,能否更好地指导浙江省装配式建筑发展,本文对此展开了研究。
装配式建筑竖向构件最低要求采用预制构件的比例达到35%,在混凝土结构、钢结构和钢-混凝土混合结构3个体系中,钢结构由于其先天的优势,竖向构件35%的比例很容易就能满足。钢混结构能不能满足条件,需要根据评价方法来看。有难度的是混凝土结构,而混凝土结构中住宅建筑又居多。笔者通过计算不同结构体系和不同类型的建筑(表1)可以看出,框架剪力墙结构在住宅类型的项目中,柱子在竖向结构构件的混凝土体积占比只有10%~20%,而其在办公类型的项目中,柱子在竖向结构构件的混凝土体积占比达到了40%左右。
由于浙江省在装配式建筑发展初中期是走“竖向现浇水平预制的大方向”,就算所有的柱子都采用了预制构件,35%的竖向构件采用预制构件的比例要求还是难以达到的。
有省内装配式建筑权威专家提出过“机械化现浇工艺可看作建筑工业化建造的一种重要形式或有机补充”。而省标新提出的高精度模板施工工艺就能很好地体现机械化现浇工艺。高精度模板是指一种装配化的工具式模板,在工地现场快速组装,可显著提高混凝土工程质量和施工效率。同样,现浇混凝土竖向构件施工中采用“按施工图设计文件规定的形状、尺寸和要求,在工厂中就用机械把钢筋加工成型,运送到施工现场不用再次加工的成型钢筋”也能体现装配式的建造方法。
表1 柱的占比统计
在竖向构件的评价方法中,装配式混凝土结构建筑是通过混凝土体积比来计算的。省标新增了采用高精度模板和成型钢筋时的评价方法。高精度模板只是对模板工艺有了提升,混凝土部分本质上还是现浇,所以高精度模板的应用比例是通过采用高精度模板的现浇混凝土体积之和除以所有竖向构件的混凝土体积之和得到的。成型钢筋的应用比例是通过采用成型钢筋的现浇混凝土体积之和除以所有竖向构件的混凝土体积之和得到的。
当混凝土结构的竖向构件同时采用预制部件和高精度模板时,预制部件的应用比例不小于35%,且其余竖向构件施工中采用高精度模板,竖向构件总评价分值为预制部件的评价分值加上修正后高精度模板评价分值,且竖向构件总评价分值不超过预制部件评价分值的最高值。修正后的高精度模板评价分值可取其最低评价分值乘以A、B两个修正系数,A是指竖向构件中现浇的构件混凝土体积与竖向构件总体积的比值;B是指竖向构件中采用了高精度模板的混凝土体积与竖向构件中现浇的构件混凝土体积的比值。按高精度模板的最低分作为基数,这样设置既能给现浇的部分有少量得分,同时又能体现评价体系的方向还是引导采用预制部件;当现浇混凝土结构的竖向构件施工中同时采用高精度模板和成型钢筋时,先分别计算出高精度模板和成型钢筋的应用比例,按比例确定评价分值后,直接将两者相加即可。
装配式钢结构建筑和装配式木结构建筑,国标在条文说明提到“可为30分”。而浙江省一种较常见的钢-混凝土混合结构,由于钢构件不适合像混凝土构件那样用体积比来计算,所以是和钢结构一样主体结构竖向构件直接给满分吗?如果钢框架-现浇钢筋混凝土核心筒(剪力墙)能直接得满分,同样是外围框架预制与现浇混凝土核心筒(剪力墙)组合的装配整体式框架-钢筋混凝土核心筒(剪力墙)却要按照混凝土结构的体积比来计算得分,而且实际上很大概率是到不了35%这个最低要求的,只能得零分。所以省标提出如果其结构特征和建造模式与钢结构类似的,其混凝土核心筒(剪力墙)采用高精度模板施工工艺,且高精度模板的应用比例不低于80%的,可不通过计算按照钢结构直接赋分。例如钢框架和钢管混凝土柱为结构构件的钢管混凝土框架。这样既能方便钢混结构竖向构件的装配率计算,又能让评价方法更为公平。
当钢-混凝土混合结构的结构特征和建造模式与混凝土结构类似时,就要按照混凝土结构,通过预制竖向构件和所有竖向构件的混凝土体积比来计算装配率。例如型钢混凝土框架和钢管混凝土柱中钢管不受力,只是作为现浇混凝土的模板作用的钢管混凝土框架。但实际计算时就会发现,型钢混凝土框架的型钢混凝土柱内部钢结构部分难以折算成为混凝土的体积;作为现浇混凝土模板作用的钢管混凝土框架的钢管柱是计算钢管的外围体积,还是计算内部现浇混凝土的体积,现浇部分是否要折算系数也难以给出定论。如果此类结构类型评价方法难以确定,在以后的应用中肯定会慢慢地改变,型钢混凝土柱可以做成预制的,钢管混凝土柱可以做成符合构造要求的。
对于主体结构的水平构件的比例计算,是采用各楼层预制部品部件的水平投影面积之和除以各楼层水平构件的投影面积之和得到的。其中满足要求的后浇混凝土带水平投影面积也可算入分子中。
水平构件由梁、板、楼梯、阳台、空调板5个部分组成。梁可以是预制混凝土梁、叠合梁、钢梁或型钢混凝土梁;楼梯可以是预制混凝土楼梯或钢楼梯;阳台和空调板也较为简单和单一。较为复杂的是板,全预制的混凝土预制楼板和预制屋面板没有争议;其次正在大力推广的叠合楼板、屋面板及其符合要求的后浇带,在钢结构建筑中被广泛采用的金属楼承板组合楼板、屋面板,与在部分排屋别墅中用到的木楼盖和木屋盖也没有问题;较有争议的是其他在施工现场免支模的楼板、屋面板。
这些楼板(屋面板)除了混凝土预制楼板(屋面板)和木楼盖(木屋盖),其他楼板都涉及到在施工现场现浇混凝土的情况。而主体结构50分中,最低要求要达到20分,水平构件满分刚好是20分,就是说主体结构竖向构件是可以全现浇1分都不得。这样就导致出现装配式混凝土结构建筑的主体结构竖向构件采用现浇工艺,水平构件采用金属楼承板或者施工现场免支模的楼板这类竖向水平绝大部分都是现浇的情况。一个建筑的主体结构基本上全现浇,并被评为装配式建筑,合理性与科学性有待商榷。
所以,浙江省评价标准提出金属楼承板组合楼板(屋面板)或其他在施工现场免支模的楼板,只有在装配式钢结构建筑和本文规定类型的钢框架-混凝土核心筒(剪力墙)混合结构建筑中使用时,其楼板(屋面板)水平投影面积可当作分子来计入;但考虑到建筑造型的多样性和成本等因素后,给出2个对应的评价方法:
1)当水平构件梁、板、楼梯、阳台、空调板预制部件的应用比例计算不低于65%时,剩余水平楼板中采用了金属楼承板或免支模的楼板的水平投影面积,可按少量的比例折算为水平投影面积,并与之前计算的水平投影面积相加后,重新计算水平构件的应用比例,确定评价分值。这样可以让弧形或是异形楼板较多的混凝土结构建筑,通过把本来不能计为水平投影面积的部分折算后计入分子中,从而满足水平构件的要求。
2)当装配式混凝土结构中水平构件梁、板、楼梯、阳台、空调板等预制部件的应用比例计算不符合方法1)的最低要求,甚至楼板一点预制部件都未采用,但却大量地采用金属楼承板或施工现场免支模楼板时。如果楼梯和空调板采用了预制楼梯和预制空调板这类技术较为成熟和可靠的构件,水平构件评价项应给予少量的分值。
围护墙分为承重和非承重2类,其评价项有2条,非承重围护墙非砌筑和围护墙与保温、隔热、装饰一体化。新型建筑围护墙体由于是工厂化制造,首先从制造的方式上满足装配式的要求,其次工厂化制造的墙体比起施工现场砌筑的质量和品质都能够得到保障,常用的有:蒸压加气混凝土外墙板,发泡陶粒类轻质条板,钢边框形式的轻质PC墙板,幕墙板等。以上列举的这些墙板都有2个共同点:一个是都采用非砌筑的形式;另一个则是采用干式工法施工工艺。这两点就是评价非承重围护墙是否符合评价要求的重点。把非承重围护墙非砌筑作为评价项是很有必要的。
围护墙采用墙体与保温隔热、装饰一体化则是评价建筑围护墙在集成化方面的好坏,同时要满足墙体结构、保温和装饰3个方面,对多个专业在一体化集成设计上也是一种考验。要满足国标的评价要求,就要采用单元式幕墙或者预制混凝土夹心保温外墙板等技术,但不论是单元式幕墙还是预制混凝土夹心保温外墙板的瓷砖反打装饰层工艺价格都非常高,单元式幕墙也不适合在住宅项目中使用。结合浙江当前实际,浙江省评价标准将原“墙体”“保温隔热”“装饰”3合1的评价项两两组合拆为3种情况,即“墙体+保温隔热+装饰”“装饰+保温隔热”“墙体+保温隔热”。
内隔墙的评价项也是2条,内隔墙非砌筑和内隔墙与管线、装修一体化。内隔墙非砌筑是评价内隔墙是否由工厂生产,在施工现场以“干法”施工的墙体,常见的有ALC板材、水泥岩棉夹芯板、发泡水泥夹芯板、木骨架或轻钢骨架复合墙体等。内隔墙采用墙体与管线、装修一体化强调的也是土建设计和装修设计的一体化,墙体、管线、装修三者的集成化。但由于带装饰的内隔墙等于要采用装配化装修,这样的墙板不但价格高,生产和设计的厂家也少,而且全装修的推广在各地都有很大的阻力,装配化装修更加不符合当前实际,所以省标将原“内隔墙墙体”“管线”“装修”三者一体化的评价项分为“内隔墙墙体+管线+装修”和“内隔墙墙体+管线”2种情况。让有条件的项目采用带装修的内隔墙,普通项目采用增加的内隔墙和管线集成的评价项。
管线分离是把设备和管线从建筑的结构系统分离。由于设备或者管线的寿命或者使用年限是远远低于建筑结构系统的。设备和管线设置在结构系统外,在其维修或更换时就不用对结构系统造成破坏,既减少维修面积,也保障结构系统的安全。如果把顶面、墙面和楼面3个空间内的管线放在一起计算长度就会有不公平的问题出现。水平向布置的管线如楼面的采暖管或者是顶面灯具的电线,排布密度高数量多,竖向布置在墙体上的管线就要少很多,容易出现水平向布置的管线长度占比远远大于竖向布置的。因此,省标将竖向管线和水平向管线分开评价,拆分为“竖向布置管线与墙体分离”和“水平向布置管线与楼板和湿作业楼面垫层分离”两个评价项。
浙江省正处于装配式建筑的重要发展时机,建立一个科学全面又符合浙江省装配式建筑行业发展现状的评价体系,有助于引导浙江省装配式建筑的发展。对规范浙江省装配式建筑评价,推进建筑工业化具有重要意义。