百年宅项目装配式建筑构件深化设计与施工组织研究*

尚晓华，方召欣，强 峰，仵苍峰，邵凯华，王成龙

(1.山东鲁能亘富开发有限公司，山东 济南 250000； 2.烟台大学土木工程学院，山东 烟台 264005)

0 引言

装配式建筑[1-2]相比传统建筑，能大大减少现场湿作业、噪声、粉尘污染等，具有节能环保特性，同时可缓解劳动力短缺现象。2020年7月住房和城乡建设部等十三部委在《关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见》中指出：要加快建筑工业化升级，大力发展装配式建筑。装配式结构在国外及我国港澳等地已得到广泛应用，施工速度快、经济效益和环境效益好，是新兴绿色环保节能型建筑结构。目前习惯沿用传统结构工程的思维方式管理装配式建筑，导致装配式结构工程实施质量和技术经济等效益难以体现[4]。本文以百年宅项目为例，由项目建设视角探讨装配式建筑施工组织。

1 百年宅项目概况

百年宅项目位于山东省济南市，总建筑面积18.83万m2，采用桁架叠合楼板、预制楼梯及ALC板等构件。主体产业化采用框架剪力墙结构，外围护采用装配式ALC外墙板与内保温集成系统，内装产业化采用主体和管线分离的SI集成技术体系。

从该项目建设角度出发分析施工优势、设计、施工、成本和工期等因素，探讨装配式建筑施工组织。

2 装配式建筑施工优势

1)精益化程度高 装配式建筑在工厂采用机械化生产，精度高，提高生产效率，减少现场人员投入。同时还以精益建造实现建筑业全产业链工业化，促进绿色发展。以填充墙垂直度为例，传统砌筑控制误差为8mm，而ALC墙体可控制在3mm。

2)经济、社会效益显著 施工现场减少劳动力投入、减少污染等。

3)绿色节能 据相关资料不完全统计，装配式建筑工业化生产比传统建筑每平方米水耗降低64.75%，能耗降低37.15%，人工减少47.35%，垃圾减少58.89%，污水减少64.75%，对实现节能减排、保护生态环境、改善人居环境都具有重要意义[5]。

4)提高材料利用率 如现场使用混凝土，装配式建筑混凝土损耗为1.0%，而传统现浇混凝土损耗达2.5%。

3 装配式建筑构件深化设计与施工

以叠合楼板及ALC板为例，介绍项目在深化设计及施工时的注意事项[6-9]。

3.1 叠合楼板深化设计与施工

叠合楼板标准层厚130mm(60mm预制+70mm现浇)，局部大跨板厚150mm(60mm预制+90mm现浇)，屋面层厚160mm(60mm预制+100mm现浇)，混凝土强度等级为C30，结合面做成≥4mm的人工粗糙面，粗糙面面积不小于结合面的80%。叠合楼板在深化设计及施工时应注意以下几点。

1)叠合楼板后浇带搭接范围内需放置≥3根、直径比同方向预制板底筋大一级的通长钢筋，且相互搭接的纵筋与横向钢筋每个交叉点均应进行绑扎，接缝处钢筋搭接长度≥280mm(见图1)。

图1 叠合板接缝构造

2)设有暗梁的部位，如图2所示，此区域应弯折板底筋，处理措施如下：①方案1 按结构图施工，叠合板预制厂家将预制板底筋按1∶6弯折，需注意预制板伸出筋，根据预制板伸出筋位置，放置梁箍筋，避免钢筋碰撞；②方案2 不弯折预制板底筋，暗梁内箍筋错开预制板底筋放置。

图2 暗梁部位示意

3)室内轻质隔墙处，板筋加强筋可置于底筋上，需预留叠合板预制构件，或将加强筋置于预制板上，不预留构件，进行现场处理。

4)放置屋面层叠合板板底附加筋时，屋面层砌块墙下板内附加钢筋放置在100mm厚后浇叠合层内，如图3所示。

图3 砌块墙下板内附加筋

5)该项目叠合楼板施工重点在于控制板厚及平整度，常见问题如下：①叠合楼板在安装过程中，易挤压两侧模板使之倾斜，导致过洞口处平整度较差；②由于叠合板厚度不一、结合面不平，不适合采用放置混凝土块、插钎等方法控制板厚。解决办法如下：①控制过口平整度和楼板厚度，在叠合板吊装和墙体模板安装完成后，由总承包和监理单位先后组织检查，保证误差控制在0～3mm，同时检查模板支撑体系和稳定性，保证过口平整度和楼板厚度符合要求；②实施数据可视化管理，将不合格点记录在工程管理软件中，及时汇总和分析不合格点，同时整改不合格分项，合格后进行下道工序。安装过程中，若叠合板预留锚筋不能按照设计要求位置安放，将影响构件受力，给施工质量及结构安全带来隐患。可先不绑扎框架梁上部钢筋，采用临时固定的方式形成框架梁钢筋骨架，预留锚筋与梁主筋冲突时，调整梁上部钢筋，待叠合楼板安装完成后，再统一绑扎上部钢筋。

6)预制叠合楼板缺边、掉角、断裂、弯曲等问题较常见，缺边掉角导致平整度较差，接缝线条不顺直。构件断裂影响结构安全，存在隐患。解决措施如下：①进行源头把关，确保养护到位；②构件进场前与厂家提前沟通，按照施工次序优化构件装车顺序，做到先用的构件放在上方，后用的构件置于下方，便于存放管理，避免现场二次倒运，减少磕碰、掉角；③构件存放时，上下两块构件垫木应上下对应，且垫木规格统一，避免构件出现翘板现象。

7)叠合板构件吊装速度慢，找板浪费时间。按照以下流程对叠合板编排运输编码：先铺无现浇板带区域，先低后高、先边后中；再铺现浇板带区域，先铺梁两边后中间；最后铺降板区域。

8)工期整体控制难度较大。预制构件塔式起重机占用率较高，叠合板等装配构件吊装与主体施工钢筋等原材吊装时间冲突，且剪力墙和梁需现浇，加之叠合板验收、工人装配熟练程度等问题，导致装配式住宅不好控制工期。应合理安排叠合板等装配构件进场时间，避开塔式起重机忙碌时间,并加强班组培训，形成固定班组施工人员，在保证施工质量的前提下，加快施工进度。

9)为避免现浇板带处钢筋搭接长度不足或出筋长度过大，在满足设计及规范要求时，应设计现浇板带钢筋比板带宽度小10cm；加强劳务班组现场定位，防止积累定位偏差；加强与叠合板厂家的沟通，要求厂家派驻技术人员协助管理。

10)桁架叠合楼板与现浇梁交接处，由于胡子筋需进梁5d且过梁中线，同时部分结构梁腰筋导致无法安装直径200mm的套管。此时应优化施工次序，如绑扎梁筋骨架时，将套管按照定位同步放置，且留置梁一侧模板，待套管由梁侧放置后再封闭模板。

11)满堂架上满铺或铺部分梁边板带，在叠合板边四周贴胶带，可有效防止结构梁在浇筑过程中的变形移位，同时防止水泥砂浆沿模板与叠合板底的缝隙流到楼板底部。叠合板与现浇梁交接处，叠合板应压进梁10mm，以保证梁板交接处结构受力及美观。

3.2 ALC板深化设计与施工

该项目地上部分采用200mm厚ALC外墙板，分户墙采用200mm厚ALC内墙板，外露梁柱包覆及装饰采用50mm厚ALC艺术板，造型腰线采用同尺寸的ALC角材。节点采用抗震ADR工法，可抵御一定程度地震破坏(见图4)。深化设计及施工应注意以下几点。

图4 固定节点(ADR工法)

3.2.1板材固定及开槽

1)因ALC板材质问题，不能直接持力固定太阳能集热器，应在太阳能集热器挑板两端，且在结构梁范围设置构造柱及圈梁。

2)墙板开槽时应沿板的纵向切槽，深度≤1/3板厚。当必须沿板横向切槽时，外墙板槽长≤1/2板宽，槽深≤20mm，槽宽≤30mm，内墙板槽深≤1/3板厚。

3.2.2板缝处理

1)板与板间的缝隙 ①板材预制时，板企口采用TU槽(凹凸槽)，安装时凸槽凸出的直角部分外侧挂浆，与凹槽自然靠拢后用力挤浆，使对好的板缝挤出浆液；②在板材对接处设置凹陷面，槽宽50mm，深5mm，在预留抗裂槽部位挂网格布，有效防止墙板自身干燥收缩造成的墙面局部开裂，增强板材防裂性能，墙面板带凹槽，避免铺贴的玻璃纤维网格布高出板面，提高墙板平整度。

2)板与梁柱间的缝隙 板材与梁柱交接处，因板材已留设50mm宽防裂槽，因此梁柱也应留设防裂槽。同时墙板和主体结构间宜采用柔性连接，中间使用弹性材料嵌缝(如发泡剂等)，有防火要求时应采用岩棉或玻璃棉等防火材料。

3)板与地面、楼层顶板和卫生间反坎间的缝隙 板与卫生间反坎接触面缝隙的外层需用防裂砂浆填塞，并在外层挂网格布防止裂纹。板与楼层顶板间的板缝采用内嵌木楔临时固定，然后使用水泥砂浆塞实。

4)水电管线开槽和开孔缝隙 板材内置钢筋网片，强度大，可开槽走管线、放开关盒等。但开设管线和孔后，必须采用专用黏结砂浆或抗裂砂浆填缝，并挂200mm宽抗裂网格布。

3.2.3施工重难点

1)ALC板垂直运输 ALC板垂直运输一般需借助室外施工电梯，但ALC板大批量进场穿插施工时，部分楼座常因车库进度导致不能及时安装室外电梯，由此制约ALC板垂直运输。应提前规划室外电梯布置，可保留卸料平台锚固件，必要时借助主体施工卸料平台，使用塔式起重机进行吊装。

2)ALC板易开裂 ALC墙板在蒸压养护过程中，板材内部受蒸汽影响，含水率约为35%，若直接安装墙板会引起墙体较大变形，造成墙体开裂。ALC墙板生产要求墙板出炉后静置≥28d，需提前排产并有序堆放。

3)中角钢与ALC板间缝隙较多 应使用注胶方式填实空腔后用专用密封胶封口。

4)须满足外墙防水要求 外墙底部浇筑200mm厚混凝土反坎，并于主体结构施工时一次浇筑成型。施工完角钢后，进行2cm厚坐浆，保证ALC墙板底部平整。ALC板需提前排版，便于统计下单，减少切割工作量，加快施工进度，减少开裂风险，避免出现小板。

4 装配构件成本

将装配构件与传统项目做法进行对比，因2个项目开竣工时间有所差异，为具有对比性，技术指标采用项目各自的指标，经济指标采用同一时间的价格：①楼板 装配式做法采用60mm厚现浇+70mm厚预制板，为241元/m2；传统做法采用110mm/120mm厚现浇混凝土板，为153元/m2，差额为88元/m2；②外墙 装配式做法采用200mm/150mm/100mm厚ALC板+混凝土墙柱，为176元/m2；传统做法采用混凝土短支剪力墙+200mm/300mm/100mm厚轻质砌块墙，为116元/m2，差额为60元/m2；③内隔墙 装配式做法采用200mm/100mmALC板+100mm厚轻钢龙骨石膏板隔墙，为408元/m2；传统做法采用混凝土短支剪力墙+200mm/100mm厚轻质砌块墙，为158元/m2，差额为250元/m2；④楼梯 装配式做法采用预制混凝土楼梯、现浇混凝土平台，为16元/m2；传统做法采用现浇混凝土楼梯、现浇混凝土平台，为6元/m2，差额为10元/m2；⑤整体卫浴 装配式做法采用SMC/彩钢板材质整体卫浴，为99元/m2；传统做法采用墙地面瓷砖+铝板吊顶，为75元/m2，差额为24元/m2；⑥地暖 装配式做法成本为114元/m2，传统做法成本为100元/m2，差额为14元/m2。

装配建筑比传统建筑造价高出446元/m2，主要原因如下[10]：①装配式建筑施工工艺虽然在人工方面占据优势，但国内市场的人工成本仍然较低，导致优势并不明显；②预制厂家生产预制构件需单独定制模具，同时需采用高精度控制设备及新型材料，额外产生较大的费用，此外运输、养护等工艺均需投资；③二者涵盖人工费、材料费、机械费及运输费等，传统施工主要在现场进行整体浇筑，施工技术成熟，市场已经规模化和标准化，各种费用相对透明和固定。

装配式建筑虽在综合成本上不占优势，但调查发现，某市50岁及以上工人占比37%，40～49岁工人占比27.8%，30～39岁工人占比24.5%，30岁以下工人仅有10.7%，因此建筑业青年力量后继不足，建筑业人工成本未来一段时间大幅提升已成必然趋势，装配式建筑人工成本优势将逐渐显现。

5 装配式建筑施工工期

该项目主体施工标准层普遍比现浇结构工期增加2d，因为叠合楼板装配构件核心工艺主要在于设计、生产、运输、吊装、湿法作业等，任何步骤出现偏差均影响工期[11]，如表1所示。

表1 叠合板施工工期分析

通过分析表1可知，该项目影响工期的因素在于供货、构件缺陷、管理等方面，其中供货是由市场供需关系决定，非人为可控，现场施工前应排定计划，提前联系构件厂家进行排产，从预制构件厂家源头控制质量，同时加强管理，不断纠偏加以改正。二次结构采用ALC板，施工工期为5m3/d，而传统砌筑为2m3/d，施工速度大大提升。

6 结语

1)装配式建筑精益化程度高，可提高材料利用率，节能环保，节约劳动力。

2)叠合楼板施工重难点在于节点连接及细部构造，ALC板施工重难点主要是板材固定及板缝防渗漏处理，探索研究不同装配构件的特点，对推广装配式建筑应用具有重要意义。

3)装配式建筑相比传统现浇结构体系，在综合成本上不占优势，但通过分析某市劳务工人不同年龄段的比例，推断未来一段时间装配式建筑人工成本优势将逐渐显现。

4)装配式建筑标准层工期比传统现浇建筑增加2d，随着装配式构件相关管理问题的解决，主体结构工期优势将逐渐显现。ALC板材施工速度是传统砌筑的2.5倍，二次结构施工周期大大缩短。

本文从项目建设角度出发，对设计、施工、成本等方面进行探讨分析，虽取得一定成果，但存在地域局限性，未在全国范围内展开讨论分析。随着信息技术的发展，大数据、人工智能、互联网等势必与建筑进行更深层次的融合，带动装配式建筑在技术层面拓展。随着EPC总承包管理模式的推广，在此模式下完成预制装配式建筑工程管理，将对工程管理人员提出更高的要求和挑战。