装配式整体建筑

装配式整体建筑（精选7篇）

装配式整体建筑 篇1

0 引言

20世纪80年代我国掀起过一次“预制装配式住宅”热[1],将大量的墙板、楼板在工厂预制,运到现场安装,由于当时的材料技术、装备水平、经济水平等条件不成熟,这类建筑普遍存在抗震性能差,隔热、隔音、防水性能不好等缺陷,在90年代实行房改后,由于经济水平的提高,出于对房屋性能的追求,又重回到现浇作业方向,再加上由于住房供求关系的不平衡,急于求得住房的“量”,来不及对住宅建筑的新型结构体系进行深入全面的研究。

随着建筑工业产业化的发展,装配式钢筋混凝土结构重新被人们认识,特别是整体预应力装配式板柱结构技术规程(CECS 52∶2010)的实施,必定加快我国建筑工业化的发展。与现浇施工相比,整体装配式结构有利于绿色施工,因为装配式施工更能符合绿色施工的节地、节能、节材、节水和环境保护等要求,降低对环境的负面影响,包括降低噪声、防止扬尘、减少环境污染、清洁运输、减少场地干扰、节约水、电、材料等资源和能源,遵循可持续发展的原则。而且,装配式结构可以连续地按顺序完成工程的多个或全部工序,从而减少进场的工程机械种类和数量,消除工序衔接的停歇时间,实现立体交叉作业,减少施工人员,从而提高工效、降低物料消耗、减少环境污染,为绿色施工提供保障。另外,装配式结构在较大程度上减少建筑垃圾(约占城市垃圾总量的30%～40%),如废钢筋、废铁丝、废竹木材、废弃混凝土等。

国内外学者对该结构进行了大量的研究工作。Priestley[2]对部分粘结预应力拼接节点进行了理论研究,他指出由于预应力筋在节点内和节点两边一定范围内不与混凝土发生粘结,因此在节点产生较大变形时预应力筋仍可保持弹性。这种节点在大变形后强度和刚度的衰减及残余变形都较小,节点复原能力强;由于预应力的夹持约束作用,对节点区抗剪有利,可以减少节点区箍筋用量。柳炳康等[3]进行了两榀预压装配式预应力混凝土框架梁柱组合体的低周反复加载试验。李振宝等[4]进行了6个混合连接装配混凝土框架内节点试件在低周反复荷载下的加载试验。除了对预制节点进行研究外,许多学者也对整体结构性能进行了研究,柳炳康等[5]对两榀两跨预压装配式预应力混凝土框架进行低周反复荷载作用下的试验研究。韩建强等[6]对一榀预应力装配式框架进行水平低周反复荷载作用下的试验。吕西林等对一个单层、单跨、三榀,采用橡胶垫螺栓连接梁柱节点的装配式预制混凝土框架结构1/2缩尺模型进行拟动力试验[7]。以上研究主要针对预制构件或小型框架结构,不能完全反映整体装配式建筑结构的性能,本文将从整体装配式建筑的特点出发,研究其结构设计思路,并采用ANSYS软件建立整体装配式建筑结构的有限元模型,研究其在正常使用状态下的受力情况。

1 整体装配式建筑特点

整体装配式建筑是装配式建筑的一种,也称为盒子建筑[8]。最大的特点就是在工厂内完成墙体、楼板等主体工程,还能在工厂内完成大部分管道工程和装修工程,能够把现场工作量差事降到最低限度,并且工业化程度相当高。整体装配式建筑多用于住宅、旅馆、医院、学校、办公楼等民用建筑[9,10]。这是因为,这些建筑中相同的房间多,大空间的房间少,用整体装配式建造时可以大大减少构件的类型与规格,这为工厂化生产提供了有利的条件。随着城市交通、工业化、信息化的发展,城市用地也将越来越频繁,建筑物的拆迁也将成为一个很重要的问题,但是采用整体装配式构件建造的建筑,其固有的拆装方便,转运迅速等优点则表现得更充分。

整体装配式建筑在工厂内完成了主体工程,在施工现场只需进行安装。图1就是整体装配式建筑的安装过程。当然整体装配式建筑不仅能向一个方向扩展,也可以向多个方向扩展,见图2。向一个方向扩展的体系,灵活性较小;沿两个方向扩展的体系灵活性较大。

2 整体装配式建筑结构设计思路

结构设计是整体装配式建筑结构设计的重要环节,结构设计思想是按下列原则考虑的:每个整体装配式连接成整体是凸凹槽连接和螺栓连接共同完成的,凸凹槽连接是保证整体装配式上下墙体连接的整体性,用螺栓连接不仅实现了整体装配式的水平连接也实现了竖向连接,见图3,图4。

空间整体装配式结构整体刚度对单间整体装配式来讲,由墙体和楼板整浇而形成的,对于建筑物结构的整体刚度来说,整体装配式建筑每片墙体都提供刚度,但考虑到整体性能,每片墙体在整体刚度中的比例并不是完全的,盒形结构从整体受力形式上看,与一般剪力墙结构相似[11]。而且上下间的整体装配式的竖向连接采用预应力钢筋锁住。因此,在对整体装配式建筑的结构设计时我们设想按一般剪力墙体系进行计算和设计[12]。

但是整体装配式建筑不同于纯剪力墙结构,其上下墙体不是完全的刚性连接,连接方式如上面所述。考虑其连接部分的非刚性作用,参考其他整体装配式研究的数据,我们在此对其刚度进行一个相应的折减,折减系数为0.75[13]。与此同时,要考虑剪力墙翼缘、连梁和墙肢的整体作用,因此要对结构进行等效刚度计算。

3 整体装配式建筑有限元分析

3.1 有限元模型

本文采用通用有限元软件ANSYS建立整体装配式建筑结构的三维有限元建模,具体结构构件选用的单元类型和实常数设置见表1,材料参数见表2。并考虑到盒子之间的实际连接方式进行内力计算,分析盒子结构在地震作用下的位移及墙体受力情况,模型轴测图见图5。

钢筋混凝土有限元模型采用的是实体单元模型。混凝土中的普通钢筋均按2%的配筋率给出。由于上下层的盒子是用预应力钢筋锁住的,而且在盒子与盒子的接触面上需要建立接触单元,因此建模过程中盒子的墙与板均选用实体单元模型。

其中Targe170目标单元和Conta173接触单元主要用于模拟面面接触问题,共享相同的一个实常数号,从而实现一一对应关系。Targe170是用来表达与接触单元相联系的目标面。Conta173用来表示三维目标面与本单元定义的可变形面(柔性面)之间的接触和滑动,表达的是接触面。当接触单元表面渗透到指定目标面上时,接触就发生。

3.2 反应谱分析

本文的主要目的是分析整体装配式结构在正常使用状态下的内力,因此分析仅限于线弹性范围内。本文对模型进行了反应谱分析,地区设防烈度为7度,场地类别为Ⅱ类,设计地震分组为第一组的反应谱分析,水平地震相应系数最大值αmax=0.08,场地特征周期Tg=0.35 s。通过对其进行反应谱分析,其变形图如图6所示,各墙肢的内力见表3。

从有限元分析过程来看,整个结构在受到水平力作用后,分为两个阶段。第一阶段即盒子之间的填充找平砂浆还未出现裂缝。尽管这些接缝部位的刚度低,但整个盒子结构可近似看作是一个剪力墙。随着荷载的增加,其受力状态有了变化,即进入第二阶段,此时可把盒子的整个结构看成是一个剪力墙的单元。

从墙内力上看,它完全同剪力墙一样,整个结构可视为上端自由,下端固定的悬臂构件。从正截面的强度计算,基本上同剪力墙一样,处于偏心受压状态。完全按剪力墙来算,尚有个别连接部位是薄弱环节,影响了墙体的刚度。因此,需要进行刚度折减,这与结构计算思路中的想法一致。

4 结论与展望

本文从研究整体装配式建筑结构的特点出发,提出了整体装配式结构设计思路:采用强度折减的方式进行整体装配式建筑结构设计。采用ANSYS软件建立整体装配式建筑结构的有限元模型,研究其在正常使用状态下的受力情况,验证了该思路的正确性。

由整体装配式建筑生产工艺简便,适合于中小型构件生产。整体装配式建筑是预制装配程度高、现场作业少、施工速度快和质量好的一种新型建筑体系,因此有很好的发展前景。

然而由于该类型结构的特殊性,并没有完备的国家规范。因此应加强对整体装配式结构的研究,使整体装配式结构计算与实际情况相符合,计算的结果安全可靠,为其工业化生产提供依据,其细部处理有待更进一步的研究。

摘要：介绍了整体装配式建筑结构的特点及设计思路,采用通用有限元软件ANSYS建立了结构有限元模型,并研究了其在正常使用状态下的受力情况,验证了该设计思路的正确性。

关键词：整体装配式,盒子建筑,结构设计,刚度折减,有限元分析

装配式整体建筑 篇2

装配整体式混凝土建筑是由预制混凝土构件通过钢筋、连接件等加以连接并现场浇筑混凝土而形成整体的建筑,属于住宅工业化、住宅产业化范畴。这种建筑具有建造速度快、受气候条件制约小、节约劳动力等优点,且符合绿色建筑的要求,近年来,在国内大范围地推广[1]。我国人多地少的基本国情,决定了发展装配式建筑只能以高层建筑为主,无法照搬国外现成模式,只能坚持预制与现浇有机结合的装配整体式技术路线。

建筑防水工程是建筑施工中非常重要的一个环节,建筑防水效果的好坏,直接影响今后建筑物的使用功能是否完善,对建筑物的质量起着至关重要的作用,因此应予以重视[2]。本文以天津双青新家园20号地8号楼为研究对象,介绍了该工程的设计与施工,尤其是防水部分,包括预制混凝土夹芯保温外墙板、混凝土叠合楼板、门窗、屋面以及相关节点的防水技术。

1 工程概况

双青新家园项目位于天津北辰区,是天津最大的保障房项目。该项目中20号地8号楼采用装配整体式混凝土结构形式,地上18层,首层及顶层采用现浇方式建造,2~17层采用装配式建造,装配率达70%以上,建筑面积为5 032 m2。

该工程预制构件包括预制楼板、预制梁、预制墙板(内墙、外墙)、预制楼梯、预制阳台等。该工程的结构形式为装配整体式混凝土剪力墙结构,装配整体式剪力墙结构体系设计以等同现浇为基本原则,预制墙板之间的水平连接通过墙体现浇段完成,竖向连接通过灌浆套筒完成;预制混凝土梁、板通过上部叠合层现浇混凝土形成整体受弯构件。预制夹芯保温外墙板由200 mm厚钢筋混凝土内叶墙板、90 mm厚挤塑板夹芯保温层、50 mm厚钢筋混凝土外叶墙板组成(图1),内外叶墙板通过不锈钢连接件进行连接。预制内墙为200 mm厚钢筋混凝土剪力墙。叠合楼板采用60 mm厚预制层与70 mm厚现浇层相结合的方式进行组合。

2 防水设计

为了保证该项目能顺利实施,正式开工前,在武清区建材基地建造了一栋相同结构形式的3层实验楼,标准层设计与实际工程相同(图2)。

与常规的现浇混凝土建筑不同,装配式建筑是将工厂预制的构件在现场拼装,这会留下大量的拼装接缝,这些接缝很容易成为水流渗透的通道,造成渗漏隐患。因此要保证装配式建筑的防水效果,需要重点关注预制外墙板接缝的密封防水。施工过程中发现,由于构件加工精度及施工质量的问题,存在着外墙板缝上宽下窄、填塞的发泡聚乙烯棒密封不实等问题(图3);有机材料和无机材料直接接触,造成保温板与混凝土板之间的接缝存在较多粘接不实的问题等(图4)。通过对实验楼的防水设计进行分析总结,完善了8号楼的设计和施工方案。

2.1 预制夹芯保温外墙板防水技术

1)垂直缝

预制夹芯保温外墙板接缝应根据工程特点和自然条件确定防水设防要求,进行防水设计。垂直缝选用结构防水与材料防水相结合的防水设计(图5)。材料选用的是发泡聚乙烯棒与耐候密封胶。结构防水则通过内叶墙板之间的混凝土现浇段来实现。该现浇段不但能将墙板结构连为整体,也是一道很好的外墙防水屏障。

2)水平缝

预制夹芯保温外墙板水平缝采用构造防水与材料防水相结合的防水设计(图6),板缝设计宽度为20mm,可保证在各种正常误差情况下,不会出现过大或过小的缝宽尺寸。材料防水做法与垂直缝略有不同,除采用发泡聚乙烯棒填充,并用密封胶密封外,在上下墙板的保温层中间还设置了一道止水胶条(发泡膨胀胶条),见图7。设置胶条一方面能起到保温作用,避免水平接缝出现冷桥,另一方面能起到较好的防水效果。构造防水则通过将外叶墙板设计成内高外低的企口来实现,根据水流受重力作用自然垂流原理,可以有效地防止雨水渗入。

2.2 保温板与混凝土结合缝防水技术

为解决保温板与混凝土板接缝间存在的缝隙现象,施工时对该缝隙进行处理,先在缝隙处填充座浆料,再向墙板底部灌注高强灌浆料进行密闭(图8),可以达到很好的止水效果。

2.3 叠合楼板防水技术

叠合楼板采用预制板与上部现浇混凝土相结合的结构形式(图9),楼板与楼板、楼板与墙体之间的接缝采用混凝土后浇带处理,以保证结构的整体性和完整性。叠合楼板的防水设计,要重点考虑卫生间和厨房的防水措施,采取以防为主,防排结合的方式进行。地面防水层设置在找坡层的上面,并延伸至墙面边角。另外,还要特别注意地漏、管道、洁具等节点的细部防水。设计时,应提前对卫生间和厨房的给排水立管、线盒等进行周全考虑,在预制工厂进行提前留置。施工时,对预留的立管、线盒进行必要的保护,通过现浇混凝土组合成统一整体,可大大降低渗漏机率[3]。准确的预留定位及合理的施工精度是叠合楼板防水的基本保证。

2.4 门窗防水技术

在门窗节点设计中,附框预埋在内叶墙板外侧,内外叶墙板之间设断热桥接缝,接缝设在窗框下部,通过耐候密封胶封闭以达到良好的防水效果。该做法兼顾了立面的美观和节能对热桥的保温要求(图10)。

2.5 屋面防水技术

屋面采用防水卷材与防水涂料相结合的设计,防水构造见图11。

3 施工

该工程的施工工艺流程为:现场放线→预制墙板吊装→上下墙板的保温层之间铺设止水胶条→墙板底部灌注灌浆料→墙板之间现浇混凝土→预制楼板吊装→水暖电线管铺设→叠合板混凝土浇筑→预制楼梯安装→二次结构施工→外墙板接缝防水处理→屋面防水施工→涂料饰面层施工。

具体操作要点如下:

1)预制外墙板作为影响整栋建筑防水质量的关键部位,必须严格控制其加工精度及施工质量。应在楼板上弹出墙体边线及控制线,墙板上标注轴线及高程控制线。因此,在墙板安装就位前,提前在楼面设置垫铁,使其安装满足标高要求。根据轴线、构件边线、测量控制线将墙板基本就位后,利用可调式钢管斜支撑与楼面临时固定,确保竖向构件稳定后摘除吊钩。

2)墙板底部灌注灌浆料。墙板校正完成后,使用座浆料将墙板其他三面与楼面间的缝隙填嵌密实,套筒灌浆采取压浆法从下口灌注,持压30 s后封堵,见图12。

3)预制外墙板与叠合楼板的现浇混凝土施工,作为外墙板垂直缝结构防水和叠合板整体性防水的重要组成部分,其质量必须严格控制。因此,预制构件在生产过程中要求预留粗糙面,以便能与现浇混凝土很好地结合成为整体。现场浇筑混凝土对骨料及流动度都有严格要求。施工时,要严格控制振捣质量及表面平整度,不能出现任何质量缺陷。现浇段的钢筋绑扎、模板安装和混凝土浇筑分别见图13—15。

4)外墙板接缝防水施工。外墙板的防水施工主要包括塞入发泡聚乙烯棒及用耐候建筑密封胶填缝(图16)。

注意:耐候密封胶的施工应严格按照产品要求的操作步骤进行,并进行严格的质量控制及验收。

摘要：对天津首例装配整体式混凝土建筑工程——双青新家园20号地8号楼的防水工程进行了介绍。外墙板的垂直缝和水平缝采用结构防水与材料防水相结合的防水做法,上下墙板的保温层中间设置止水胶条,有效地保证了工程防水效果。利用座浆料和灌浆料解决了保温板与混凝土板之间存在缝隙的问题。此外,还介绍了叠合楼板、窗洞口、主要细部节点等处的防水技术。

关键词：装配整体式混凝土建筑,防水,施工

参考文献

[1]陈凤祥.建筑防水工程的施工方法探讨[J].现代物业,2012(10):70-72.

[2]马跃强,何飞等.预制装配式建筑防水技术研究及工程应用[J].中国建筑防水,2016(5):26-29.

装配式整体建筑 篇3

当前我国新型建筑工业化和住宅产业现代化进入了重要发展机遇期, 预制装配式建筑技术已经成为了建筑业关注的热点, 但在发展过程中也遇到一些瓶颈问题。为适应我国建筑工业化的发展, 指导和帮助建筑设计、生产、施工企业了解和掌握装配式混凝土结构的设计、构件生产与现场施工技术, 进一步提高预制建筑施工质量及效率, 推进建筑工业化的发展, 2015中国建筑施工学术年会聚焦“装配整体式混凝土结构技术与发展”。会议邀请了政府主管部门、中国建筑学会等领导出席会议邀请了装配整体式建筑研究、设计、施工、构件生产等业内专家介绍相关政策和发展趋势、分享经验, 共同研讨如何改变传统设计习惯、施工方式适应建筑工业化的发展, 大会共安排13位专家做主题报告或技术交流报告。

2015中国建筑施工学术年会是本年度建筑工业化的一次行业盛会。住房和城乡建设部住宅产业化促进中心处长叶明、中国建筑学会副秘书长顾勇新、江苏省住房和城乡建设厅副厅长纪迅、海门市副市长施渠平、南通市城乡建设局副局长/建筑工程管理局局长沈卫星、合肥市政府住房管理局住宅产业化中心主任张大传等领导出席会议并致辞或发表演讲。

中国建筑学会建筑施工分会理事长、中国建筑工程总公司总工毛志兵, 中国建筑学会建筑施工分会常务副理事长、中国建筑科学研究院副院长黄强, 中国建筑学会建筑施工分会副理事长兼秘书长、中国建研院建筑机械化研究分院副院长刘子金, 上海建工集团股份有限公司总工程师龚剑, 北京住总集团有限公司总工程师杨健康、北京城建集团有限责任公司副总工程师王甦, 龙信建设集团有限公司董事长陈祖新, 江苏中南建设集团有限公司副总裁侯海泉, 河南土木建筑学会副理事长兼秘书长王新泉, 中国建筑股份有限公司副总工叶浩文, 中建三局总工程师张琨, 中建四局总工程师令狐延, 中建七局总工程师焦安亮, 及国内主要建筑施工企业技术人员等230余业内精英出席了会议。

中国建筑学会建筑施工分会副理事长兼秘书长刘子金在“积极发挥学会作用助推建筑产业现代化”为题的建筑施工分会2015年会工作报告中指出“预制装配整体式混凝土结构建筑是新型建筑工业化的重要结构形式之一, 是当今世界建筑业发展之潮流。住建部和各级政府纷纷出台文件和支持鼓励政策, 使预制装配式建筑已经成为了当前建筑行业关注的热点。据不完全统计, 目前全国先后批准了11个产业化试点城市、56个国家住宅产业化基地, 全国新建预制构件厂近60家, 至今实施预制装配整体式施工的建筑面积已达数千万平方米。但在发展过程中也遇到一些瓶颈问题, 如预制构件生产企业任务不足, 建筑成本偏高, 技术标准体系不完善、设计施工一体化问题、预制构件生产与市场销售的监管问题、现场预制与装配施工质量控制问题等”。

本次会议总结发展经验, 直视存在问题, 深入交流了国内外预制装配整体式混凝土结构前沿技术和研究成果, 总结了装配化施工关键技术、构配件生产技术与设备研究成果, 对推动适合国情的预制装配整体式混凝土结构成套技术, 提升建筑工业现代化技术水平具有积极的现实意义。

推广先进适用技术是分会工作职责

中国建筑学会建筑施工分会理事长、中国建筑工程总公司总工程师毛志兵

建筑业企业的转型升级是新常态下建筑业关注的共同话题, 如何创新发展才能实现建筑业企业的提质增速?国际建筑业的发展趋势告诉我们, 中国已到了加快推进建筑工业化的重要历史时期。建筑工业化是克服传统生产方式缺陷、促进建筑业又好又快发展的主要途径。新型建筑工业化是建筑业传统模式和生产方式的深刻变革, 是建筑工业化与信息化的深度融合, 是建筑行业提升质量和效益的有效途径。2014年以来, 住房和城乡建设部以及北京、上海、河北、江苏、浙江、安徽、山东、深圳、沈阳等30多个省、市纷纷出台鼓励性政策, 大力推动建筑产业现代化。

中国建筑学会建筑施工分会理事长、中国建筑工程总公司总工程师毛志兵在2015中国建筑施工学术年会开幕致辞中指出:对于装配式建筑, 特别是装配式混凝土建筑相关技术的研究和发展, 我们国家过去几近停滞了二十年。近三年, 特别是去年以来, 装配式混凝土建筑在全国的发展形势非常火爆, 大有席卷全国之势。好的一面是, 这股热潮大大地推进了工业化建造技术的研发投入, 促进了预制构件厂建设, 为进一步发展工业化提供了基础, 也促进了我们对目前设计与施工分离的体制弊端的反思, 加快了建筑业改革步伐。

大力推进新型建筑工业化的目的我们永远不要动摇, 这不仅是政府的号召, 而实实在在是提升我国建筑业发展质量, 实现转型升级的必然途径。新型建筑工业化不等同于装配式建筑, 更不等同于装配式混凝土建筑。“像造汽车一样造房子”、“像搭积木一样造房子”的全装配式建筑是工业化建造的“极致”和“特例”。装配式建筑技术的研发和应用能够有效地推进工业化建造技术整体水平的提升。但我们同样要注意, 对不同类型建筑, 施工技术和手段的适用性是一个非常关键和重要的问题。我们“不能为了装配而装配, 不能为了工业化而工业化”。在装配式建筑研发和示范方面我们要勇攀高峰, 提供各种可能的技术手段和解决方案;在工程应用上, 我们要慎重选择, 要采用符合工程实际, 适用、好用的技术组合, 实现业主、企业和社会的共赢。

同时, 我们也要清醒地认识到建筑业的客观发展规律, 我们必须清楚地看到, 目前我国装配式建筑相关技术研究储备不足, 研发和工程经验还需要一个积累的过程。部分地区发展过热, 出现了一些问题。有片面追求装配率等错误指导思想;很多装配式项目存在造价过高, 工期长, 质量没有保证等种种问题。与发达国家相比有较大差距, 急需开发符合工业化建造思想的各类新型高效的工业化建筑体系, 并系统解决其设计与规模化工程应用中存在的关键技术问题。有需求就有创新, 群策群力, 协调创新, 解决建筑领域中的技术问题, 推广先进适用技术是中国建筑学会工作的职责。新型建筑工业化的大力发展为我们建筑施工领域的科技工作者提供了广阔的舞台。

新型建筑工业化推进路径

住房和城乡建设部住宅产业化促进中心处长叶明在“建筑工业化现状及发展趋势”的报告中, 分析了建筑产业现代化背景与状况、建筑产业现代化内涵与特征、建筑产业现代化的技术创新、管理创新、现阶段发展面临问题

与对策。住房和城乡建设部住宅产业化促进中心处长叶明

叶明认为, 建筑工业化不等于装配化, 也不等于传统生产方式+装配化, 用传统的施工管理模式进行装配化施工不是建筑工业化。新型建筑工业化需要创新发展模式, 整合优化整个产业链上的资源, 解决设计、制作、施工一体化问题, 使其发挥最大化的效率和效益。在建筑工业化发展的初期阶段, 多种发展模式并存, 目前有以下几种模式:以房地产开发为龙头的资源整合模式;以设计、开发、制造、施工、装修一体化建造模式;以施工总承包为龙头的施工代建模式;以工程总承包 (EPC) 为龙头的全产业链发展模式。建筑工业化更提倡EPC即工程总承包模式。

装配化施工中的核心在施工技术和施工管理两个层面, 特别是管理层面, 工业化运行模式有别于传统形式。相对于目前层层分包的模式, 建筑工业化更提倡“EPC”模式, 即工程总承包模式, 确切地说, 这是建筑工业化初级阶段主要倡导的一种模式。作为一体化模式, EPC实现了设计、生产、施工的一体化, 使项目设计更加优化, 利于实现建造过程的资源整合、技术集成, 以及效益最大化, 才能在建筑产业化过程中保证生产方式的转变。通过EPC模式, 能真正把技术固化下来, 进而形成集成技术, 实现全过程的资源优化。

新型建筑工业化推进路径:要处理好全面推进与重点发展的关系。目标不仅是建设数量, 而重点是培育企业能力。要从实际出发, 采取以点带面的方式, 逐步推进, 协同发展的路径。

点:要建立一支专业化的、协作化的建筑工业化的工程总承包队伍。在研发设计—构件生产—施工装配—运营管理等环节实行一体化的现代化的企业运营管理模式。

面:通过建立这支专业化队伍的探索和实践, 来影响和带动全集团乃至全行业的发展。

现阶段建筑产业现代化发展面临的问题与对策:

第一, 做好顶层设计。建筑产业现代化工作是一项系统工程, 要理念一致、目标一致、步骤一致, 要从全局的视角出发, 对各个层次、各种要素、各种参与力量进行统筹考虑。国家层面要进行总体架构设计, 做好总体规划, 不是简单喊一个口号, 应出台指导意见。各地政府应在制定推进政策、措施的同时, 要结合市场条件, 适度引导企业合理布局, 循序渐进, 不可盲目跃进, 一哄而上。

第二, 建立协调机制。建筑产业现代化涉及多个行业以及科研、设计、开发、生产、施工等各个环节, 是系统性工程, 覆盖建筑的全产业链、全过程, 产业链长, 系统性强, 不是一个部门所能及, 更不是有的部门抓“住宅产业现代化”, 有的部门抓“建筑产业现代化”。建议要加强宏观指导和协调, 建立工作协调机制, 优化配置政策资源, 统一调动各方面力量, 统筹推进, 协调、有序发展。

第三, 重视管理创新。建筑产业现代化有两个核心要素, 一个是技术创新, 另一个是管理创新。在推进过程中往往我们更多地注重了技术创新, 忽视了管理创新, 甚至有的企业投入大量的人力、财力开展技术创新并取得一定成果, 然而在工程实践中运用新的技术成果仍然采用传统、粗放式管理模式, 导致工程项目总体质量及效益达不到预期效果。现阶段管理创新要比技术创新更难、更重要, 应摆在更高的位置。

第四, 培育企业能力。企业是主体, 没有现代化企业支撑就无法实现建筑产业现代化。当前, 建筑产业现代化处在发展的初期阶段, 企业的专业化技术体系尚未成熟, 现代化管理模式尚未建立, 社会化程度还很低, 专业化分工还没有形成, 企业在设计、生产、施工、管理各环节缺技术、缺人才、缺专业化队伍仍具有普遍性, 市场的信心和能力尚未建立。因此, 能力建设显得尤为重要, 能力建设的重点是培育企业的能力, 包括设计能力、生产能力、施工能力和管理能力。

第五, 树立革命精神。建筑产业现代化的核心是生产方式变革。这种生产方式的变革必将对现行的传统发展模式带来冲击, 整个行业也将带来一系列变化, 可以说建筑产业现代化是建筑业的一场革命, 整个建筑行业将面临新一轮的改革发展。因此, 我们必须要拿出革命精神和勇气去面对改革发展和由此带来的一系列挑战。

总之, 推进建筑产业现代化, 任重而道远。需要各方面支持与配合, 需要调动各方面的积极性和主动性。必须要在技术集成能力上取得新突破, 在创新管理模式上取得新突破, 在转变生产方式上取得新突破, 在企业能力建设上取得新突破, 在政府体制机制上取得新突破。

江苏推动产业现代化的关键措施

江苏省住房和城乡建设厅副厅长纪迅

江苏省住房和城乡建设厅副厅长纪迅在会议发言中介绍了“江苏建筑产业现代化的思考与实践”。2014年5月住建部明确把江苏省、辽宁省作为建筑产业现代化的试点省。2014年11月, 江苏省政府专门出台了《关于推动建筑产业现代化促进建筑业转型升级的意见》, 明确了实现建筑产业现代化的战略、目标、任务及政策扶持。江苏推动产业现代化的关键措施包括: (1) 总体设计、分步实施、有序推进; (2) 推动建筑产业现代化与绿色建筑、住宅产业现代化联动发展; (3) 推动建筑产业化和信息化的融合发展; (4) 充分发挥企业在建筑产业现代化中的主力军作用; (5) 整合力量、加大扶持建筑产业现代化发展力度; (6) 建设主管部门加强对建筑产业现代化引导作用。

纪迅副厅长说, 2015年, 住建部陈政高部长提出要实现产业现代化的新跨越, 作为建设部的试点省, 我们必须针对存在的问题用新思维、新举措推动产业现代化上新台阶。当前影响建筑产业现代化迅速发展、实现新跨越的原因有以下几点。

1) 理解不到位。有些地区对建筑产业现代化认识比较狭隘, 认为建筑产业现代化就是建筑工业化。实际上, 建筑产业现代化包括管理信息化、生产工厂化、设计施工标准化、员工职业化、企业国际化。有些地区只注重工厂化生产、装配式施工, 只注重建筑工业化机械式建设, 而忽视了其他几化建设, 这对推动建筑产业现代化全面发展有阻碍作用, 必须克服。

2) 行动不统一。建筑产业现代化涉及多个行业以及科研、设计、开发、生产、施工等各个环节, 覆盖建筑全产业链、全过程, 产业链长, 系统性强, 不是一个部门所能及。现在江苏省成立了省长牵头的领导小组, 协调发改委、经信委、财政厅、科技厅、质监局等相关部门共同推动, 住宅产业化和新型建筑工业化, 三位一体, 联动发展, 但很多市还是部门分割, 有的抓“住宅产业化”, 有的抓“绿色建筑”, 有的抓“建筑工业化”, 各吹各的号, 各唱各的调, 缺乏统一工作协调机制。需要整合资源, 调动各方力量, 统筹推进建筑产业现代化发展。

3) 改革不配套。现行建筑业管理体制还是改革开放之初制定的, 经过30年的实践, 已发现有许多脱节的地方。一是建筑施工与设计脱节。整个建筑过程分成两半, 前半期是设计, 设计之后再施工总承包招投标, 不利于设计的深化和科技创新。二是建筑工人和建筑企业脱离。建筑工人大部分在劳务企业是农民工, 没有享受到建筑工人应有的待遇, 也不利于形成一支现代化的产业工人队伍。现在要加强顶层设计, 以改革创新精神, 重新对工程建设领域的勘察设计、招投标、质量安全监管、建筑企业资质、监理以及竣工验收备案重新设计。

4) 企业参与度不高。建筑企业是建筑产业现代化发展的主力军。由于认识上的偏差和一些企业受经济下行压力影响, 很多企业对建筑业转型升级认识不足, 对推动建筑产业现代化持观望态度。我们必须要加大宣传力度, 加快树立典型, 推动绝大部分企业投身到建筑产业现代化之中。近期我们准备召开全省建筑产业现代化宣传会, 树典型, 促转型, 推动建筑产业现代化再上新台阶。

中建建筑工业化的思考与实施

中国建筑股份有限公司副总工叶浩文

中国建筑股份有限公司副总工叶浩文做了“中建建筑工业化的思考与实施”的精彩报告。叶浩文副总工在报告中分析了我国建筑工业化发展中存在的核心问题是没有推行和采用设计、生产、施工的EPC工程总承包的管理模式;没有形成预制构件设计的技术产品体系及其工法, 而是将传统现浇建筑“拆分”成构件来生产加工。上述问题造成设计、生产、施工环节严重脱节, 工期、成本增加, 资源浪费严重, 而解决问题的关键是实施设计-生产-施工一体化、主体-装修一体化、EPC一体化发展, 提高全产业链的整体生产效率和协同性。“预制+现浇的混合结构不是发展方向”、“发展装配式建筑不要卖构件, 而应卖产品。”中国建筑股份有限公司副工程师叶浩文表示, 政府是当前建筑工业化的最大推动者, 理应建立适应建筑工业化发展的管理机制, 发挥生产线规模化、施工装配机械化大生产的优势。

为适应新形势下中国建筑业的发展, 中国建筑成立了中建科技集团, 作为“中国建筑”科技创新发展的产业平台、技术研发平台和投资平台, 中建科技开展研发设计、生产加工、装配建造、信息化管理、新型建材、产业联盟、顾问咨询和投资, 进行建筑工业化的研发设计和产业化发展。

叶浩文作为中建科技集团董事长, 在广泛调研国内外建筑工业化发展基础上, 提出中建建筑工业化的发展战略:依托中国建筑品牌、资金、技术以及人才等丰富资源, 通过设计先导, 技术引领;合理布局, 系统联动;产业平台, 区域经营;EPC五化一体 (设计标准化、生产工厂化、现场装配化、主体装饰机电一体化、全过程管理信息化) 发展。在EPC五化一体发展的模式下, 建立以BIM模式为基础的互联网+建筑的信息平台, 集成FRID、移动终端、云服务、大数据、3D打印等信息化创新技术, 实现建筑在设计、生产、运输、建造以及运维全生命周期的信息交互和共享, 提高全产业链的效率和管理水平, 全过程信息化管理, 确立智慧建筑的信息数据基础。集成新型建筑部品和建材产品, 门窗、厨卫等部品采用模块化设计、工厂化制作及现场化装配一体化装修, 提高建筑工业化整体建造水平。

中建科技与中建系统工程局、设计院及专业公司合作, 以“资本、技术”形成纽带关系, 充分发挥中建系统各单位的总包渠道优势、地缘优势和专业优势, 建立建筑工业化的区域公司和专业公司 (厂) 。

2015年组建中建科技成都、武汉、郑州、合肥、上海区域公司, 在北京、成都、郑州、武汉、福州、长沙等6个城市建厂。其中中建三局武汉绿色建筑产业园PC (预制混凝土) 构件厂已揭牌并正式投产。

2016年继续组建中建科技区域公司, 包括华南、长沙区域公司等, 在上海、天津、合肥、广州、南京、杭州、深圳、济南、厦门、南宁等10个省会级发达城市建厂约10个。

2017年在东南沿海之外的主要城市建厂约6个。

2018~2020年, 顺势陆续组建中建科技区域公司, 在二三线省会城市每年约建2个厂, 十三五期间计划在全国建设约28个厂。

中建科技各区域公司主要经营模式为EPC工程总承包模式。EPC五化一体发展, 确定设计-生产-施工一体化的商业模式, 推动通过EPC工程总承包模式, 应用BIM信息化技术打通设计与生产、生产与施工、主体与部品部件及装修的各个技术和管理环节, 推动建筑工业化全产业链的稳健发展。

龙信建设预制装配结构体系研究实践

龙信建设集团有限公司董事长陈祖新

龙信建设集团有限公司董事长陈祖新在“预制装配式混凝土剪力墙结构体系研究实践”的报告中介绍了龙信集团建筑产业化发展历程、案例介绍和龙信集团未来产业化发展模式的探索。从上世纪90年代以来, 龙信集团建筑产业化历程经历了三个阶段:1994年~2012年“全装修住宅的探索和实践”;2008年~2015年“CSI住宅体系的研究和实践”;2010年至今“预制装配式建筑的研究和实践”。龙信集团与日本鹿岛合作进行预制装配式主体结构的研究, 并形成住宅和公建两种装配式结构体系:住宅中采用预制装配整体式钢筋混凝土剪力墙结构体系、公共建筑中采用预制装配整体式钢筋混凝土框架结构体系。

陈祖新董事长通过龙馨家园老年公寓、龙信广场5号楼、南通政务中心停车综合楼等案例项目, 阐述龙信产业化的技术体系和发展历程, 提出龙信集团产业化发展“三步走”战略, 即从自娱自乐到走进南通, 面向南京, 再到走出南京, 面向全国。龙信集团实行以海门为本部、上海为管理中心、南京为产业化中心, 沿长江经济带向龙腰武汉 (荆州) 、龙尾成都、重庆方向延伸发展的产业化战略布局, 将形成以长江经济带为中心, 以京津冀和珠三角为两翼联动发展, 辅之以前景广阔的海外市场, 建立龙信建筑产业现代化发展模式, 实现从“传统建筑承包商”向“建筑产业现代化整体服务商”的华丽转身。

会议期间组织参观的龙馨家园老年公寓为全预制装配整体式框架剪力墙结构体系, 是CSI体系进行内装修的预制装配式公共建筑, 地上25层, 建筑高度88m, 其结构施工已经完成。正在施工的龙信广场5号楼为装配式剪力墙结构, 地上30层, 地下1层, 建筑高度87.15m, 该工程通过结构体系与施工技术整合创新, 实现无外脚手架、无现场砌筑、无抹灰的绿色施工。主体结构中内外墙、阳台、楼梯均为预制装配构件, 楼面预制叠合板。与会专家现场观摩了预制构件的现场吊装、装配施工。

中南建设NPC核心技术体系

江苏中南建筑产业集团有限责任公司副总裁董年才

江苏中南建筑产业集团有限责任公司副总裁董年才介绍了中南建设建筑产业现代化推进历程与NPC核心技术体系。中南NPC技术核心就是上下层预制剪力墙、柱竖向钢筋的浆锚连接。即下层预制构件的竖向钢筋通过插入上层预制构件预埋的金属波纹管内, 并通过在金属波纹管内灌注高强无收缩灌浆料形成锚固, 达到上下层竖向钢筋之间的搭接。水平向则采用叠合梁板技术通过现浇层混凝土形成结构的整体性。墙柱等预制构件的水平方向连接则通过在竖向设置现浇节点实现整体性连接。采用NPC技术建造的项目, 与传统施工方式相比, 缩短工期近1/3, 每平方米耗水量比传统施工方法减少63%, 木模板使用量减少87%, 建筑垃圾产生量减少91%。此外, 还具有降音、降噪、防尘等特点, 这项技术为国内建筑转型提供了一种全新的模式。

2013年中南NPC技术体系真正走向市场, 先后承接了苏州花样年项目 (75%装配率) 、上海青浦泰禾项目 (45%装配率) 、沈阳万科春和里等一批外部业务, 在中南自己开发的海门中南世纪城、南通花城等项目中也有多栋采用了装配整体式建筑结构, 目前中南建筑工业化累计施工面积110万m2。会议期间与会代表参观了在建的中南集团总部员工宿舍楼, 该工程采用NPC技术建造, 预制率80%以上, 其建筑高度99.2m, 30层。

分析目前预制装配整体结构发展中的瓶颈, 董年才总工认为主要原因是:第一, 现阶段预制构件较现浇成本增量35%, 每平米指标造价增加20%;第二, 预制构件赋税重叠征收, 出厂要征收17%增值税, 到工地后再征收3.48%建筑税;第三, 由于各地产开发商设计的多样性, 很难实现设计的统一性, 预制构件标准化设计还没有形成, 非标准化构件种类过多, 导致工厂加工边模等周转材料耗费过高;第四, 市场刚刚起步, 恶意竞争的局面却已经形成, 导致整体质量得不到提升。

发展缓慢不单单是成本问题, 还存在研发费用问题, 凭企业一己之力无法带动整个市场走入健康循环, 由于外部房地产企业追求的是“过低成本”, 且由于国内设计惯例, 钢筋越细越密, 受力越合理, 户型选择是为满足营销需求, 往往忽略建筑工程全寿命周期成本, 这对NPC推广影响极为严重。

迎接建筑工业化新的机遇与挑战

上海建工五建集团公司总工李琰

上海建工五建集团公司总工李琰代表上海建工介绍了上海建工装配整体式混凝土结构施工技术应用、预制装配式建筑体系及施工工艺、建造关键技术等。2014年6月17日, 上海发布《上海市绿色建筑发展三年行动计划 (2014-2016) 》, 要求各区县政府在本区域供地面积总量中落实的装配式建筑的建筑面积比例, 2014年不少于25%;2015年不少于50%;2016年, 外环线以内符合条件的新建民用建筑原则上全部采用装配式建筑, 装配式建筑比例进一步提高。

2015中国建筑施工学术年会的精彩报告还有:同济大学教授、同济大学现代预应力/预制结构研究室主任薛伟辰“新型整体装配式混凝土结构体系研究”, 北京市建筑工程研究院总工程师李晨光“预制装配式混凝土结构技术与发展”, 中国建筑设计研究院居住建筑事业部总工程师张守峰“设计施工一体化是建筑产业现代化的必然趋势”, 中冶建筑研究总院有限公司/北京思达建茂科技发展有限公司总经理郝志强“装配式混凝土结构钢筋套筒灌浆连接技术要点”, 河北新大地机电制造有限公司副总经理韩彦军“混凝土预制构件工厂规划及设备选型”, 廊坊凯博建设机械科技有限公司副总经理王振丰“预制整体式混凝土构件钢筋加工技术与设备”。这些报告分别从结构体系研究、设计、施工、构件生产、生产设备等方面多角度、多视角解析了整体装配式混凝土结构的热点问题, 给与会代表带来丰富的最新研究成果。

结语

目前建筑产业现代化、装配式建筑在顶层设计、技术标准、全产业链打造、关键技术等方面仍存缺陷, 这是全行业必须正视的客观现实。大力创建我国新型建筑工业化的建筑通用体系与部品技术, 发展装配式建筑, 突破传统生产建设模式、促进建筑产业技术升级换代, 应当成为当前我国建设行业发展方式转变的科技攻关目标。

全国有许多省市出台了推进住宅产业化的政策, 在各项政策中, 面积或容积率奖励最为直接, 各地基本为按装配式建筑面积奖励开发商3%的容积率。虽然多个省市出台了类似政策, 但目前3%奖励真正落地的寥寥无几。政策不完善的另一个方面, 是所有奖励均给予开发商, 对设计、施工等缺乏考虑。鼓励政策应能吸引更多的企业进入装配式建筑行业, 而不仅仅是开发商。

推动新型建筑工业化发展, 是中国建筑业新常态下一项重要的新型城镇化建设的战略部署。国家相关部委将推动建筑工业化作为一项重要内容, 各地方政府积极出台相关鼓励政策支持发展建筑工业化;早期一批企业积累了相当有益的经验;随着市场环境不断改善, 相关技术标准和规范的陆续出台, 发展建筑工业化已是大势所趋。

让我们抓住机遇、与时俱进, 奋力开创建筑产业现代化工作的新局面。O

装配式整体厨房设计及装配研究 篇4

住宅厨房的装配式整体设计是一项系统工程, 它是在给定的住宅厨房空间中, 在规定的材料种类、生产工艺及结构的标准单元柜 (即标准的材料、标准的尺寸、标准的工艺的单元柜) 的基础上, 按居住人群的基本需求设计、生产和建造的。同时, 上述条件对厨房空间的设计具有反馈和引导的作用。目前大部分住宅厨房都是居住者根据自己的喜好自行布置, 这样的厨房, 在设计中容易存在建筑设计与厨房家具设计等不同步, 建筑设计中各类设备、设施、管线等与厨房家具的排布存在“打架”或“难以使用”等等的问题。除此以外, 这样设计的厨房空间难以实现一体化装配, 往往还存在功能分区不清晰、标准化程度不足、现场手工作业比例高、维护替换成本大等问题。

以标准化的角度看, 整装厨房应按照设计环节的模块化和集成化, 生产环节的整装化和建筑安装环节的标准化分步考虑和实施;以整装产品的角度看, 结合厨房功能空间以及厨房家具、管线、接口等的设计特点, 包含设计技术集成化、安装工艺标准化、质量检验标准化三个主要的部分。

本研究主要落脚在装配式整体厨房设计技术的总结和提升, 以及整体装配的工艺总结。其中包含:厨房设计研究、厨房与管线接口协调、厨房机电点位设计、给排水设计与协调等, 整体偏重整装厨房组件的功能模块组合与套内设备管线衔接和协调, 安装工艺的优化等。

2、装配式整体厨房设计研究

“装配式整体厨房”的涵义是指整体配置、整体设计、工厂标准化生产、现场装配式安装的整体厨房的设计建造理念。家庭厨房中, 电器设施种类较多、机电管线较为复杂, 而其在较集约的空间中承载着各种使用功能。目前在设计过程中多采用各专业“甩接口”, 后期装修过程中再加以处理的方式, 这一定程度上也造成了传统厨房功能分区难以实现“装配式整体厨房”的设计建造理念。除此以外, 厨房还应在满足上述条件下对储存功能加以全面考虑, 以实现锅具、碗筷、调料、米面、干货、罐装物品、刀具、小型家用厨房电器的独立方便地储存。

而本次研究主要侧重于在给定空间下, 满足基本使用需求、人体工学尺度的同时, 探索合理尺度的功能空间参数, 找到建筑模数与室内设备设施等尺度的协调方法。另外, 对传统厨房设计中, “甩接口”造成的“给排水”、“电”、“风”、“暖”等管线接口难以协调的问题进行梳理, 给出一定的设计标准和建议。

2.1 厨房功能分区

对厨房进行功能分区至关重要, 流畅合理的操作流程, 充分考虑炊事操作流线及操作习惯, 按照人体工效学原理和炊事储备需要, 设计储存区、洗涤区、操作区、烹饪区等形成黄金三角关系, 能够提高效率, 减少人的走动, 从而达到布局合理, 充分利用空间的要求。在设计中, 各空间区域需要注意的点如下:

1) 存储区:是贮备食物和餐具的地方。冰箱应是最主要的设备, 其次是存放各类餐具的橱柜, 如抽屉、拉篮等。随着生活节奏的加快, 人们对厨房的贮存量也提出了更高的要求, 所以说整体厨房设置合理数量的贮存区必不可少。

2) 洗涤区:主要功能是蔬菜水果的清洗、餐具的清洁、残渣的清除等, 可配备洗涤池、洗碗机、消毒柜、碎渣机等。

3) 操作区:餐前要进行食品加工、切菜、配料等准备工作, 为烹调活动做好准备。可根据需要设计相关柜体、抽屉。一般家用厨具也多放在准备区, 应考虑到方便存放、拿取、使用。

4) 烹饪区:是厨房的核心, 它需要配置炊具、炊具柜、通风排烟装置, 需配置燃气灶、抽油烟机、灶柜等。灶柜旁边可设计拉篮柜, 方便油、盐等调味料的存放和取用。

为了增强橱柜、吊柜等厨房家具的标准化程度和互换性条件。通过对厨房空间功能区域、设备设施和橱柜家具等的分析研究, 可以将厨房功能组件的基本模数定为3M和2M两个主要类型, 与建筑主体的基本模数1M对应1) 。例如, 橱柜可以上述原则, 分别以300mm、400mm、450mm等标准尺寸为单位, 在设计过程中进行橱柜排布时, 根据厨房平面条件, 尽量仅采用其中一种尺寸, 避免过多的家具规格出现, 可以实现生产、安装、维护更替等环节的便利。

厨房功能分区设计可参考如下原则进行:

1) 宜与卫生间相邻, 合用管线以节约材料、降低施工成本、便于后期改造;

2) 厨房与起居室或餐厅就近布置, 增大厨房的交接面, 隔墙应为轻质隔墙, 便于灵活改造;厨房宜采用推拉门, 以充分利用空间;

3) 可采用复合利用的厨房空间, 如封闭热炒间与开放式操作备餐间的组合;

4) 厨房宜设置生活阳台, 方便物品储存、放置杂物;

5) 各种竖向管线宜集中敷设, 并在墙角处形成管线区, 横向管线宜设于整体厨房产品下部靠墙位置;

6) 厨房的排油烟机排气宜采取独立外排系统替代排气通风道, 并应设置窗式通风构造器来引入新风, 采取防倒灌、串气、串味的有效措施。

7) 厨房尽量设计为独立可封闭的空间, 同时兼顾敞开式使用需求;

8) 厨房设计应根据人体工程学原理, 按“洗、切、烧、搁”炊事流程合理组织操作流线。

9) 厨房应设置操作台, 操作台宜采用L形或U形布置, 放置灶具、洗涤池的操作台深度不宜小于550mm, 双排操作台之间净距不应小于900mm;

10) 厨房应设置吊柜, 吊柜的设置不应影响厨房自然通风、采光及厨房内热水器的通风。吊柜内的搁物板宜采用上下可调式设计;

11) 厨房应设置洗涤池、灶具、排油烟器等, 当预留冰箱、微波炉、电饭煲、洗碗机、热水器、消毒柜的位置时, 应设相应的机电接口;

12) 如采用嵌入式下进风灶具时, 其下部柜体应设计进风百叶;

13) 厨房地面应选用防滑、易清洁的材料, 顶面、墙面应选用防火、抗热、易清洁的材料;

2.2 建筑空间与装配式整体厨房的关系

模数是装配式整体厨房标准化、产业化的基础, 是厨房与建筑一体化的核心。模数协调的目的是使建筑空间与整体厨房的装配相吻合, 使橱柜单元及电器单元具有配套性、通用性, 互换性, 是橱柜单元及电器单元装入、重组、更换的最基本保证。

建筑空间要满足橱柜模数尺寸系列表和橱柜安装环境的要求, 橱柜、电器、机具及相关设施要满足产品模数, 只有这样才能将住宅的建筑土建设计、施工、整体厨房产品设计、生产厂家和施工单位共同遵循的模数统一协调起来, 使厨房实现灵活、多样的设计。我们提出了橱柜安装环境的要求以及整体厨房产品待装腔体空间 (或单体) 本身的技术要求:

装配式整体厨房产品待装腔体空间 (或单体) 是指厨柜柜体 (未安装电器及五金件) , 可以直接和建筑空间配合的, 我们称之为单体。

建筑空间与装配式整体厨房产品之间的配合关系, 主要研究这些产品待装腔体空间或单体与建筑空间配合问题, 以及对配合体双方提出要求, 以及配合体可能产生的问题等。

建筑空间的基本模数是100mm, 其符号为M, 厨房开间与进深和整体厨房产品的模数应是建筑模数的倍数, 为提高整体厨房产品项目之间的整体装配型, 标准允许0.5M的存在。

设计环节经过市场调研、人体工学, 以及生产环节板材出材率, 同时满足嵌入电器设施标准并兼顾建筑模数, 我们将橱柜的外形尺寸进行了标准化的规定, 无论是建筑设计, 还是橱柜产品设计, 我们可以采用如下规格进行考虑:

2.3 装配式整体厨房产品与管线接口协调

为实现整体厨房的装配式安装, 其设计必须从建筑设计入手, 各配套专业予以随时参与。将厨房的使用功能、空间利用、环境质量、节能、建筑、结构、水暖、电气、燃气等专业协调统一, 充分考虑厨房的基本功和使用要求。各种产品的尺寸必须符合人体工程学的原理, 满足人们舒适、卫生和安全的基本需求为目的, 使厨房的电器与柜体组合、配件与柜体连接、柜体与墙体连接等模数协调统一, 实现厨房产品配套性、通用性、互换性和扩展性的同时, 满足人们现代生活模式的需求。

整体厨房产品与管线接口之间的配合关系主要解决给排水管线接口 (冷水接口、热水接口、排水接口、直接饮用水接口、中水接口等) , 电接口、燃气管线接口、通风管线接口, 智能化接口以及各种接口 (电话接口、有线电视接口、网络接口、各种远传表具接口、各种探测器接口) 与各种管线及相关产品 (如灶具、热水器、洗涤池、排油烟机、电冰箱、洗碗机、微波炉、消毒柜、垃圾粉碎机以及洗衣机、电话、电视、网络等) 的连接等问题。厨房给水、排水、燃气等各类管线应合理定尺定位设计, 管线与产品接口设置互相匹配, 并应满足整体厨房使用功能要求, 同时设计应建立在用户的人体工程学的基础上, 管线与产品接口连接方式应安全可靠, 保证密封性。排水管管道布置宜采用同层排水方式, 应符合各相关专业标准的要求, 管线接口等的协调原则如图2。

另外, 各种竖向管道和管线宜集中敷设, 在安全、防火、卫生等方面互有影响的管道不应敷设在同一竖井内, 宜集中在选用设备附近的墙角处形成管线区, 管线区宜采用轻型、防腐、防潮、阻燃板材进行遮蔽, 遮蔽部分应考虑通风, 并尽可能在每层靠近公共走道的一侧设检修门或可拆卸的壁板, 检修门和可拆卸壁板等应符合防火规范的有关规定。厨房、卫浴间各种管线敷设应综合考虑。设备与管线及接口设置互相匹配, 并应满足厨房卫浴间使用功能的要求, 应保证密封性, 并应符合各相关专业的标准、规范的要求, 厨卫器具平面布置和配件接口, 在满足要求的同时, 力争做到美观与实用相结合。

各种管线除要达到自身系列的配套化外, 还要考虑与其他产品的连接。产品与管线, 管线与管线之间的配合要采取统一设计、统一施工的方法。管线与产品要靠近, 管线之间要符合安全与安装要求, 避免交叉和重叠。

为了使室内环境整齐美观, 管道应尽可能集中隐蔽设置, 可设立集中管井, 管道间和水平管道区, 方便管理和维修, 各户的排水支管应不出户。智能化住宅应实行综合布线, 合理设置接口或插头的位置和数量, 达到使用灵活方便。

2.4 装配式整体厨房机电点位的设计方法

厨房插座布置, 厨房家用电器种类、数量众多, 且在不断增加, 所以布置插座时, 必须要明确厨房内的电器及设备设施产品的排布。插座的设置步骤为:确定电器设备摆放位置->确定强弱电插座位置范围->与家具、管线、设备等的综合协调->定位强弱电插座位置。在确定强弱电插座位置的同时, 对插座的使用数量有合理的计算, 并且对未来可能的扩展有充分的预估, 从而在设计时就将这些因素考虑进去, 尽可能的一步到位, 避免日后二次施工的麻烦。具体到各个功能的插座排布可按照以下内容操作:

主要电器包括冰箱、电饭煲、油烟机、消毒柜、电饼铛、微波炉、电磁炉等。首先应根据固定电器的位置安装插座, 后结合排水、水池、切菜台的位置安装, 在炉台旁边安装两组, 切菜台上方安装3组作为其它电器的备用。一般为电饭煲、微波炉等电器配备带开关的插座, 这样设备插头就不需要频繁插拔, 而接近水源的位置如果安装插座, 则同时需要装上防溅盒予以保护。

电源插座在设置上应尽量考虑现在电器产品的多元化和多样性, 预留足够的插座位, 见下表1:

2.5 给水排水设计

装配式整体厨房给排水设计应按照一定原则来进行, 即给水、排水管道的应与建筑结构体分离设置:

1) 共用给水、排水管道立管应设在独立的管道井内;

2) 套内排水管应同层敷设, 在本层套内接入排水立管和建筑排水系统, 不应穿越楼板进入另一户空间。

a给水系统设计要点:

1) 给水系统由套外给水立管、套内分水器、套内管线和套内用水部品组成, 设计时应统筹考虑。

注:房间内装于轻墙中的电源、信息接线盒应避免墙两边相对安装;分户墙体内的电源、信息接线盒应避免墙两边相对安装, 避免声桥;信息口应和电源水平距离0.5米以上。

2) 给水分水器应设置在架空地板层内等便于维修管理的位置。分水器每个出水口供水压力应相同。

3) 套内给水、热水、中水管道应布置在架空地板内。

4) 宜采用DN20带套管的标准化给水管连接分水器和用水部品。分水器与用水部品, 分水器与用水部品的管道应一对一连接, 中间不出现接口。

5) 套内水平给水、热水、中水管道, 应严格区分外套管的颜色。

b排水系统设计要点:

1) 排水系统由套外排水立管、套内集水器或旋流器、套内用水部品组成, 设计时应统筹考虑。

2) 排水集水器或旋流器宜设置在分户墙内架空地板处, 同时设置方便检查维修的装置。

3) 排水横支管应选用内壁光滑的标准化排水管道, 管径宜为75mm, 中间不宜有接口, 并应设置必要的清通附件。排水横支管长度不宜超过5m;超过5m时, 应设置环形通气管, 与通气立管连接。

4) 集水器或旋流器与用水部品的管道应一对一连接, 中间不出现接口。

5) 套内排水管道宜敷设在架空地板内, 并采取可靠的隔声、减噪措施。

6) 整体厨房的排水管宜与排水集水器或旋流器连接后, 再接入排水立管。

3、装配式整体厨房装配流程

装配式整体厨房产品实现装配过程中的每一步实际安装的操作流程和质量要求, 必须保证安装的结果符合整体设计要求。下面主要叙述其主要装配流程:

1) 找基准点:整体厨房装配式安装之前先确认好安装的方法和顺序, 不同的产品, 不同的款式类型安装方法均有不同;整体厨房按照建筑结构和设计布局橱柜的组合形式一般分I、L、U、岛形等, 他们的安装顺序和基准点的方法有:

(1) I字型柜子从无伸缩装饰板的一端装起, 另一端可以来用装饰板调整缝隙, 以弥补建筑误差造成的缺陷 (图3) ;

(2) L型从拐角装起, 拐角柜安装好后, 再依次安装其它柜子;

(3) U型柜从中间装起, 平衡好两端的拐角柜后, 再依次安装两边的柜体;

2) 安装地柜:

(1) 安装支腿 (图4) :将柜体倒放在打开的包装膜上, 把调节脚安装到柜体底板上的调节脚底座上, 用直尺作参照并调节地脚高度一致, 然后将已装好调节脚的地柜按设计图纸所示摆放。

(2) 调整水平 (图5、图6) :按照图纸和安装顺序摆置, 用水平尺测量其上平面是否水平, 若不水平必须重新调整地脚, 通过调节地脚, 用水平尺检测整组柜体的水平与垂直程度, 确保整组柜体水平和垂直。安装时注意每个柜子底板与地面的距离, 以保证不会影响踢脚板的安装。

(3) 开管道孔:如地柜柜体需要躲管道挖缺口的, 必须量好管道的直径尺寸大小, 并参照柜体位置在柜体上划线, 再用曲线锯在其对应柜体的位置按其大小开孔。开孔的部位必须涂上玻璃胶进行密封, 使其不受潮, 并装上U形密封条。此项技术现场开孔并二次密封是整体厨房实现装配式安装的关键, 也是有效解决管道与橱柜产品冲突问题的较好办法。

注意事项:柜体连接固定, 柜体调平后, 必须用连接螺钉把柜体与柜体连接固定于一体, 连接时一定要保证相邻两个柜体的各个端面平齐。在柜体的前、后靠近顶底端的孔位内用连接螺丝固定。使橱柜单间产品通过装配式安装后达到预期的整体效果。

3) 安装吊柜:

(1) 确认安装高度 (图8) :按设计高度或根据现场实际测量情况划线, 划好所挂吊柜高度的水平线, 若有护墙板, 需要参照它的高度进行安装;若有桶柜, 参照桶柜的高度安装, 一般吊柜与桶柜的高度平齐。

(2) 吊柜挂件定位 (图9) :挂件孔位确定准确, 左右定位离墙距离要注意墙体及墙角的误差及装饰板宽度;按照挂件在墙上标注的位置, 用电锤往墙上打膨胀螺栓孔, 注意深度和大小必须与实际相符, 一般比螺栓深1-2厘米。将吊码的挂片按已划好线的相对位置用膨胀螺钉固定好。

4) 踢脚板和顶线的安装:

(1) 清理地面:装踢脚板之前, 必须把地柜底部的粉尘及垃圾清理净。

(2) 安装卡子:把踢脚板顺放在厨柜前 (踢脚板下部应垫有保护膜) , 从踢脚板的一端装上卡子, 使卡子与每个地脚相对应, 再将装好卡子的踢脚板装在地柜底部, 使卡子扣到调节脚上。拐弯的地方应装有拐角。如需安装挡水压条, 应在装踢脚板前, 把挡水压条从踢脚板的一端安装在踢脚板上边的槽孔内。安装完的踢脚板下边应与地面平齐, 上边与柜体底板留有地面水平误差留下的缝隙。

5) 细部调整:产品安装完毕, 为了保证安装的最佳效果, 对产品的门板、柜体、及其工作的细节进行调整, 调整的结果符合产品安装质量标准。柜体和门板的调整, 橱柜安装位置符合图纸要求, 柜体摆放协调一致, 地柜及吊柜应保持水平。对整套橱柜的门板和抽屉进行全面调节, 使门板和屉面的上下、前后、左右分缝均匀一致, 符合客户要求。调整完毕, 将柜体的五金配件安装到位;相关电器产品也根据要求安装到位。

4、结语

装配式住宅装修要求用工业化生产的方式来建造住宅, 以提高住宅生产的整体效率, 提高住宅的整体质量, 降低成本, 降低物耗、能耗, 缩短建设周期, 有利于环镜保护和可持续发展。装配式整体厨房与建筑主体结构、各类设施设备管线等的设计、施工同步考虑实施, 能够实现标准化、工业化、配套化的装配式安装, 向住户提供一次到位的成品厨房, 是节约生产设计施工各环节材料、人力、工期等的环境友好型理念。同时, 也是装配式内装体系中较为重要的一环, 而住宅装配式内装相关的设计、建造技术也是推动我国住宅产业现代发展重要手段和抓手。

装配式整体厨房的精细化设计, 在建筑设计中从厨房的管线综合与精细化设计、居室的室内综合设计布置来考虑, 能够提高居住空间的实际使用率, 符合大多数住户的实际使用要求。

参考文献

装配整体式剪力墙结构体系的研究 篇5

经过近10年的发展, 我国装配式住宅虽已取得长足发展, 但在实施中仍面临诸多技术衔接问题。就我国目前情况来看, 这一过程仍需经历很长一段时间。对于混凝土建筑, 从施工生产的角度来看, 建筑物的主体一般由梁、板、墙、柱等基本构件以及围护结构组成, 而不同的构件和围护结构具有不同的施工特点, 其施工生产所需要的物资和人力消耗水平差异较大, 施工质量控制的难度也不相同, 施工速度也有很大差别, 例如:在传统的混凝土结构施工中, 梁、板、阳台等水平构件的施工, 由于需要搭设满堂的脚手架和模板才有工作面, 占用了较多的人力和物资资源, 而墙、柱等垂直承重构件施工时占用场地相对较小;总体上来说传统工法由于受到场地、天气、人员等条件或因素的影响, 在建筑质量方面会存在许多的质量通病, 如果将现浇施工的工法改变为预制为主的施工工法, 把现场难以施工的部分构件转移到工厂里预制加工成半成品, 就可以消除大部分的质量通病, 从而提高建筑物的整体质量水平, 同时能加快建设的速度、降低物料和人工的消耗水平。

2 装配式预制混凝土结构 (PC) 技术简介

用预制和预应力混凝土做成的构件就叫PC构件, PC中包含了两种技术, 其一是预制 (PCa) 的技术, 其二是预应力 (PS) 技术。这是一种不同于现浇混凝土结构的新型结构体系。按照组成建筑的构件特征和性能划分, 装配式混凝土结构建筑的基本预制构件包括: (1) 预制楼板 (含预制实心板、预制空心板、预制叠合板、预制阳台) ; (2) 预制梁 (含预制实心梁、预制叠合梁、预制U型梁) ; (3) 预制墙 (含预制实心剪力墙、预制空心墙、预制叠合式剪力墙、预制非承重墙) ; (4) 预制柱 (含预制实心柱、预制空心柱) ; (5) 预制楼梯 (预制楼梯段、预制休息平台) ; (6) 其他复杂异形构件 (预制飘窗、预制带飘窗外墙、预制转角外墙、预制整体厨房卫生间、预制空调板等) 。各种预制构件根据工艺特征不同, 还可以进一步细分, 例如预制叠合楼板包括预制预应力叠合楼板 (南京大地为代表) 、预制桁架钢筋叠合楼板 (合肥宝业西韦德为代表) 、预制带肋预应力叠合楼板 (PK板) (济南万斯达为代表) 等, 预制实心剪力墙包括预制钢筋套筒剪力墙 (北京万科和榆构为代表) 、预制约束浆锚剪力墙 (黑龙江宇辉为代表) 、预制浆锚孔洞间接搭接剪力墙 (中南建设为代表) 等, 预制外墙从构造上又可分为预制普通外墙 (长沙远大、深圳万科为代表) 、预制夹心三明治保温外墙 (万科、宇辉、亚泰为代表) 等, 总之, 预制构件的表现形式是多样的, 可以根据项目特点和要求灵活采用, 在此不一一赘述。

3 世界各国装配式预制混凝土结构技术发展

大板住宅是第二次世界大战以后发展起来的, 到20世纪80年代装配式混凝土建筑的应用达到全盛时期。日本认为预制装配建筑分为:预制混凝土 (PCa) 与预应力混凝土 (PC) 。日本的PC主要应用在装配式框架结构, 采用预应力方式压接, 属装配速度快的“干节点”。

日本最初的工业化建造混凝土结构为由木木结构转化成的轴线框架结构。由预制混凝土构件组拼的柱与梁结合部位不可能形成无转动的刚性节点, 必须设置梁柱间的剪刀撑。解决该问题的出路是采用剪力墙结构体系, 预制混凝土剪力墙的装配结构是一流的结构形式。

4 全预制装配整体式剪力墙结构 (NPC体系)

装配式剪力墙住宅的特点是应用钢筋混凝土预制外墙、预制内墙、预制楼梯、叠合楼板、阳台板、空调板等预制构配件和功能性部品, 通过工厂预制、机械化装配并考虑装修需求预留接口。

根据日本、香港等地的调研和过往经验, 这种住宅的设计中, 合理应用PC构件尤为重要。首先, 完全预制没有必要, 适当的现场浇筑和施工是需要的, 也是保证质量和安全的必要手段。其次, 过小规模的预制装配不能发挥工业化住宅的特点, 反而增加了施工现场预制吊装与现浇作业之间的矛盾。因此我们要努力探索预制构件使用的合理规模, 节省工期、提高效率、提升品质, 推动住宅产业化的发展。全预制装配整体式剪力墙结构 (NPC体系) 的工艺流程:施工准备→定位放线→预留插筋校正→竖向构件吊装→竖向构件校正及临时支撑安装→浆锚节点灌浆→水平构件吊装→水平构件节点钢筋绑扎→叠合板钢筋绑扎→坚向构件节点钢筋绑扎→节点模板安装→节点及叠合板混凝土浇筑。

工厂制作的高质量预制板与基础可靠连接, 板与板连接牢靠, 成为从基础、楼板、墙板与屋面的整体板式结构。例如由8榻榻米 (0.9×1.8m) 大板组成的房间, 墙板为4块, 楼板为2块可以构成抗震性能不错的房子。壁板内配置双层细钢筋网, 板内预埋波纹管, 插入直径16mm的钢筋使结构成一体。安装顺序为:基础→ (1层楼板) →1层墙板→2层楼板→2层墙板→屋面。墙板与墙板的竖向拼缝采用的连接方法希望能保证等同于无拼缝的结构相同的承载力。

全预制装配整体式剪力墙结构 (NPC体系) 技术的关键节点及楼板叠合层均采用现浇处理, 既增加了结构的整体性, 达到与现浇结构“同等型”;又解决了建筑部件、暖通空调、给排水系统、电气系统等建筑和设备专业的要求, 做到了协调统一、优化配置, 在不降低结构安全性的前提下, 优化了建筑性能和功能。剪力墙结构是多层和高层住宅建筑中最常用的建筑结构形式, 从国内外目前的研究和实践经验来看, 受力合理, 方便施工的墙板节点和接缝设计成为装配式剪力墙结构设计的关键技术, 是决定该结构形式能否形成推广应用的极为重要的影响因素。

预制装配式剪力墙结构体系可以分为:部分预制剪力墙结构体系和全预制剪力墙结构体系。该结构体系的预制化率高, 但是拼缝的连接构造比较复杂、施工难度也较大, 从而难以保证使其完全等同于现浇剪力墙结构。

5 预制装配剪力墙结构面对的挑战和如何破解迷题

装配式混凝土剪力墙结构的研究和应用虽然取得很大的进步, 但仍然存在很多问题, 值得我们进行深入的调查和研究: (1) 建筑工人的劳动力不足和人工费大幅上涨导致更多的企业寻求新的出路。 (2) 预制装配结构如何与现有以现浇混凝土为基础的结构设计与施工质量验收规范匹配适应。 (3) 预制装配剪力墙结构的竖向钢筋连接与水平拼缝处理是核心问题和难题。 (4) 高层住宅建筑平面布置和结构剪力墙布置与预制装配方法协调的问题。 (5) 多个工程实践与探索形成的共识点:1) 楼梯的预制值得肯定, 可以节省大量的施工人工。2) 叠合楼板值得肯定, 可以节省大量模板支撑两种预制叠合楼板。3) 预制阳台板与空调板。预制阳台板, 一定要求与叠合现浇梁板形成整体防止渗漏。预制空调板, 一定与楼板, 叠合现浇成整体。4) 外墙板保温装饰一体化值得重视。预制装配式混凝土剪力墙结构深切符合了我国“十二五”规划中提出资源节约、环境友好的社会主义要求, 是实现建筑节能减排和住宅产业化的有效途径之一, 对于提高资源利用率以及减少建筑对环境的不良影响, 实现四节一环保的绿色发展有着很好的促进作用, 具有十分远大而广阔的应用前景。

摘要：装配式剪力墙住宅的特点是应用钢筋混凝土预制外墙、预制内墙、预制楼梯、叠合楼板、阳台板、空调板等预制构配件和功能性部品, 通过工厂预制、机械化装配并考虑装修需求预留接口。

关键词：装配式,剪力墙,预制,节点

参考文献

[1]陈建伟, 苏幼坡.预制装配式剪力墙结构及其连接技术[J].世界地震工程, 2013 (01) .

[2]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) .

装配式整体建筑 篇6

我国政府高度重视住宅产业化发展。2013年1月1日,国务院发布的国办发[2013]1号文件要求,“十二五”期间要着力推广预制装配式住宅体系。2011年《北京市“十二五”时期民用建筑节能规划》(京建发[2011]408号)指出“要以保障性住房为重点,全面推进住宅产业化,2015年建设比例应达30%以上”。2013年上海市《关于本市进一步推进装配式建筑发展若干意见》(沪府办[2013]52号)要求“鼓励采用预制混凝土住宅,各区县落实建设比例,2014年不少于25%,2015年不少于30%”。因此,大力发展住宅产业化、开发装配整体式混凝土住宅具有广阔的应用前景。

按照结构体系的不同,装配整体式混凝土结构主要包括装配整体式混凝土框架结构体系、装配整体式混凝土剪力墙体系和预制混凝土夹心保温外墙体系三类[2]。目前,课题组已针对这三类装配整体式混凝土结构体系开发了多种适用于住宅的预制构造方案,并开展了一系列研究工作。本文将以上述三类装配整体式混凝土结构体系为主要对象,对其主要预制构造方案与抗震性能研究进展做一简要的介绍。

装配整体式混凝土框架结构体系

现浇柱叠合梁框架。现浇柱叠合梁框架是一种较为传统的装配整体式混凝土框架结构体系。其中,框架梁采用叠合式构造,框架柱采用现浇混凝土构造。

2006～2008年,课题组与万科企业股份有限公司联合开发了两种采用不同预制梁截面形式和节点核心区连接构造的现浇柱叠合梁框架方案,并开展框架足尺节点模型和大尺度框架整体模型的抗震性能试验研究(见图1)[3,4]。研究表明:

(1)采用两种不同构造方案的现浇柱叠合梁框架在大部分梁端出现塑性铰后发生一层柱脚压溃破坏。两种框架均实现了混合铰破坏机制,滞回曲线均较饱满,表现出良好的抗震性能。

(2)两种现浇柱叠合梁框架均表现出良好的位移延性,延性系数达到3.5～5.5。

(3)两种现浇柱叠合梁框架的承载力、耗能能力和刚度退化规律较为接近,且与现浇混凝土框架结构相近。现浇柱叠合梁框架结构可实现与现浇混凝土框架结构等同设计。

预制柱叠合梁框架。预制柱叠合梁框架是在现浇柱叠合梁框架基础上发展出来的一种预制率较高的装配整体式框架结构体系。该体系中,框架梁、柱均在工厂预制,并在现场通过现浇节点核心区和楼盖叠合层混凝土形成整体结构。

2010年,课题组开发了一种采用U形截面预制梁、预制柱纵向钢筋采用钢套筒连接的预制柱叠合梁框架结构。足尺节点模型和大尺度框架整体模型的抗震性能试验结果表明[5]:

(1)框架试件的破坏过程为梁端首先出现塑性铰,待多层梁端均出现塑性铰后一层框架柱脚逐渐屈服并最终压溃,最终破坏时框架节点核心区基本完好。该框架结构的破坏机制为混合铰机制。图2所示为预制柱叠合梁框架整体模型在水平低周反复荷载作用下的最终破坏形态。

(2)该框架的层间和整体滞回曲线饱满(见图3),表现出良好的耗能能力。承载力、延性(整体延性系数达到4.0～4.5)和刚度退化规律等抗震性能指标与现浇混凝土框架较为接近。

(3)总体而言,预制柱叠合梁框架结构的破坏形态、破坏机制、抗震性能指标等与现浇混凝土框架接近。这表明,预制柱叠合梁框架结构可参照现行的现浇混凝土框架结构设计方法进行设计。

预制型钢混凝土框架。预制型钢混凝土框架兼有钢框架连接简便、施工效率高、抗震性能好以及预制混凝土框架抗火性能和耐久性好、造价低廉、隔热、隔声效果好等优点,应用前景广阔。该体系在施工过程中通过型钢接头实现各预制构件的快速连接,无需设置支撑,并可多层连续施工,大幅节省了材料消耗、缩短了工期,特别适用于大开间住宅。

2012年,课题组与北京市建筑工程研究院完成了预制型钢混凝土框架足尺节点模型和大尺度框架整体模型的抗震性能试验[6],如图4所示。结果表明:

(1)预制型钢混凝土框架的最终破坏以梁端形成塑性铰、一层框架柱脚压溃为标志,如图5所示。框架的破坏机制为混合铰破坏机制。

(2)预制型钢混凝土框架的滞回曲线与现浇型钢混凝土框架相似,二者均具有良好的耗能能力。此外,二者的承载力、延性和刚度退化规律也较为接近。这表明二者可实现等同设计,即预制型钢混凝土框架结构可采用现浇型钢混凝土框架的设计方法进行设计。

预制混凝土异形柱框架。预制混凝土异形柱框架结构是一种新型预制混凝土框架结构。它采用异形截面(包括T形、L形、十字形等)柱代替普通预制混凝土框架结构中的矩形截面柱;叠合梁由预制矩形梁、预制板和现浇板组成,如图6所示。预制混凝土异形柱框架中,叠合梁的梁宽、异形柱的柱肢厚度基本与墙等厚,室内不凸出梁柱,不仅增加了使用面积而且室内布置灵活。

2012年,课题组通过足尺节点模型和大尺度框架整体模型的低周反复荷载试验,对预制混凝土异形柱框架结构的抗震性能进行了较为系统的研究[7],结果表明:

(1)预制混凝土异形柱框架的最终破坏形态与矩形柱框架相似,均以梁端形成塑性铰、一层柱脚压溃为标志。极限破坏时,框架节点核心区仅出现少量细小裂缝。预制混凝土异形柱框架结构的破坏机制为混合铰破坏机制。

(2)预制混凝土异形柱框架的滞回曲线较为饱满(见图7),表现出良好的耗能能力。框架整体延性较高,位移延性系数在4.1～5.8之间。

预制预应力混凝土框架。预制预应力混凝土框架具有整体性强、使用性能优越、施工速度快、工业化程度高等特点,在大开间住宅中具有广阔的应用前景。

2013年,课题组与中国建筑第八工程局有限公司联合开发了一种采用预制柱叠合梁构造的预制预应力混凝土框架结构。图8所示为预制预应力混凝土框架节点足尺试验模型,已完成的低周反复荷载试验表明[8]:

(1)预制预应力混凝土框架节点最终发生梁端弯曲破坏。极限破坏时,节点核心区仅出现几条细小裂缝,框架柱未开裂,节点核心区箍筋和框架柱纵筋均未屈服。

(2)预制预应力混凝土框架节点的滞回曲线较为饱满(见图9),这表明该节点具有良好的耗能能力和延性。

(3)预制预应力混凝土框架节点的破坏形态、承载力、延性等指标与现浇预应力混凝土框架节点较为接近,二者可实现等同设计。

装配整体式混凝土剪力墙体系

钢套筒和预留孔道浆锚连接预制混凝土剪力墙。预制混凝土剪力墙体系是我国装配整体式混凝土住宅的主要结构体系,其中,预制混凝土剪力墙竖向钢筋的连接主要采用钢套筒连接和预留孔道浆锚连接两种。

2011年以来,课题组与中南集团合作开展了一系列中等轴压比下(设计轴压比0.4)、分别采用钢套筒连接和预留孔道浆锚连接的预制混凝土剪力墙足尺模型的低周反复荷载试验研究,如图10所示。重点研究了约束边缘构件和中间墙体竖向钢筋不同连接构造对预制混凝土剪力墙抗震性能的影响[9]。结果表明:

(1)采用钢套筒连接和预留孔道浆锚连接的预制混凝土剪力墙均具有良好的抗震性能,其破坏形态与现浇混凝土剪力墙相似,均为墙体端部混凝土压碎、钢筋压屈。

(2)预制混凝土剪力墙的承载力与现浇混凝土剪力墙接近,均能满足设计要求。其中,采用钢套筒连接的预制混凝土剪力墙的承载力略高于采用预留孔道浆锚连接的预制混凝土剪力墙。

(3)预制混凝土剪力墙的滞回曲线与现浇混凝土剪力墙相似,在试验后期“捏拢”现象较为明显,如图1 1所示。采用两种连接构造的预制混凝土剪力墙的位移延性系数均在2.0～2.6之间,其刚度退化规律也较为一致。

SP叠合板预制混凝土剪力墙。SP板是一种先张法预应力混凝土空心板,具有承载力高、防水隔声、加工灵活、可随意切割、可实现较大跨度等优点。在预制混凝土剪力墙中采用SP板,并现场浇筑混凝土叠合层,可实现室内大空间,特别适用于大开间住宅。

2012年,同济大学与上海建工集团联合开发了一种剪力墙竖向钢筋采用螺栓连接的SP叠合板预制混凝土剪力墙,并开展了足尺模型的低周反复荷载试验[10],如图12所示。结果表明:

(1) SP叠合板预制混凝土剪力墙的斜截面受剪承载力、正截面受弯承载力和水平缝受剪承载力均满足设计要求。

(2) SP叠合板预制混凝土剪力墙的滞回曲线与现浇混凝土剪力墙较为接近(见图13),预制剪力墙的承载力略高于现浇混凝土剪力墙。这表明SP叠合板预制混凝土剪力墙可采用与现浇混凝土剪力墙相似的方法进行设计算。

预制混凝土夹心保温剪力墙。预制混凝土夹心保温剪力墙由内侧剪力墙体、外侧围护墙体、中间夹心保温层和连接件组成,是一种节能与承重一体化的剪力墙体系,如图14所示。2012年,课题组与中南集团合作开展了一批FRP连接件的预制混凝土夹心保温剪力墙足尺模型的低周反复荷载试验,对其抗震性能进行了较为系统的研究[11]。结果表明:

(1)预制混凝土夹心保温墙体的破坏主要发生在端部。极限破坏时,剪力墙端部混凝土压溃,钢筋压屈,此时,FRP连接件无损伤,外侧围护墙体也基本完好。

(2)预制混凝土夹心保温剪力墙的承载力、延性、耗能能力和刚度退化规律与现浇混凝土剪力墙和非夹心预制混凝土剪力墙相近。图15所示为预制混凝土夹心保温剪力墙的滞回曲线。

预制混凝土夹心保温外墙体系

FRP连接件。预制混凝土夹心保温外墙由内外叶混凝土墙板、中间夹心保温层和连接件组成。其中,连接件是连接内外叶混凝土墙板、并使其共同工作的关键部件。目前,在我国普遍采用的预制混凝土夹心保温外墙连接件为FRP连接件。

自2007年以来,课题组与北京万科企业有限公司联合开发了四种片状和棒状FRP连接件(见图16),开展了连接件抗拔和抗剪性能试验(见图17),并在此基础上开展了模拟混凝土碱环境下FRP连接件的耐久性试验[12,13]。结果表明:

(1)片状和棒状FRP连接件的抗拔破坏形态均为混凝土拔出破坏,连接件本身未发生断裂。两种连接件均具有较高的抗拔承载力,抗拔安全系数在6.0～9.0之间。

(2)片状连接件的剪切破坏形态包括混凝土锚固破坏和连接件劈裂破坏(纤维层间断裂)两种。片状连接件在纵横两个方向的抗剪承载力相差较大,但均具有较高的安全系数。棒状连接件主要发生连接件劈裂破坏,其抗剪承载力低于片状连接件,但仍具有较高的安全系数。

(3)夹心保温层厚度对连接件抗拔承载力影响不大,但随着保温层厚度的增大,片状和棒状FRP连接件的抗剪承载力均有所下降。

(4)随着侵蚀时间的增加,FRP连接件的抗拉强度、抗拉弹性模量、抗压强度、抗压弹性模量和层间剪切强度均有不同程度的下降。对应自然环境50年和100年,FRP连接件的抗拉强度环境影响系数建议分别取为2.0和3.0、抗压强度环境影响系数分别取为1.4和1.6、层间剪切强度环境影响系数分别取为1.4和1.6。

预制混凝土夹心保温墙板。预制混凝土夹心保温外墙是一种自承重围护构件。为了研究该墙板在平面外荷载工况下的受力性能,课题组于2011年开始与上海城建物资有限公司合作开展了采用不同FRP连接件(片状和棒状)、不同夹心保温层材料(XPS和无机保温砂浆)以及不同夹心保温层厚度(50mm和70mm)的预制混凝土夹心保温墙板的平面外抗弯性能试验(见图18)和抗火试验(见图19)[14,15]。结果表明:

(1)采用片状连接件和棒状连接件的预制混凝土夹心墙板均表现出良好的平面外受力性能,均具有较高的承载力和延性。图20所示为典型的预制混凝土夹心保温墙板荷载一跨中挠度曲线。

(2)片状连接件的布置方向对墙板的受力性能无明显影响,但夹心保温层厚度对墙体的抗弯刚度与承载力影响较大。片状连接件与内外叶混凝土板之间的滑移小于棒状连接件,这说明采用片状连接件的剪力连接程度明显大于棒状连接件。

(3)采用片状连接件和棒状连接件的预制混凝土夹心墙板均具有良好的抗火性能,满足现行规范的耐火极限要求。为保证安全,建议采用FRP连接件的预制混凝土夹心保温外墙的外叶墙厚度为60mm,当墙体外侧采用瓷砖/石材等不燃材料饰面时可取55mm。

装配式整体建筑 篇7

1 体系简介

装配整体式内浇外挂结构体系主要预制组成部分有预制外挂墙板、预制楼梯、预制楼板、预制梁、预制内隔墙、预制空调板、飘窗台等, 主体剪力墙结构采用现浇。外挂墙板构造分为三层, 外层为50mm厚C30钢筋混凝土, 保温层为50mm厚岩棉板, 内层为60mm厚钢筋混凝土, 总厚度为160mm, 内外墙板采用玻璃纤维连接件连接。外挂板与现场施工机械化有机结合, 减少了剪力墙外模板, 整体解决了建筑外围护结构的保温、隔热、防水、装修等一系列问题, 加快了工期。外墙装修与结构材料复合, 减少了施工现场工序, 提高了工程质量。因其外墙板为外挂方式, 故造成板缝过多, 对结构的防水及抗震有着较高的要求, 又因竖向受力结构为现浇, 两种方式的施工交叉作业, 故存在一定难度。外挂板与现浇剪力墙连接构造如图1所示。

1-混凝土现浇层;2-夹芯保温板;3-封堵砂浆;4-橡胶气密条;5-外层硅胶;6-发泡芯棒;7-保温岩棉

2 装配施工流程

本项目所用主体构件大部分都由工厂预制完成, 大大减少了现场的湿作业, 同时对施工工期和质量起到促进作用。吊装施工流程简图如图2所示。

1) 测量放线定标高先放出控制线, 再放出外墙线内墙线, 最后放出隔墙线, 确定好所有垫块的标高、位置, 最后进行标高复测。

2) 外墙板吊装就位根据控制线按顺序吊装外墙板, 准确就位, 保证外墙板之间的拼缝为20mm, 底部用L型连接件按图纸预留位置与楼板进行固定, 再按预留位置进行斜支撑固定, 调整铅锤度、轴线后取钩, 贴外墙板防水卷材及缝隙封堵。

3) 内隔墙板吊装按控制线要求起吊准确就位, 用连接件固定后, 安装斜支撑, 确保垂直度、轴线无误后取钩。

4) 叠合梁的吊装叠合梁和墙板是穿插吊装, 主要根据图纸上的顺序, 首先定好梁的标高, 搭设好梁下支撑, 吊装过程中用铅垂线复核梁的轴线位置。

5) 叠合板的吊装根据楼板厚度不同, 确定每个房间的板底标高、支撑数量、类型, 搭设板底支架, 布置竖杆, 布置水平木梁, 支撑调平复核。将叠合楼板水平吊装至支撑及梁上, 准确安装, 叠合楼板底端架子平整度检查, 再次校正, 对不能修正的叠合楼板拼缝处用水泥砂浆封堵 (图3) 。

以上吊装完成后, 立即进行水电管线预埋、浇筑混凝土后即可进行下一楼层吊装施工准备。

3 存在的问题及解决对策

3.1 施工吊装问题

按建筑工业化方式建造的建筑, 在施工组织设计阶段要按照构件拆分图, 对构件的大小、重量进行分析, 确定经济合理的起重机械。同时, 设计阶段要避免构件重量不平均, 存在过大构件的现象。例如, 在传统设计中高层建筑消防楼梯外墙中间部位不设剪力墙, 但在建筑工业化设计中需要在该墙体中设置一道框架柱来拆分大墙面, 否则该预制墙体重量远大于其他墙板, 需对其安排大吨位塔机, 但该大吨位塔机在其它构件吊装中“大材小用”, 造成资源浪费, 很不经济, 如图4所示, 故将大板改造成优化后的两块小板。

3.2 外挂板预埋件问题

外挂板有3种预埋件, 分别是支撑预埋件、模板对拉螺栓预埋件、连接件预埋件。支撑预埋件应避开现浇剪力墙位置, 当该预埋件没有避开现浇剪力墙位置时, 支撑安装后, 将影响现浇剪力墙支模, 需要拆除, 此时外挂板失去支撑约束, 产生较大安全隐患。对拉螺栓预埋件承担混凝土浇筑产生的拉应力, 预埋位置不准确时需要在外挂板上重新开孔, 需将外挂板整体打通, 用对拉螺栓穿出后, 用山形卡固定, 费时费工。连接件预埋是保证外挂板与外挂板之间, 外挂板与楼面之间连接用的, 预埋位置不准, 需要在板上重新开孔, 用膨胀螺丝替代预埋件, 预埋件承受外挂板之间的拉、剪应力, 用膨胀螺丝代替后留下很大的安全隐患, 这种板在施工时要按废板处理, 需拉回工厂重新生产。外挂板预埋件作为预制板的重要部件, 需要引起设计、生产的高度重视, 严禁出现在项目现场用膨胀螺丝代替预埋件。

3.3 板缝的及时封堵问题

预制构件的吊装不同于现浇结构, 其重要区别是预制构件在拼装过程中不可避免的会出现构件的生产误差、安装误差导致的拼装缝隙, 这些缝隙处理不好会导致混凝土在浇筑过程中严重漏浆, 产生蜂窝、麻面现象, 甚至浇筑的混凝土直接漏掉。为此要求我们在施工中, 在构件吊装时派专人及时用混凝土封堵, 同时, 在吊装施工过程中, 要将安装的拼缝减少到最小, 这就需要加强安装工人的培训, 提高安装精度。

3.4 预制梁钢筋问题

传统建筑施工中, 工人会按照图纸要求合理的调整梁柱交接处钢筋位置, 在钢筋过度密集处也能很好的处理钢筋的碰撞问题。装配式建筑中, 构件均已在工厂生产好, 现场安装过程中遇到钢筋碰撞、保护层不足等问题时处理起来非常麻烦, 处理不好会留下严重的安全隐患。首先是预制梁的钢筋保护层, 装配式建筑中预制梁的钢筋保护层至少要做到3mm厚, 才能保证柱子钢筋及箍筋绑扎的厚度要求, 否则会导致混凝土浇筑后露筋, 或支模时工人将箍筋剪断。其次是多道梁交接处, 在设计阶段就要处理好钢筋碰撞问题, 处理好各道梁的梁端钢筋平面位置及标高, 防止互相碰撞。在施工过程中遇到钢筋碰撞只有将钢筋剪断一种处理方式, 这种处理方式给建筑房屋留下质量安全隐患。

3.5 内隔墙板偏移问题

内浇外挂体系中, 如图5所示 (4) 号卫生间隔墙板右边没有约束其偏移的支撑。位于其左侧的现浇转角柱, 在封模板时只能封到内隔墙板的侧面, 200mm宽的内隔墙侧面起到了模板作用。混凝土浇筑过程中内隔墙受到侧面现浇柱子混凝土的挤压, 向右侧滑移达到100~150mm。为此在内隔墙板吊装前要仔细研读图纸, 对一侧面是现浇混凝土, 另一侧面没有约束的内隔墙, 需要在没有约束一侧增加一道支撑。

3.6 外墙板缝问题

外挂板体系需要特别加强板缝的后期处理, 为此在胶体材料上我们重点关注胶体的如下性能: (1) 材料本身不具有浸透性; (2) 和选定的底涂剂能很好的与被粘结面粘接; (3) 一年四季都有好的施工性, 确保施工; (4) 能够追随接缝的变形, 不会产生过大的应力, 异常的变形不会残留; (5) 经过很长的时间, 包括粘结力在内, 密封胶的劣化要很小。根据以上技术特点, 本工程采用改性硅酮MS密封胶, 胶体施工时要将预制板清理干净, 底涂剂涂抹均匀, 打胶过程中要充分压实, 防止粘结不良, 如图6所示。

4 结语