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2020-11-29
前言
隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，住宅產(chǎn)業(yè)得到快速的發(fā)展。近年來(lái)，裝配式建筑在各級(jí)政府和政策的推動(dòng)下，受到了行業(yè)的青睞。2013年1月1日，國(guó)務(wù)院發(fā)布了《國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)展與改革委員會(huì)住房城鄉(xiāng)建設(shè)部綠色建筑行動(dòng)方案的通知》，在這一行動(dòng)方案中，對(duì)推動(dòng)建筑工業(yè)化做了具體部署，“住房城鄉(xiāng)建設(shè)等部門要加快建立促進(jìn)建筑工業(yè)化的設(shè)計(jì)、施工、部品生產(chǎn)等環(huán)節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)體系，推動(dòng)結(jié)構(gòu)件、部品、部件的標(biāo)準(zhǔn)化，豐富標(biāo)準(zhǔn)件的種類，提高通用性和可置換性。推廣適合工業(yè)化生產(chǎn)的預(yù)制裝配式混凝土、鋼結(jié)構(gòu)等建筑體系，加快發(fā)展建設(shè)工程的預(yù)制和裝配技術(shù)，提高建筑工業(yè)化技術(shù)集成水平。支持集設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工等于一體的工業(yè)化基地建設(shè)，開展工業(yè)化建筑示范試點(diǎn)?！?016年2月，《中共中央國(guó)務(wù)院關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)城市規(guī)劃建設(shè)管理工作的若干意見》提出“力爭(zhēng)用10年時(shí)間，使裝配式建筑占新建建筑的比例達(dá)到30%”。進(jìn)一步明確了裝配式建筑是住宅產(chǎn)業(yè)的一個(gè)發(fā)展方向。《國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見》(國(guó)辦發(fā)[2016]71號(hào))提出了八項(xiàng)任務(wù)：①健全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系；②創(chuàng)新裝配式建筑設(shè)計(jì)；③優(yōu)化部品部件生產(chǎn)；④提升裝配式施工水平；⑤推進(jìn)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(zhì)量安全。
為貫徹落實(shí)《中共中央國(guó)務(wù)院關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)城市規(guī)劃建設(shè)管理工作的若干意見》和《國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見》，住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部組織有關(guān)單位編制完成了混凝土、鋼結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)裝配式建筑技術(shù)規(guī)范。2017年1月10日，住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部分別以第1417號(hào)、第1418號(hào)和第1419號(hào)公告發(fā)布了GB/T 51231—2016《裝配式混凝土建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》[1]、GB/T 51232—2016《裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》[2]和GB/T 51233—2016《裝配式木結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》[3]，并于2017年6月1日實(shí)施。邁出了裝配式建筑標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系建設(shè)的第一步。
在各級(jí)政府的推動(dòng)和政策的扶持下，一批裝配式建筑部品部件生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)運(yùn)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(guó)的住宅建筑方式已經(jīng)悄悄地發(fā)生了轉(zhuǎn)變，裝配式建筑這一新生事物已經(jīng)成為住宅建設(shè)一種新的發(fā)展模式，在住宅產(chǎn)業(yè)中扮演著越來(lái)越重要的角色。
然而，與普通建筑相比，裝配式建筑有什么優(yōu)越性？這種建筑模式的轉(zhuǎn)變可能帶來(lái)哪些問題？如何應(yīng)對(duì)這些問題？本文將在這些方面進(jìn)行分析探討，以求對(duì)裝配式建筑有一個(gè)更清楚地認(rèn)識(shí)，使這一新生事物能得到更好地發(fā)展。
裝配式建筑的優(yōu)點(diǎn)
（1）有利于施工人員素質(zhì)的提高
裝配式建筑模式是將建筑物的生產(chǎn)由現(xiàn)場(chǎng)搬到了工廠，在工廠生產(chǎn)建筑物所需要的各種部品部件，然后到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拼裝。這一搬遷使得工作環(huán)境有了很大的改善，讓更多的人愿意從事這一工作。同時(shí)，從事這一工作的人員由現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)的臨時(shí)人員變成了企業(yè)的員工，企業(yè)可以通過招工時(shí)的把關(guān)、進(jìn)廠后的培訓(xùn)不斷提高從業(yè)人員的素質(zhì)。由此可見，裝配式建筑的出現(xiàn)使得建筑業(yè)從業(yè)人員素質(zhì)的提升成為可能。
（2）施工過程具有更大靈活性
裝配式建筑部品部件的生產(chǎn)可以根據(jù)部品部件的具體情況來(lái)確定，具有較大的靈活性，這對(duì)提高部品部件的質(zhì)量有著相當(dāng)大的幫助。
（3）有利于提高建筑質(zhì)量
裝配式建筑生產(chǎn)企業(yè)中，人員較穩(wěn)定，工作分工較明確，通過上崗培訓(xùn)，職工素質(zhì)通常比建筑施工單位的人員高。這為建筑工程質(zhì)量的提升提供了保證。裝配式建筑用的預(yù)制構(gòu)件可以在一個(gè)較為寬泛的范圍內(nèi)選擇生產(chǎn)工藝，可以更好地保證質(zhì)量。
（4）更有效的節(jié)約材料
裝配式建筑構(gòu)件生產(chǎn)企業(yè)通過混凝土配合比優(yōu)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
裝配式建筑施工的效率遠(yuǎn)比現(xiàn)場(chǎng)施工方式高，特別是一些多雨地區(qū)和寒冷地區(qū)，這種優(yōu)越性更為突出。
（6）有利于建筑施工技術(shù)水平的提升
裝配式建筑混凝土的制備與澆注由同一個(gè)單位完成，因此，可以綜合采取各種技術(shù)來(lái)提高構(gòu)件的質(zhì)量。裝配式建筑方式可以更有效地提升施工技術(shù)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(yōu)越性，但裝配式建筑也不是完美無(wú)缺的。對(duì)于裝配式建筑這一新生事物，不僅要看到優(yōu)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(duì)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(fā)展。
（1）建筑結(jié)構(gòu)的整體性問題
在現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)中，柱、梁、剪力墻、樓板等構(gòu)件是同時(shí)澆注的。因此，現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)具有較好的整體性。但在裝配式建筑中，每個(gè)構(gòu)件是分別制作的，只是在裝配過程中以適當(dāng)?shù)姆绞綄⑺鼈冞B接在一起。從這一點(diǎn)看，裝配式建筑的整體性不如現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)。我國(guó)是一個(gè)多地震的國(guó)家，抗震性能是建筑工程必須考慮的一個(gè)問題。建筑物的抗震性與結(jié)構(gòu)的整體性有著密切的關(guān)系。結(jié)構(gòu)的整體性降低將會(huì)引起建筑物抗震性能的降低。因此，在推廣裝配式建筑時(shí)必須考慮建筑結(jié)構(gòu)的整體性問題，確保建筑物的抗震性能。
?。?）現(xiàn)澆部分與預(yù)制部分混凝土變形不一致性問題
采用現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，對(duì)于框架結(jié)構(gòu)，首先澆注結(jié)構(gòu)框架，然后砌筑填充墻體。在砌筑填充墻體時(shí)，結(jié)構(gòu)框架混凝土的收縮已基本結(jié)束，砌筑墻體后結(jié)構(gòu)框架混凝土的收縮很小，墻體對(duì)框架混凝土收縮的約束作用很小，因而結(jié)構(gòu)框架混凝土不容易開裂。相反地，結(jié)構(gòu)框架對(duì)墻體的收縮則可能產(chǎn)生一定的約束作用。因此，在框架結(jié)構(gòu)中，裂縫通常出現(xiàn)在墻體中，結(jié)構(gòu)框架一般不出現(xiàn)裂縫。在這種結(jié)構(gòu)中，荷載主要由結(jié)構(gòu)框架承擔(dān)，墻體不承受荷載。墻體出現(xiàn)裂縫僅僅影響美觀，并不影響建筑物的安全性。對(duì)于剪力墻結(jié)構(gòu)，剪力墻是與柱、梁等同時(shí)澆注的，因而同時(shí)發(fā)生收縮變形。換句話說，剪力墻與柱、梁等結(jié)構(gòu)構(gòu)件的收縮是同步的。一般來(lái)說，剪力墻的強(qiáng)度等級(jí)與其它結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強(qiáng)度等級(jí)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(jié)構(gòu)構(gòu)件混凝土的收縮基本相同。因此，在這種結(jié)構(gòu)中，剪力墻與其它結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間不產(chǎn)生較大的約束力，不會(huì)引起剪力墻或其它結(jié)構(gòu)構(gòu)件的開裂。而采用裝配式建筑施工方式時(shí)則不同，各種墻體是在工廠里預(yù)制的。為了保證建筑物的整體性，一些柱、梁等結(jié)構(gòu)構(gòu)件是在各種預(yù)制構(gòu)件安裝好后澆注的。在澆注這些構(gòu)件時(shí)，預(yù)制構(gòu)件混凝土的收縮基本結(jié)束，而現(xiàn)澆構(gòu)件混凝土的收縮還沒有開始。也就是說，對(duì)于裝配式建筑施工方式，預(yù)制構(gòu)件混凝土的收縮與現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)構(gòu)件混凝土的收縮是不同步的?；炷潦湛s的不同步必將產(chǎn)生構(gòu)件之間的相互作用。在這種情況下，預(yù)制構(gòu)件混凝土處于受壓狀態(tài)，現(xiàn)澆構(gòu)件混凝土處于受拉狀態(tài)。在一些較細(xì)長(zhǎng)的現(xiàn)澆構(gòu)件中，容易產(chǎn)生較大拉應(yīng)力。當(dāng)這種拉應(yīng)力較大時(shí)，在現(xiàn)澆構(gòu)件中有可能產(chǎn)生裂縫。在裝配式建筑中，現(xiàn)澆構(gòu)件通常是一些承受較大荷載的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，這些構(gòu)件出現(xiàn)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(gòu)件配有較多的鋼筋，裂縫的存在也容易引起鋼筋銹蝕。同時(shí)，這些裂縫也是侵蝕性介質(zhì)進(jìn)入混凝土的通道。從這些方面看，結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生裂縫可能影響混凝土工程的耐久性?？梢?，對(duì)于裝配式建筑，預(yù)制構(gòu)件混凝土與現(xiàn)澆構(gòu)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(gòu)件沒有固定的尺寸，屬于來(lái)圖加工。對(duì)于一些數(shù)量較少的建筑構(gòu)件，模具的利用率較低，生產(chǎn)成本較高。
對(duì)策研究
（1）對(duì)于裝配式建筑整體性較差的問題，目前主要通過兩個(gè)方法來(lái)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(gòu)成一個(gè)鋼筋網(wǎng)，以此保證建筑物的整體性。在裝配式建筑中，建筑構(gòu)件在工廠生產(chǎn)，每個(gè)構(gòu)件的鋼筋網(wǎng)都是獨(dú)立的。只有通過適當(dāng)?shù)姆绞綄⑦@些獨(dú)立鋼筋網(wǎng)連接起來(lái)，才能形成整個(gè)建筑物的鋼筋網(wǎng)，保證建筑物的整體性。采用現(xiàn)澆混凝土施工方式時(shí)，混凝土的澆注是在鋼筋網(wǎng)形成后進(jìn)行的，有足夠的空間進(jìn)行鋼筋連接。對(duì)于同向鋼筋，一般采用焊接的方法連接；對(duì)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(shí)，構(gòu)件與構(gòu)件之間的鋼筋連接受到操作空間的限制。特別是預(yù)制構(gòu)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(shù)可以較好地解決這一問題。套筒連接技術(shù)是將上、下鋼筋鈑上螺紋，插入帶有螺紋的套筒中，旋轉(zhuǎn)套筒，將鋼筋拉緊，然后灌漿封堵。通過這一方法，將不同構(gòu)件中的鋼筋連接起來(lái)，在建筑物中形成一個(gè)完整的鋼筋網(wǎng)。更好地傳遞應(yīng)力。目前，這一技術(shù)已經(jīng)成熟，并應(yīng)用于建筑工程中。
2）采用現(xiàn)澆混凝土與預(yù)制裝配式建筑構(gòu)件相結(jié)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(jié)點(diǎn)處通常采取現(xiàn)澆方式。節(jié)點(diǎn)是多個(gè)構(gòu)件的結(jié)合點(diǎn)，在這個(gè)地方將各個(gè)構(gòu)件的鋼筋與這一構(gòu)件本身的鋼筋綁扎在一起，澆注混凝土，將這些構(gòu)件連接起來(lái)。通過這些現(xiàn)澆節(jié)點(diǎn)，將單個(gè)建筑構(gòu)件連接成一個(gè)建筑物。通過這一方法，將分開澆注的建筑構(gòu)件連接起來(lái)，形成混凝土構(gòu)件網(wǎng)。
?。?）對(duì)于現(xiàn)澆混凝土與預(yù)制混凝土變形不一致性問題，目前還沒有引起足夠的重視。客觀地說，要使現(xiàn)澆混凝土與預(yù)制混凝土變形完全一致是不可能的，但應(yīng)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(chǎn)生裂縫，尤其是在現(xiàn)澆梁、柱中產(chǎn)生裂縫。為了避免現(xiàn)澆梁、柱中產(chǎn)生裂縫，可采取如下技術(shù)措施：
1）在現(xiàn)澆混凝土中摻入適量膨脹劑。裝配式建筑中，由于現(xiàn)澆混凝土收縮滯后于預(yù)制混凝土收縮，混凝土收縮時(shí)，通常是現(xiàn)澆混凝土處于受拉狀態(tài)，預(yù)制混凝土處于受壓狀態(tài)。混凝土的裂縫是由拉應(yīng)力產(chǎn)生的，因此，裂縫容易出現(xiàn)在現(xiàn)澆混凝土構(gòu)件中。在現(xiàn)澆混凝土中適量摻入膨脹劑，減小現(xiàn)澆混凝土的收縮，可以減小現(xiàn)澆混凝土與預(yù)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(yán)格控制現(xiàn)澆混凝土用水量?；炷恋氖湛s是由失水引起的，用水量對(duì)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(dāng)增大現(xiàn)澆部分的截面積，減小預(yù)制部分的截面積。對(duì)于裝配式建筑，現(xiàn)澆混凝土的收縮大于預(yù)制混凝土的收縮。因此，預(yù)制混凝土構(gòu)件將約束現(xiàn)澆混凝土的收縮。由力學(xué)分析可得：
（1）式中：σc 為現(xiàn)澆混凝土構(gòu)件中的拉應(yīng)力，MPa；Ec、Ep分別為現(xiàn)澆混凝土的彈性模量和預(yù)制混凝土的彈性模量，MPa；Ac 、Ap分別為現(xiàn)澆混凝土構(gòu)件的截面積和預(yù)制混凝土構(gòu)件的截面積；εc、εp分別為現(xiàn)澆混凝土的收縮變形和預(yù)制混凝土的收縮變形。
由式（1）可見，現(xiàn)澆混凝土構(gòu)件中的拉應(yīng)力不僅與兩者之間的收縮變形差有關(guān)，也與兩者之間的截面積比有關(guān)?，F(xiàn)澆混凝土構(gòu)件與預(yù)制混凝土構(gòu)件的截面積比越大，現(xiàn)澆混凝土構(gòu)件中的拉應(yīng)力越小。也就是說，增大現(xiàn)澆混凝土構(gòu)件的截面積，減小預(yù)制混凝土構(gòu)件的截面積，可以減小現(xiàn)澆混凝土構(gòu)件中的拉應(yīng)力。
（3）模板的利用率影響到裝配式建筑構(gòu)件的成本，模板的利用率越高，建筑構(gòu)件的成本越低。建筑設(shè)計(jì)采用模數(shù)制，模板采用拼接式，能較好的解決模板的利用率問題。
結(jié)語(yǔ)
裝配式建筑是一種新型建筑模式，必將在我國(guó)的建筑業(yè)中占據(jù)一個(gè)重要的地位。然而，在大力推廣裝配式建筑的過程中也應(yīng)該關(guān)注這種新型的建筑模式可能帶來(lái)的問題。從上述分析可以看到，裝配式建筑既具有許多優(yōu)越性的一面，也具有一定風(fēng)險(xiǎn)的一面。因此，在裝配式建筑的施工中，必須更加嚴(yán)格控制施工過程，確保施工質(zhì)量。否則，不僅不能較好地展現(xiàn)其優(yōu)越性的一面，反而會(huì)留下安全隱患，甚至造成不必要的損失。
參考文獻(xiàn)
[1] 中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部. GB/T 51231—2016 裝配式混凝土建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2017.
[2] 中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB/T 51232—2016 裝配式鋼混結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2017.
[3] 中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部. GB/T 51233—2016 裝配式木結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)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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