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輕質(zhì)墻板生產(chǎn)線
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基于建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化,對裝配式建筑發(fā)展的再認識!

2021-01-08

作者:林樹枝


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專家簡介:


林樹枝,工學博士,教授級高級工程師。現(xiàn)任廈門市交通運輸局巡視員、總工程師。住房和城鄉(xiāng)建設部“全國超限高層建筑抗震設防審查專家委員會”成員,中國建筑學會建筑結(jié)構(gòu)分會常務理事,中文核心期刊《土木工程學報》編委。



 一. 

基于建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的裝配式建筑發(fā)展


建筑業(yè)的轉(zhuǎn)型升級離不開建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化。建筑的裝配式建造是建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的一種實現(xiàn)方式。其他建造模式,只要是符合產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的要求、具備產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的特征,也可以與裝配式建造模式相結(jié)合,同步推進。


1、混凝土的現(xiàn)場澆搗方式依然還是一種現(xiàn)代化的作業(yè)方式。混凝土在工地現(xiàn)場攪拌已基本被淘汰,混凝土澆筑方式全部改由工廠集中攪拌、車輛運輸、再現(xiàn)場泵送。從生產(chǎn)、運輸、泵送,再到現(xiàn)場澆搗,已全面實現(xiàn)工廠化、機械化。


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與現(xiàn)場攪拌相比,沒有砂、石子、水泥等原材料堆放及廢水排放等環(huán)境污染,也解決了現(xiàn)場攪拌時工人勞動強度高、勞動效率低等問題。直至今天,混凝土(預拌+泵送)的現(xiàn)場澆搗方式,仍然是一種現(xiàn)代化的作業(yè)方式。


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2、現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)最受詬病的問題并不在于混凝土的澆搗環(huán)節(jié)。現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),現(xiàn)場手工作業(yè)的占比仍然較大?,F(xiàn)場需要大量的場地堆放鋼筋、模板、支撐,需要大量的工人進行鋼筋綁扎、模板支撐。


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工人需要高空作業(yè),日曬風吹雨淋,施工安全風險大。除非鋼筋籠制作、鋼筋網(wǎng)綁扎、模板制作可以移至工廠,再由工廠集中配送,否則,現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的突出問題就永遠得不到解決。


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3、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的預制或現(xiàn)澆,并不是一對矛盾,完全可以互為補充。把現(xiàn)場需要大量進行鋼筋綁扎、模板支撐的部位,拆分成預制構(gòu)件,轉(zhuǎn)移到工廠制作,再運送到現(xiàn)場吊裝就位。對于鋼筋綁扎量小,或不需要模板支撐的部位,仍宜采用現(xiàn)場混凝土泵送澆筑方式。例如,預制疊合樓板,下皮的預制板兼做模板,上皮再疊合現(xiàn)澆層。同理,還有預制疊合梁、預制疊合墻板、預制空心柱等。


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疊合樓板,可省去大量的現(xiàn)場鋼筋綁扎和模板支撐工作量。現(xiàn)澆層疊合后,疊合樓板的剛度與傳統(tǒng)現(xiàn)澆樓板的剛度一致,與周邊梁或墻體連接牢固。


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需要更新觀念的是,要用建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的理念來統(tǒng)籌裝配式建筑的發(fā)展。凡是符合產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化要求、具備產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化特征的任何建造方式,只要能“兩提兩減”,即提升質(zhì)量、提高效率、減少用工、減少污染,都應該加以應用,協(xié)同發(fā)展。


鋼筋桁架樓承板是樓板裝配化的典型代表。鋼筋桁架樓承板將鋼筋混凝土樓板中的鋼筋與施工模板組合為一體,施工階段能承受濕混凝土自重及施工荷載,在使用階段,鋼筋桁架與后期在現(xiàn)場現(xiàn)澆的混凝土共同工作,共同承受使用荷載。后澆的混凝土采用“預拌+泵送”,仍具有工廠化機械化等建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的特征。


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鋼筋桁架采用自動化生產(chǎn)設備在工廠生產(chǎn),模板通過連接件與鋼筋桁架連接,可拆裝,重復使用。


鋼筋桁架樓承板將鋼筋與模板工程全部移到工廠進行,可顯著減少現(xiàn)場的鋼筋綁扎和模板支撐工作量,大幅度減少現(xiàn)場作業(yè)工人,明顯加快施工進度,真正實現(xiàn)“兩提兩減”。因此,鋼筋桁架樓承板的裝配式鋪設,應計入裝配率。


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4、預制與現(xiàn)澆的結(jié)合,更有利于裝配式建筑的發(fā)展。由于受道路條件及運輸?shù)跹b能力的限制,預制構(gòu)件的尺寸并不能太大、重量也不能太重,把手工作業(yè)量小、方便混凝土泵送澆筑的部位仍留在現(xiàn)場進行,一方面可減少預制構(gòu)件的重量,降低預制構(gòu)件的制作、運輸、吊裝工作量,另一方面,也并沒有降低工廠化、機械化的總體占比。特別是在預制構(gòu)件的連接部位,采用現(xiàn)場澆筑的方式,更有利于構(gòu)件之間的可靠連接。


水平和豎向接縫必須連接可靠,采用現(xiàn)澆連接方式,更能保證在荷載與地震作用下結(jié)構(gòu)不出現(xiàn)破壞,不發(fā)生連續(xù)性倒塌。


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 二. 

預制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的預制率不是越高越好


根據(jù)《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術規(guī)程》JGJ1-2014,剪力墻體系預制與現(xiàn)澆需要交叉作業(yè),施工效率并不高,水平向連接、關鍵部位豎向連接要靠現(xiàn)澆,因此,不能過分追求預制率。


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預制率越高,建造成本增大越多;預制率高,運輸和吊裝的難度加大;預制率高,綜合效益并不明顯。


砼框架,預制梁柱的節(jié)點連接相對容易,技術成熟,預制率可以高;砼剪力墻結(jié)構(gòu)預制構(gòu)件的連接難度較大,豎向受力墻體采用預制裝配時,應充分評估預制墻體連接的可靠性。

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剪力墻結(jié)構(gòu)的豎向受力墻體,一段直墻,人為切成現(xiàn)澆段和預制段,增加了施工難度和連接工作量。在門窗洞口處,情況更復雜。因此,剪力墻結(jié)構(gòu)的豎向受力墻體,當構(gòu)件拆分后現(xiàn)場連接的難度增加較多時,宜采用現(xiàn)澆。


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不能盲目追求主體結(jié)構(gòu)的預制率。預制率越高,現(xiàn)場的連接量越大,對材料、機具和操作人員的要求更高,若連接不好,就容易出現(xiàn)安全隱患。


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預制率高一點,還是預制率低一點,并不是裝配式建造模式與傳統(tǒng)建造模式的本質(zhì)區(qū)別。裝配式建筑也可以有一定比例的現(xiàn)澆。只要現(xiàn)澆 和預制的結(jié)合能有利于“兩提兩減”,能相互促進,都可以為我所用。能抓住老鼠的貓就是好貓。


剪力墻結(jié)構(gòu)的預制部位,可集中在疊合梁、疊合樓板、預制樓梯、預制陽臺、預制內(nèi)隔墻、預制外掛墻板(外墻飾面在工廠與預制件同步完成)等部位,這樣可省去樓層支模和外腳手架。


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凡在現(xiàn)場現(xiàn)澆時,費時、費力、費工的部位,例如樓梯、飄窗等,宜盡量采用工廠預制。



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 三. 

鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的現(xiàn)場連接宜采用螺栓連接替代焊接


國內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件現(xiàn)場連接大部分采用焊接。偏愛焊接的主要原因是成本低,僅需要一點電費,一點氣體焊絲,且國內(nèi)有便宜的焊工。


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但現(xiàn)場焊接的難度比栓接要大很多,特別是現(xiàn)場安裝,焊工需背負一臺很大的焊機高空作業(yè),存在較大的施工安全風險,而且高空焊接可能會焊接不好,還會影響鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點的連接質(zhì)量。


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現(xiàn)場全焊接或栓焊法連接,質(zhì)量難保證,工期長,勞動強度大,施工安全風險高,焊接時鋼鐵融化再結(jié)合,焊后收縮,變形難控制。沒有辦法實現(xiàn)“兩提兩減”,違背了裝配式建筑的初衷。


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鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的螺栓連接,受力合理,技術可靠,現(xiàn)場作業(yè)量少,施工工人也少,更符合裝配式建筑的特點,構(gòu)件在工廠精密制孔,節(jié)點連接精度高。從全壽命周期看,未來還裝拆方便,長期效益明顯。


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什么是真正的裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑?就是鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的制作工廠化,在工廠進行鋼板剪裁、加工、焊接(工廠焊接,可以確保焊接質(zhì)量,探傷檢查合格后再出廠),制作成構(gòu)件并運至工地,現(xiàn)場安裝時,不再進行焊接或盡量減少現(xiàn)場焊接,連接方式主要采用高強螺栓裝配。這是鋼結(jié)構(gòu)建筑是否真正實現(xiàn)裝配化的重要特征。


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在工廠進行鋼結(jié)構(gòu)焊接。一些復雜節(jié)點,需采用焊接才方便制作,這些需要焊接的復雜構(gòu)件,盡量移至工廠內(nèi)進行。通過工業(yè)化,用機器換人,進一步降低工人的勞動強度,提高復雜構(gòu)件制作的精準度。


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在現(xiàn)場采用螺栓連接?,F(xiàn)場栓接的前提是鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件需精密制作。目前,在工廠進行鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的精密制作已沒有障礙。機器人全自動鋼板切割、機器人全自動焊接、機器人全自動鋼板打孔、數(shù)控鋼板焊接、激光鋼板切割打孔,誤差都可以做到毫米級。


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工地采用高強螺栓連接有三大優(yōu)點:一是工人的勞動強度要比焊接小得多,精度有保證,質(zhì)量更可靠;二是施工快捷、工期短;三是當遇到地震時,螺栓連接的耗能能力比焊接強,更容易實現(xiàn)小震不壞、中震可修、大震不倒。


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