裝配式建筑因能有效減少建筑垃圾和揚塵等導致污染環境的主要因素,還能改善作業人員的勞動條件,減少工傷事故;同時能縮短施工周期,提升工程質量,在大面積推廣應用的前提條件下,能有效降低建安成本;因此,在近年來的環境污染日趨嚴重的大背景下,裝配式建筑得到了空前的重視和關切。
2016年下半年,國務院為落實中央城市工作會議精神,首度專題發文,要求大力推進裝配建筑產業化,加大裝配式建筑的政策扶持力度,引導社會資金和企業大力發展裝配式住宅;可見住宅產業化及裝配式建筑推進的重要性、迫切性。
但是一些實施住宅產業化較早的企業,發現裝配建筑在施工中存在節點連接達不到設計要求或設計效果,運距、安全運輸、吊裝、作業時的支撐就位,垂直校正、接縫處理等方面存在很多難題,出現施工作業用工增加,施工質量不達標,成本上升,工期也達不到預期效果等等實際難題;導致產業化進展相當緩慢,裝配式建筑推進舉步維堅。
出現這些問題的主要原因應該是,目前應用的裝配式技術及構件產品與結構技術體系不配套,設計的構件形式達不到方便施工的要求,市場構件標準化程度極低,無法大規模提前生產;設計、施工與構件生產設備的廠家難以及時溝通協調,構件生產設備無法及時更新改進,在構件安裝作業層面,存在如框架、柱節點連接、剪力墻固定與套管連接、外墻板縫防水、水電等設備管線通道定位與對接、墻板支撐固定費工費料、運輸吊裝、現澆處的定型鋼模標準化等等實際問題。因此,只有較好的解決這些難題,建筑產業化才有穩步推進的基礎。
當然,如果在設計上進行開間、進深、層高、戶形、外觀造形等尺寸按級差進行規范統一的設計原則,則構件標準化率、產業化率的提升方便簡單很多,推進速度會明顯加快。
技術組織協調層面的管理工作,只有在作業微觀層的技術優化改進達到簡便施工的要求后,裝配建筑產業化方能有效的推動。因此,裝配構件的截面形式及外觀構造特征的優化,以達到安裝簡便,是裝配建筑產業化研究研的基礎。
主體建筑裝配構件主要分為結構構件和圍護構件,結構件主要為框架體系的梁、柱、樓屋板、樓梯;剪力墻結構主要為剪力墻、暗柱、連梁及樓屋面板、樓梯等;圍護構件主要有外墻、分戶墻、隔斷墻、廚衛圍護墻四種,目前雖然大多構件已在企業內部實現了部分標準化生產,但整體建筑中的套套率不高,主要原因還是構件本身的構造節點達不到簡易安裝、施工方便,質量可靠、成本較佳的基本要求:
比如框架梁、柱,由于梁柱節點處需要預制加工柱帽上四個方向的梁上甩筋與對面的梁甩筋連接,柱帽上開孔穿過柱帽與上層柱漿錨或套管連接,運輸、吊裝、支撐、定位固定、二次合模澆注等工序十分繁雜、費時費力,工期和成本都難以滿足各方要求;還有剪力墻的漿錨或套筒連接,全部準確定位對孔十分困難,支撐固定費材費力,板縫防水處理成本過高,管線預埋位置及對接不準;還有疊合板運輸易折,現場需滿堂支撐等等問題得不到改進和改善,構件標準化推進直分堅難。
相對于結構構件而言,圍護構件的標準化就要容易得到,目前主要裝配式圍護構件材料形式有,砼條板、輕質聚苯板網架條板、輕質聚苯顆粒網架板、雙孔或單孔砼條板等,與現澆梁柱配套的凹槽板等,采用栓錨或預埋件焊接、或槽卡、或漿錨等連接形式;板高以層高為參照、寬度以當在吊裝條件確定;但板的厚度各不一致,要么200過厚,要么100較薄,目前市場也大多不一;實際上,常規設計中,一般分戶墻與外墻200為主,隔斷墻150或160為常見,廚衛墻以100或120較多;在輕質、占用有效空間、方便施工等方面都能滿足多方要求。只需設計在尺寸上能按級差統一,會給標準化生產帶來諸多方便。同時,鋼結構的圍護體系只需略加改進,產業化推進會容易得多。
裝配式建筑雖然是全新的施工建造方法,但基本結構體系和結構受力的計算及節點構造要求與傳統施工方法是基本一致的,構件截面形狀、型式及使用習慣均需遵循現有要求和慣例;在這種前提下,各建筑產業化實施的相關企業進行了大量的技術攻關和改進;有的企業從材料到構件形式都做了很多的研發改進和試驗,并獲準編制了相關圖集和規程,重點方向是圍護構件;有的企業重點方向為結構體系中的高層建筑,在很多構件上也作了很多的改進和探索,取得了較多的技術成果并獲得應用。但對目前裝配式現狀的改觀還是有限的。
因為這些研究大多是在現有傳統結構體系內的傳統構件拆分和重新組合,重點是在材料性能和結構安全上的關切;重點在設計,而在構件的截面形式和外觀接縫節點構造的施工作業層面關注較少,而這些構件構造層面是能否較好實現裝配式施工質量、施工進度、施工成本等項目指標的關鍵因子;因此處理好構件截面構造形式是突圍當前困境的重要突破口。
裝配施工作業中,從運輸、吊裝、就位、支撐固定、鋼筋調整及二次綁扎、合模注漿、養護、接縫處理、拆除支撐外運等每一個環節能否順利如期實施,在現場作業和基層技術管理人員深知其中的難點和苦楚,而他們對構件的改進在施工層面應該是最有發言權的,而實際上他們的建議很少被重視,固而有些來自草根的異想天開或奇思妙想的見地得不到應用的重視和開發;事實證明,在基層草根作業層面征集一些建議或方案,能及時有效地解決很多現實問題。
為此現就目前征集的專利方案中,介紹一種異想天開的關于裝配式方面的奇妙創意,在結構構件形式上的革命性創新--“無支撐裝配式結構體系及構件形式”將會成為裝配式建筑產業化推進的革命性突破。
本技術的主要構件形式,基本是對常規的剪力墻、框架梁、柱、疊合梁和板在截面形狀、接縫構造及截面形式等方面做出適當改進,從而改善構件連接的諸多現實問題,起到便于施工作業的作用,最終較好地實現質量、工期、成本等項目核心目標。高層核心筒及邊緣柱如果能實現裝配,裝配化率會大幅提升。水電管線的通道和準確對接問題有可能借此得到解決,甚至可以為直徑100mm的消防管道提供暗道。柱采用暗孔支撐、梁做成花籃梁或T形梁,樓屋板采用密脅梁式的疊合梁板,這些構思均形成了專利資料,大部分已獲專利授權。這種體系優點十分明顯,需要有實力的單位進行試驗性開發,以進一步發現不足,使體系日趨完善。
目前裝配式的所有構件無一不需要附加臨時支撐,增加了施工工序和時間,增加了較多的人工、材料及材料的儲運等較多措施費用;如果能把構件的支撐取消,無凝是裝配式構件優化的終極目標。標準化、產業化的推進將如同長征升空,具有較強現實意義和深遠的歷史意義!
附相關附圖:
1、保溫外隔墻或內墻
2、內隔墻
3、多孔暗柱
4、局部疊合板