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裝配式建筑為何上升成為國家戰(zhàn)略？

廣東建筑工業(yè)化展     2019-05-30     1726

經(jīng)過近幾十年的快速發(fā)展

，我國的現(xiàn)澆建筑技術(shù)可以說達到了爐火純青的地步
，但為什么現(xiàn)在要大力提倡發(fā)展裝配式建筑呢
？

我國為什么要發(fā)展裝配式建筑？

1

、城市化發(fā)展

改革開放后，大批農(nóng)業(yè)勞動力涌向城市

，城市化極速發(fā)展
，且人類平均壽命延長
，人口總量迅速上升
，居住問題日益突出
。

2

、科技的進步

在人類的科學(xué)技術(shù)水平爆發(fā)式地推進發(fā)展下，建筑行業(yè)也必然將由勞動密集型產(chǎn)業(yè)向技術(shù)密集型轉(zhuǎn)變

。

▲今昔的罐頭加工廠

3

、勞動力成本上升

人民生活水平的提高

，人口老齡化的出現(xiàn)
，體力將會變成一種昂貴的資源
，勞動力成本會不斷上漲
。

▲我國制造業(yè)平均工資漲幅

4、對建筑質(zhì)量與可靠度的需求提升

隨著我國綜合國力的上升

，從今年國家對《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》的修訂也可以看出
，我們對建筑工程建設(shè)的要求只會越來越高。從提高質(zhì)量
、合理加快工期
、環(huán)保節(jié)能等方位出發(fā)
，工業(yè)化模式下的裝配式建筑有著得天獨厚的優(yōu)勢
。

▲裝配式建筑施工現(xiàn)場

5、一帶一路

國內(nèi)建筑產(chǎn)能過剩，發(fā)展裝配式建筑

，有利于對外輸出產(chǎn)能
。即有利于國內(nèi)建筑行業(yè)健康發(fā)展
，又能讓我國強大的工程建設(shè)能力為世界服務(wù)
。

▲我國首艘30萬噸VLCC貨輪“遠(yuǎn)大湖號”

6、節(jié)能環(huán)保與綠色施工

傳統(tǒng)建筑行業(yè)會產(chǎn)生大量建筑粉塵、施工噪聲

、建筑垃圾等環(huán)境污染物
。而工場生產(chǎn)
，現(xiàn)場拼裝的模式將會大大減少污染物的排放
，更加合理地配置資源的使用
，達到節(jié)能環(huán)保的效果
。

▲整潔的裝配式建筑施工現(xiàn)場

裝配式建筑的三大方向

目前裝配式建筑根據(jù)結(jié)構(gòu)材料的選擇

，有三條主要的發(fā)展道路
，分別是裝配式木結(jié)構(gòu)
、裝配式鋼結(jié)構(gòu)和裝配式混凝土結(jié)構(gòu)
。三種形式的裝配式結(jié)構(gòu)各有千秋
，而采用何種形式就應(yīng)該因地制宜了
。

一

、裝配式木結(jié)構(gòu)

▲北京故宮博物館

在鋼材和水泥被發(fā)明之前

，木材是主要的建筑材料之一
。我國古代曾經(jīng)是木結(jié)構(gòu)發(fā)展最恢弘的時期之一，手工制作榫卯連接的宮殿或廟宇層出不窮。隨著時代和科技的發(fā)展
，現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑采用新材料
、新工藝和工廠化的精確化生產(chǎn)
，與傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)建筑相比更具綠色環(huán)保
、舒適耐久
、保溫節(jié)能
、結(jié)構(gòu)安全等優(yōu)勢，具有優(yōu)良的抗震
、隔聲等性能
，比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和砌體結(jié)構(gòu)更具優(yōu)越性
。

▲膠合木材料

最早的裝配式建筑應(yīng)該追溯到17世紀(jì)向美洲移民時期所用的木構(gòu)架拼裝房屋。目前輕型木結(jié)構(gòu)住宅占北美住宅的85%以上?div id="jpandex" class="focus-wrap mb20 cf">，F(xiàn)今的木結(jié)構(gòu)體系大致分為以下4類

。

1

、輕型木結(jié)構(gòu)體系

輕型木結(jié)構(gòu)是由規(guī)格材

、木基結(jié)構(gòu)板材或石膏板制作的木構(gòu)架墻體
、樓板和屋蓋系統(tǒng)構(gòu)成的單層或多層建筑結(jié)構(gòu)
。構(gòu)件之間可采用釘
、螺栓
、齒板連接及通用或?qū)Ｓ媒饘龠B接
，以釘連接為主
。輕型木結(jié)構(gòu)可建造居住
、小型旅游和商業(yè)建筑等。

▲輕型木結(jié)構(gòu)體系

2

、膠合木結(jié)構(gòu)體系

膠合木結(jié)構(gòu)是采用20～45mm厚的鋸材膠合而成的層板膠合木構(gòu)件制造的房屋結(jié)構(gòu)體系

。膠合木房屋的墻體可以采用輕型木結(jié)構(gòu)、玻璃幕墻
、砌體墻以及其他結(jié)構(gòu)形式
。構(gòu)件之間主要通過螺栓、銷釘
、釘
、剪板以及各種金屬連接件連接
。膠合木結(jié)構(gòu)適用單層工業(yè)建筑和多種使用功能的大中型公共建筑，如大空間、大跨度的體育場館
。

▲日本兵庫縣朝來市溫水游泳館

▲曼海姆多功能廳

3、原木結(jié)構(gòu)體系

原木結(jié)構(gòu)采用規(guī)格及形狀統(tǒng)一的方木、圓形木或膠合木構(gòu)件疊合制作

，是集承重體系與圍護結(jié)構(gòu)于一體的木結(jié)構(gòu)體系
。具有優(yōu)良的氣密、水密
、保溫
、保濕
、隔聲
、阻燃等各項絕緣性能，原木建筑自身具有可呼吸性，能調(diào)節(jié)室內(nèi)濕度
。適用于住宅
、醫(yī)院
、療養(yǎng)院、養(yǎng)老院
、托兒所
、幼兒園
、體育建筑等
。

▲原木建筑療養(yǎng)院

4

、木結(jié)構(gòu)組合體系

木結(jié)構(gòu)組合建筑指由木結(jié)構(gòu)或其構(gòu)

、部件和其他材料（如鋼
、鋼筋混凝土或砌體等不燃結(jié)構(gòu)）組成共同受力的結(jié)構(gòu)體系
。上部的木結(jié)構(gòu)與下部的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)通過預(yù)埋在混凝土中的螺栓和抗拔連接件連接
，實現(xiàn)木結(jié)構(gòu)中的水平剪力和木結(jié)構(gòu)剪力墻邊界構(gòu)件中拔力的傳遞
。與下部鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，上部木結(jié)構(gòu)質(zhì)量輕，抗側(cè)剛度較小
，具有下重上輕
、下剛上柔的非均勻結(jié)構(gòu)特點
。

▲某輕木-混凝土上下組合建筑

木結(jié)構(gòu)小結(jié)

木結(jié)構(gòu)建筑能使人與自然達到和諧統(tǒng)一，在我國木結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用于低層別墅及風(fēng)景區(qū)建筑

，不適用于解決大量人口居住問題
。且木材自身就是一種可燃材料，建筑防火問題突出
。

二

、裝配式鋼結(jié)構(gòu)

▲芝加哥的家庭保險公司大樓

1885年

，世界第一幢42米高的摩天大樓問世
，位于美國芝加哥的家庭保險公司大樓
。從此鋼材就以其輕質(zhì)高強特點在大跨
、超高、異形等復(fù)雜超限建筑中獨霸一方
。由于鋼結(jié)構(gòu)的施工特點
，鋼結(jié)構(gòu)的主體結(jié)構(gòu)天生就具有部分裝配式特點
，在維護體系方面再下點功夫，裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系就能成型。經(jīng)過多年發(fā)展
，下面列舉幾個裝配式鋼結(jié)構(gòu)的類型：

01

、輕型鋼結(jié)構(gòu)

主要建筑材料為薄壁H型鋼

、壓型鋼板等輕鋼
，采用高強螺栓
、普通螺栓及自攻螺絲等連接件和密封材料組裝起來的低層和多層預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)房屋體系
。由于結(jié)構(gòu)輕便
，安裝迅速，且抗震性能優(yōu)越，在日本建筑市場很受歡迎
，超過一半的新增低層住宅采用輕型鋼結(jié)構(gòu)
。

▲日本輕鋼結(jié)構(gòu)住宅

02

、鋼結(jié)構(gòu)住宅成套集成技術(shù)體系

杭蕭鋼構(gòu)主導(dǎo)研發(fā)的鋼結(jié)構(gòu)住宅成套集成技術(shù)體系

，采用鋼管束組合結(jié)構(gòu)
。鋼鐵結(jié)構(gòu)構(gòu)件為承重骨架
，樓板采用預(yù)制裝配式鋼筋桁架樓承板
，以輕型建筑墻體材料為圍護結(jié)構(gòu)
。

▲鋼管束組合結(jié)構(gòu)住宅體系的構(gòu)成

▲北京大興國際機場

03、束筒鋼結(jié)構(gòu)裝配式體系

長沙遠(yuǎn)大可建公司在19天內(nèi)使用束筒鋼結(jié)構(gòu)裝配式體系建造了57層高的高樓“小天城”

。該建筑由若干單筒組合而成，每個單筒中
，樓蓋由四塊相同構(gòu)造的主板拼裝組合而成
，主板由壓型鋼板-混凝土組合樓板與雙向桁架組合而成
。

▲樓蓋組成主要構(gòu)件示意圖

▲樓蓋組成主要構(gòu)件示意圖

▲現(xiàn)場施工圖

04

、新型鋼—混凝土板柱結(jié)構(gòu)住宅體系

中冶建筑研究總院主導(dǎo)研發(fā)了《新型鋼—混凝土板柱結(jié)構(gòu)住宅體系》

。將組合結(jié)構(gòu)運用在了裝配式建筑上，融合利用了鋼結(jié)構(gòu)連接方便可靠與混凝土良好耐久性的特點
，針對性解決了傳統(tǒng)裝配式混凝土住宅體系和鋼結(jié)構(gòu)住宅體系的共性技術(shù)問題
。

▲裝配式維護墻板

▲施工現(xiàn)場及完工效果圖

鋼結(jié)構(gòu)小結(jié)

鋼結(jié)構(gòu)輕質(zhì)高強、安裝便利

、環(huán)保等諸多優(yōu)點使其在建筑材料中獨樹一幟
，向裝配式建筑方向發(fā)展也具有先天優(yōu)勢
。但鋼結(jié)構(gòu)造價較高
，而且為了確保結(jié)構(gòu)的耐久性與防火性能
，鋼結(jié)構(gòu)建筑還需要定期進行維護，因此目前主要應(yīng)用于超高層和公共建筑
，對面大量廣的住宅建筑還存在一定的應(yīng)用局限性。

三

、裝配式混凝土結(jié)構(gòu)

自1824年波特蘭水泥（硅酸鹽水泥）的出現(xiàn)

，混凝土成為了建筑行業(yè)主要的工程材料之一
。

▲英國磚瓦匠J.阿斯普丁

，波特蘭水泥的發(fā)明者

鋼筋混凝土這種為建筑而生的材料一躍成為了建筑界的寵兒

，其物美價廉和優(yōu)越的受力性能極大推動了人類建筑工程的發(fā)展
。戰(zhàn)爭
、災(zāi)難、城市化推動著西方國家率先發(fā)展起了裝配式混凝土建筑。以下介紹國內(nèi)外的裝配式混凝土建筑發(fā)展?fàn)顩r
。

1

、歐洲裝配式混凝土建筑

歐洲是預(yù)制建筑的發(fā)源地

，早在17世紀(jì)就開始了建筑工業(yè)化之路。第二次世界大戰(zhàn)后
，由于勞動力資源短缺
，歐洲更進一步研究探索建筑工業(yè)化模式
。無論是經(jīng)濟發(fā)達的北歐
、西歐，還是經(jīng)濟欠發(fā)達的東歐
，一直都在積極推行預(yù)制裝配混凝土建筑的設(shè)計施工方式
，積累了許多預(yù)制建筑的設(shè)計施工經(jīng)驗，形成了各種專用預(yù)制建筑體系和標(biāo)準(zhǔn)化的通用預(yù)制產(chǎn)品系列
，并編制了一系列預(yù)制混凝土工程標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用手冊
，對推動預(yù)制混凝土在全世界的應(yīng)用起到了非常重要的作用。

▲“赫魯曉夫樓”，1960年代末

▲蒙特利爾67號住宅

，1967

2

、北美地區(qū)裝配式混凝土建筑

北美的美國和加拿大PCI組織都完成了PC技術(shù)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的制定工作

，都擁有完備的使用手冊，所以其裝配式混凝土建筑應(yīng)用非常普遍
。北美的預(yù)制建筑主要包括建筑預(yù)制外墻和結(jié)構(gòu)預(yù)制構(gòu)件兩大系列
，預(yù)制構(gòu)件的共同特點是大型化和預(yù)應(yīng)力相結(jié)合
，可優(yōu)化結(jié)構(gòu)配筋和連接構(gòu)造
，減少制作和安裝工作量，縮短施工工期
，充分體現(xiàn)工業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化和技術(shù)經(jīng)濟性特征
。

多層立體停車場是北美預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用最廣泛的建筑類型

。采用干法連接的預(yù)制剪力墻-梁柱體系
，由預(yù)制剪力墻承擔(dān)全部的水平力
，梁柱鉸接形成的排架部分只承擔(dān)豎向力
。


▲北美多層立體停車場


▲北美多層立體停車場


3

、日本和韓國裝配式混凝土建筑

日本和韓國借鑒了歐美的成功經(jīng)驗，在探索預(yù)制建筑的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計施工基礎(chǔ)上

，結(jié)合自身要求
，在預(yù)制結(jié)構(gòu)體系整體性抗震和隔震設(shè)計方面取得了不錯的進展
。日本裝配式建筑主要以框架結(jié)構(gòu)為主
，具有代表性成就的是日本2008年采用預(yù)制裝配框架結(jié)構(gòu)建成的兩棟58層的東京塔。同時
，日本的預(yù)制混凝土建筑體系設(shè)計
、制作和施工的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范也很完善
，目前使用的預(yù)制規(guī)范有《預(yù)制混凝土工程》（JASS10）和《混凝土幕墻》（JASS14）。


▲日本RPC結(jié)構(gòu)套筒灌漿施工


4

、我國裝配式混凝土建筑

借鑒了國外裝配式的經(jīng)驗

，目前預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)（簡稱PC結(jié)構(gòu)）在國內(nèi)占據(jù)了主導(dǎo)地位
。其在工廠以構(gòu)件為單位制作完畢后運至現(xiàn)場
，通過套筒灌漿連接組裝而成
。在國家的號召下，各省也大力推動裝配式建筑的發(fā)展
，陸續(xù)有PK預(yù)應(yīng)力混凝土疊合板等新型技術(shù)的出現(xiàn)。


▲預(yù)制剪力墻吊與灌漿連接



▲預(yù)制框架柱吊裝對位與灌漿連接


裝配式混凝土結(jié)構(gòu)小結(jié)

混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)越的耐久性和受力性能，在高層住宅方面有廣泛的應(yīng)用高前景

，因此發(fā)展裝配式混凝土結(jié)構(gòu)相對來說更為符合我國國情的要求
。目前國內(nèi)外裝配式混凝土結(jié)構(gòu)均以PC結(jié)構(gòu)為主導(dǎo)，國外PC結(jié)構(gòu)大多用于低層和多層
，而在高層采用PC結(jié)構(gòu)且要達到高裝配率，成本增加和建造效率降低是需要考慮的問題
。

更為重要的是，與現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)相比

，套筒灌漿連接在可靠性上有一定差距
；構(gòu)件鋼筋數(shù)量多
，施工對位困難；體外灌漿的質(zhì)量在檢測手段上需要進一步的深入研究
；我國建筑工人的培訓(xùn)與職業(yè)素養(yǎng)尚需進一步的提高。這一系列問題都是裝配式混凝土結(jié)構(gòu)面臨的直接挑戰(zhàn)
。

裝配式建筑的發(fā)展方向

1

、打破舊有的技術(shù)思維慣性
，研發(fā)新的混凝土裝配式技術(shù)體系
，解決連接安全性問題。

2

、簡化裝配式建筑構(gòu)件的安裝，提高功效
，真正做到又好又快。

3

、與BIM建筑信息管理結(jié)合，實現(xiàn)科學(xué)設(shè)計
、科學(xué)施工、科學(xué)管理
。

我們應(yīng)該打破僵化的思維

，走出傳統(tǒng)裝配式模式給我們束縛，而于8月25-27日在廣交會琶洲展館舉辦的“BIC第七屆亞洲國際建筑工業(yè)化（廣州）展覽會”將聚焦行業(yè)熱點
，在裝配式產(chǎn)業(yè)各個環(huán)節(jié)引入新技術(shù)新方法
，開拓新思路
，推進裝配式建筑的發(fā)展。

展會詳情

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