黎引 章一萍 唐麗娜

裝配式建筑是解決我國(guó)傳統(tǒng)建筑業(yè)高污染、高耗能、低效率、勞動(dòng)力需求大等問題的重要手段，是推進(jìn)建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、高質(zhì)量發(fā)展的重要舉措。因此，在國(guó)家“大力發(fā)展裝配式建筑、推進(jìn)建筑工業(yè)化、住宅產(chǎn)業(yè)化”的產(chǎn)業(yè)政策導(dǎo)向下，裝配式建筑從2014年以來，在全國(guó)各地逐步大規(guī)模推廣應(yīng)用。文章基于工程應(yīng)用實(shí)踐，從結(jié)構(gòu)體系、墻板體系、樓板體系三個(gè)方面出發(fā)，分析總結(jié)了目前裝配式建筑應(yīng)用存在的難點(diǎn)和痛點(diǎn)，探討了下一步研究與改進(jìn)思路。

裝配式建筑; 裝配式結(jié)構(gòu); 隔墻板; 外墻板; 疊合樓板

TU741?? A

[定稿日期]2021-10-08

[作者簡(jiǎn)介]黎引（1987～），男，本科，工程師，從事建筑工程設(shè)計(jì)與項(xiàng)目管理工作。

裝配式建筑是解決我國(guó)傳統(tǒng)建筑業(yè)高污染、高耗能、低效率、勞動(dòng)力需求大等問題的重要手段，是推進(jìn)建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、高質(zhì)量發(fā)展的重要舉措。因此，從2013年以來，國(guó)家將“大力發(fā)展裝配式建筑、推進(jìn)建筑工業(yè)化、住宅產(chǎn)業(yè)化”作為建筑產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)任務(wù)，裝配式建筑在全國(guó)各地逐步大規(guī)模推廣應(yīng)用。僅2020年，全國(guó)新開工裝配式建筑共計(jì)6.3×108 m2，較2019年增長(zhǎng)50 %，占新建建筑面積的比例約為20.5 %[1]。2019年以來，四川省相繼發(fā)布《關(guān)于推動(dòng)四川建筑業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的實(shí)施意見》（川辦發(fā)〔2019〕54號(hào)）、《提升裝配式建筑發(fā)展質(zhì)量五年行動(dòng)方案的通知》（川建建發(fā)〔2021〕110號(hào)），明確提出：加強(qiáng)科技創(chuàng)新，進(jìn)一步提升裝配式建筑發(fā)展水平和質(zhì)量;到2025年，全省新開工裝配式建筑占新建建筑40 %，裝配式建筑單體建筑裝配率不低于50 %。

隨著國(guó)家和地方不斷地加大裝配式建筑的發(fā)展力度、提高裝配式建筑的裝配率，要保證“十四五”期間裝配式建筑的高質(zhì)量發(fā)展，目前急需結(jié)合工程實(shí)踐，梳理總結(jié)目前裝配式建筑推廣應(yīng)用存在難點(diǎn)與痛點(diǎn)，深度剖析其存在的原因，為下一步研究與突破提供依據(jù)和指明方向。

因此，本文基于工程應(yīng)用實(shí)踐，擬從裝配式建筑結(jié)構(gòu)體系、墻板體系、樓板體系三個(gè)方面出發(fā)，分析總結(jié)了目前裝配式建筑推廣應(yīng)用存在的難點(diǎn)與痛點(diǎn)，擬為下一步研究與改進(jìn)提供思路。

1 裝配式結(jié)構(gòu)存在的問題

目前，我國(guó)常用的裝配式結(jié)構(gòu)體系，包括裝配式混凝土結(jié)構(gòu)體系、裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系兩大類。其中，裝配式混凝土結(jié)構(gòu)主要包括裝配式框架結(jié)構(gòu)、裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)、裝配式框架-剪力墻結(jié)構(gòu);而在高層建筑中多采用裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)體系為主，包括實(shí)心剪力墻結(jié)構(gòu)體系和疊合剪力墻結(jié)構(gòu)體系。裝配式鋼結(jié)構(gòu)主要包括裝配式普通鋼結(jié)構(gòu)和裝配式薄壁輕鋼結(jié)構(gòu)體系。

1.1 裝配式混凝土結(jié)構(gòu)

對(duì)于裝配混凝土結(jié)構(gòu)而言，由于采用鋼筋和混凝土的兩種材料構(gòu)成，其勢(shì)必會(huì)存在預(yù)制構(gòu)件自重大、鋼筋連接數(shù)量多，生產(chǎn)施工效率低，生產(chǎn)施工難度大、生產(chǎn)施工質(zhì)量難以保證等系列問題。如圖1所示，在裝配式混凝土框架結(jié)構(gòu)的梁柱節(jié)點(diǎn)連接處，由于梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)縱橫交錯(cuò)鋼筋、上下連接鋼筋及核心區(qū)箍筋等眾多，勢(shì)必導(dǎo)致構(gòu)件安裝困難，后澆混凝土質(zhì)量難以保證。

又如圖2所示，傳統(tǒng)實(shí)心預(yù)制剪力墻自重大且三面需要預(yù)留胡子筋與相鄰構(gòu)件裝配連接，而目前均實(shí)行的“先整體設(shè)計(jì)、后拆分、再生產(chǎn)”的定制工作化，產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、系列化程度低，即使相同墻板尺寸，不同配筋，因此生產(chǎn)模具需根據(jù)鋼筋布置開洞，模具重復(fù)使用率低，生產(chǎn)效率低;同時(shí)，實(shí)心剪力墻采用套筒灌漿連接，連接的鋼筋眾多、連接精確度要求極高，實(shí)際工程中多出現(xiàn)上、下鋼筋定位不準(zhǔn)確、定位難的情況，施工質(zhì)量難以保證。

針對(duì)傳統(tǒng)實(shí)心預(yù)制剪力墻自重大、三面預(yù)留胡子筋采用套筒灌漿連接的難點(diǎn)與痛點(diǎn)，以美好建筑裝配科技有限公司和三一筑工科技有限公司為代表企業(yè)，近年來也開始推廣應(yīng)用疊合剪力墻結(jié)構(gòu)體系[2]，如圖3所示，其在剪力墻中部現(xiàn)澆疊合層采用插筋連接，但是當(dāng)剪力墻厚度不大于200 mm，由于中間現(xiàn)澆疊合層厚度不超過100 mm，而疊合剪力墻在上下、左右鋼筋連接的錨固公共區(qū)域最高可能存在六層鋼筋排布，其也存在施工安裝困難，施工質(zhì)量難以保障的問題;此外還存在現(xiàn)澆混凝土過程中，疊合剪力墻預(yù)制面板爆裂等問題。

1.2 裝配式鋼結(jié)構(gòu)

裝配式鋼結(jié)由于其由單一材料構(gòu)成，較裝配式混凝土結(jié)構(gòu)，其存在自重輕、連接構(gòu)造簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì)。但是，按照國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，裝配式鋼結(jié)構(gòu)的防腐蝕設(shè)計(jì)年限最多為15 a[3]，在建筑設(shè)計(jì)使用壽命為50 a甚至為100 a的情況下，如何做好后期的防腐維護(hù)保養(yǎng)工作這是一大難題，特別是在居住建筑中，后期使用者二次裝修對(duì)裝配式鋼結(jié)構(gòu)防腐體系的破壞，使用過程中，再次對(duì)裝修系統(tǒng)內(nèi)部裝配式鋼結(jié)構(gòu)的防腐性能檢查與維護(hù)都是問題。

此外，對(duì)于裝配式薄壁輕鋼結(jié)構(gòu)體系，其為采用間距為300～600 mm的之間的薄壁輕鋼構(gòu)件或桁架排布組成的墻體板式承重體系[4]，如圖4所示。其僅適用于多層和低層房屋，且其存在結(jié)構(gòu)構(gòu)件和連接數(shù)量眾多，結(jié)構(gòu)傳力路徑不明確，建筑門窗洞口設(shè)置位置和尺寸大小受限，且連接構(gòu)造復(fù)雜等系列問題。

2 裝配式墻板存在的問題

2.1 隔墻板

目前，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的輕質(zhì)隔墻條板包括：蒸壓加氣混凝土板、灰渣混凝土空心條板、聚苯顆粒水泥夾芯復(fù)合條板、植物纖維空心復(fù)合條板、石膏空心條板等十余種，產(chǎn)品性能各異。大量工程應(yīng)用表明，由于現(xiàn)有的輕質(zhì)隔墻條板產(chǎn)品儲(chǔ)存干燥的時(shí)間不足，安裝就位后干燥收縮效明顯，加之連接構(gòu)造的不合理、以及施工方法與施工工序的不恰當(dāng)，導(dǎo)致目前裝配式建筑隔墻普遍存在開裂問題;甚至部分條板表面強(qiáng)度低、材料耐候性差、穩(wěn)定性差，墻板生產(chǎn)安裝過程易缺零掉角，使用過程中出現(xiàn)墻體粉化等安全問題;除此之外，在實(shí)際工程中常存在設(shè)備管線集中布置且密集處，存在墻板整體被橫向切斷現(xiàn)象，嚴(yán)重影響墻板的安全性，如圖5所示。

此外，目前還存在輕質(zhì)隔墻條板相關(guān)的國(guó)家現(xiàn)行產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以及圖集等落后、匹配度差、沖突等情況，亟待結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修訂[5-6]。以蒸壓加氣混凝土板為例，現(xiàn)行GB 15762-2020《蒸壓加氣混凝土板》[7]和T/CECS 553-2018《蒸壓加氣混凝土墻板應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》[8]對(duì)僅針對(duì)蒸壓加氣混凝土材料的強(qiáng)度做了相關(guān)規(guī)定，并未與JGT 169-2016《建筑隔墻用輕質(zhì)條板通用技術(shù)要求》[9]一致，將墻板作為一個(gè)整體，規(guī)定墻板的抗壓強(qiáng)度、抗彎破壞荷載、抗沖擊強(qiáng)度、隔聲量、耐火極限等物理性能參數(shù)指標(biāo)，導(dǎo)致設(shè)計(jì)、選材依據(jù)不充分;并且GB 15762-2020《蒸壓加氣混凝土板》和T/CECS 553-2018《蒸壓加氣混凝土墻板應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》中規(guī)定蒸壓加氣混凝土不低于A2.5級(jí)，其A2.5、A3.5級(jí)的抗壓強(qiáng)度小于JGT 169-2016《建筑隔墻用輕質(zhì)條板通用技術(shù)要求》要求的4 MPa，這勢(shì)必導(dǎo)致蒸壓加氣混凝土板強(qiáng)度不夠，在實(shí)際生產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝過程中，在較小的外力作用下，就會(huì)出現(xiàn)板面破壞、缺棱掉角的情況。

2.2 外墻板

裝配式外墻板主要包括裝配式條板構(gòu)成的外墻和大開間整體裝配式外墻板。對(duì)于條板構(gòu)成的外墻板，由于拼縫較多，拼縫處的防水、防裂構(gòu)造措施處理困難。對(duì)于大開間的整體裝配式外墻板多為保溫結(jié)構(gòu)一體化墻板，主要包括組合墻板、部分組合墻板和非組合墻板三類，雖然國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)JGJ/T 458-2018《預(yù)制混凝土外掛墻板應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》[10]對(duì)三種墻板的預(yù)制面板厚度等構(gòu)造作了詳細(xì)規(guī)定，但是缺乏針對(duì)組合墻板、部分組合墻板的具體極限承載力設(shè)計(jì)方法與設(shè)計(jì)公式，也缺乏正常使用極限狀態(tài)的位移變形等計(jì)算方法與計(jì)算公式，造成設(shè)計(jì)無據(jù)可依。

此外，外墻板之間存在大量的拼縫，具有防水的先天性弱點(diǎn)，一旦拼縫處理不當(dāng)，極易成為水流滲透通道;加之裝配式建筑一般采用柔性抗震設(shè)計(jì)，外墻板常被設(shè)計(jì)成可在一定范圍為內(nèi)活動(dòng)，這種設(shè)計(jì)更是增加了裝配式墻體拼縫的防水難度，故目前，裝配式建筑墻體在使用過程面臨滲水難題。目前，工程中多采用密封膠作為外墻板縫防水的第一道防線，但市場(chǎng)上存在的建筑用密封膠包含硅酮密封膠、聚氨酯密封膠、聚硫密封膠、改性硅烷等不同種類，每種密封膠的性能不同，適用范圍也不盡相同，設(shè)計(jì)施工方法也不同;而不同使用環(huán)境、不同建筑功能需求的又要求密封膠滿足不同的粘結(jié)性、相容性、抗位移能力、耐候性、可涂裝性、耐污染性等多種不同性能指標(biāo);這勢(shì)必導(dǎo)致裝配式建筑設(shè)計(jì)建造過程中面臨建筑密封膠材料選擇困難、選擇不當(dāng)、設(shè)計(jì)施工不當(dāng)，進(jìn)而導(dǎo)致目前外墻板拼縫處密封膠脫落、密封膠老化失效、拼縫處表面開裂、拼縫處滲水等諸多普遍問題，如圖6所示。

3 疊合樓板存在的問題

目前，工程中廣泛推廣應(yīng)用的是預(yù)制鋼筋桁架疊合樓板（簡(jiǎn)稱：疊合板），如圖7所示。理論上，由于疊合板底板在預(yù)制廠批量生產(chǎn)，不但生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量好，而且現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)可以節(jié)省腳手架和模板，能夠減少樓蓋施工的人工和作業(yè)用具，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，具有施工速度快、工程造價(jià)低的優(yōu)勢(shì)。然而，工程實(shí)際考察調(diào)研發(fā)現(xiàn)，疊合板的優(yōu)勢(shì)在工程應(yīng)用不僅沒有良好發(fā)揮，甚至相對(duì)于傳統(tǒng)現(xiàn)澆樓板還存在施工難度大、施工周期長(zhǎng)、造價(jià)成本高等系列難題。如圖7所示，實(shí)際工程中，疊合板設(shè)計(jì)多為四面出筋的雙向疊合板，現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)，預(yù)制底板的胡子筋與梁、柱、墻的鋼筋需要避讓，增加施工難度，降低施工效率;為了規(guī)避胡子筋在施工安裝過程中與梁、柱、墻的鋼筋碰撞，工程中樓板吊裝之前，往往工人先把胡子筋進(jìn)行逐根彎折，安裝就位之后，工人再把彎折的胡子筋逐根彎折復(fù)位，從而導(dǎo)致用工量增加、鋼筋力學(xué)性能受損、樓板混凝土局部破壞等問題。

4 下一步研究與改進(jìn)方向

針對(duì)以上存在問題，為了推動(dòng)我國(guó)的裝配式建筑高質(zhì)量發(fā)展，應(yīng)該以解決工程應(yīng)用實(shí)際痛點(diǎn)，提升行業(yè)的整體服務(wù)水平為出發(fā)點(diǎn)，加強(qiáng)科技創(chuàng)新，解決關(guān)鍵技術(shù)難題，突破技術(shù)瓶頸;加強(qiáng)修訂和完善相關(guān)成套產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、工程應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，為設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工提供充足依據(jù);加大全產(chǎn)業(yè)鏈的產(chǎn)業(yè)工人的培訓(xùn)，提升行業(yè)整體的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工服務(wù)能力。其中，科技創(chuàng)新和標(biāo)準(zhǔn)制定的具體措施如下：

（1）針對(duì)結(jié)構(gòu)體系存在的問題：可致力于新型建筑結(jié)構(gòu)材料的研發(fā)，開發(fā)具有綠色環(huán)保、輕質(zhì)高強(qiáng)、防腐性好、連接構(gòu)造簡(jiǎn)單等優(yōu)異特性的新型單一結(jié)構(gòu)復(fù)合材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)鋼筋混凝土材料、鋼材，保證建筑結(jié)構(gòu)性能的同時(shí)，也簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工工序和難度，帶動(dòng)整個(gè)建筑產(chǎn)業(yè)突破性發(fā)展;同時(shí)，可致力于開發(fā)新型結(jié)構(gòu)體系，解決目前裝配式混凝土結(jié)構(gòu)存在的連接構(gòu)造復(fù)雜的難題。

（2）針對(duì)隔墻板存在的問題：可致力于現(xiàn)有隔墻板產(chǎn)品及其連接構(gòu)造的改性研究，提高其安全性和防裂性能;同時(shí)考慮隔墻板的抗震防裂性能需求，修訂相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、工程應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，解決目前各標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、產(chǎn)品力學(xué)性能指標(biāo)不滿足抗震性能需求和建筑使用功能需求等問題。

（3）針對(duì)外墻板存在的問題：研究、修訂完善國(guó)家現(xiàn)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，明確規(guī)定組合墻板、部分組合墻板設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)公式，為工程設(shè)計(jì)提供依據(jù)。同時(shí)，制定裝配式建筑密封膠選用指南，解決裝配式建筑設(shè)計(jì)建造過程中面臨建筑密封膠材料選擇困難、選擇不當(dāng)、設(shè)計(jì)施工不當(dāng)。

（4）針對(duì)疊合樓板存在的問題：一是改進(jìn)設(shè)計(jì)理念，將疊合板多設(shè)計(jì)為大面積單向板，充分發(fā)揮疊合板的優(yōu)勢(shì)，減少疊合板的胡子筋連接構(gòu)造;二是研究開發(fā)新型疊合樓板新型連接構(gòu)造方式，規(guī)避胡子筋連接帶來的弊端;或者開發(fā)新型性能優(yōu)異，連接構(gòu)造簡(jiǎn)單的預(yù)制樓板。

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