[科普中國]-預(yù)鑄房屋

概述

預(yù)鑄房屋又稱預(yù)制裝配式建筑，就是用流水線生產(chǎn)產(chǎn)品的工業(yè)化方式來組裝建造房屋的預(yù)制構(gòu)配件產(chǎn)品。按其建筑主要結(jié)構(gòu)形式可分為：板材裝配式，如大板建筑；盒子裝配式，如鋼筋混凝土盒子建筑、木質(zhì)盒子建筑等；框架裝配式，如鋼筋混凝土骨架裝配式建筑、輕鋼裝配式建筑和輕型木結(jié)構(gòu)建筑等。

裝配式建筑的應(yīng)用范圍很廣，不論是民用建筑還是工業(yè)建筑一般都適用，尤其適用于標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，對于住宅建筑更為適宜。1

發(fā)展概況我國預(yù)制混凝土起源于20世紀(jì)50年代，早期受蘇聯(lián)預(yù)制混凝土建筑模式的影響，主要應(yīng)用在工業(yè)廠房、住宅、辦公樓等建筑領(lǐng)域。20世紀(jì)50年代后期到80年代中期，絕大部分單層工業(yè)廠房都采用預(yù)制混凝土建造。20世紀(jì)80年代中期以前，在多層住宅和辦公建筑中也大量采用預(yù)制混凝土技術(shù)，主要結(jié)構(gòu)形式有：裝配式大板結(jié)構(gòu)、盒子結(jié)構(gòu)、框架輕板結(jié)構(gòu)和疊合式框架結(jié)構(gòu)。20世紀(jì)70年代以后，我國政府提倡建筑要實(shí)現(xiàn)三化，即工廠化、裝配化、標(biāo)準(zhǔn)化。在這一時(shí)期，預(yù)制混凝土在我國發(fā)展迅速，在建筑領(lǐng)域被普遍采用，為我國建造了幾十億平方米的工業(yè)和民用建筑。

到20世紀(jì)70年代末80年代初，我國基本建立了以標(biāo)準(zhǔn)預(yù)制構(gòu)件為基礎(chǔ)的應(yīng)用技術(shù)體系，包括以空心板為基礎(chǔ)的磚混住宅、大板住宅、裝配式框架及單層工業(yè)廠房等技術(shù)體系。

從20世紀(jì)80年代中期以后，我國預(yù)制混凝土建筑因成本控制過低、整體性差、防水性能差以及國家建設(shè)政策的改革和全國性勞動力密集型大規(guī)?；窘ㄔO(shè)的高潮迭起，最終使裝配式結(jié)構(gòu)的比例迅速降低，自此步人衰退期。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國裝配式大板建筑的竣工面積從1983~1991年逐年下降，20世紀(jì)80年代中期以后，我國裝配式大板廠相繼倒閉，1992年以后就很少采用了。

進(jìn)入2l世紀(jì)后，預(yù)制部品構(gòu)件由于它固有的一些優(yōu)點(diǎn)在我國又重新受到重視。預(yù)制部品構(gòu)件生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量好，尤其是它可改善工人勞動條件、環(huán)境影響小、有利于社會可持續(xù)發(fā)展，這些優(yōu)點(diǎn)決定了預(yù)制混凝土是未來建筑發(fā)展的一個(gè)必然方向。

近年來，我國有關(guān)預(yù)制混凝土的研究和應(yīng)用有回暖的趨勢，國內(nèi)相繼開展了一些預(yù)制混凝土節(jié)點(diǎn)和整體結(jié)構(gòu)的研究工作。在工程應(yīng)用方面采用新技術(shù)的預(yù)制混凝土建筑也在逐漸增多，如南京金帝御坊工程采用了預(yù)應(yīng)力預(yù)制混凝土裝配整體框架結(jié)構(gòu)體系，大連43層的希望大廈采用了預(yù)制混凝土疊合樓面。我們相信，隨著我國預(yù)制混凝土研究和應(yīng)用工作的開展，不遠(yuǎn)的將來預(yù)制混凝土將會迎來一個(gè)快速的發(fā)展時(shí)期。北京榆構(gòu)等單位完成了多項(xiàng)公共建筑外墻掛板、預(yù)制體育場看臺工程。2005年之后，萬科集團(tuán)、遠(yuǎn)大住工集團(tuán)等單位在借鑒國外技術(shù)及T程經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，從應(yīng)用住宅預(yù)制外墻板開始，成功開發(fā)了具有中國特色的裝配式剪力墻住宅結(jié)構(gòu)體系。2

板材裝配式建筑板材裝配式建筑，又稱裝配式大板建筑，是開發(fā)最早的預(yù)制裝配式建筑，其建造工藝是將成片的內(nèi)、外墻體及大塊的樓板或屋面板等作為主要的預(yù)制構(gòu)件，在工廠預(yù)制后運(yùn)送到工地組合裝配而成的。按照預(yù)制板材的大小可分為中型板材建筑和大型板材建筑兩種。其承重方式以橫墻承重為主，也可以用縱墻承重或縱、橫墻混合承重的方式。

板材裝配式建筑一般適用于抗震設(shè)防烈度在8度或8度以下地區(qū)的多層住宅，也有做到12層以上的高層建筑。但由于其墻板的位置固定，不能移動，而且受到起吊、運(yùn)輸設(shè)備的限制，用作一般住宅時(shí)往往采用的開間較小，因此使用不夠靈活，發(fā)展受到限制，多數(shù)用在復(fù)合板材或混凝土輕板的底層、多層或可移動的建筑中。如今更傾向于內(nèi)澆外掛或內(nèi)澆外砌的現(xiàn)澆或預(yù)制相結(jié)合的工藝。

與傳統(tǒng)做法的磚混建筑相比，板材裝配式建筑具有以下優(yōu)點(diǎn)：

①有利于提高勞動生產(chǎn)率、縮短工期。與磚混建筑相比，相同面積的房屋采用大板建筑其工期可以縮短1/3以上。

②有利于長年均衡施T。板材裝配式建筑主要是在預(yù)制構(gòu)件廠生產(chǎn)構(gòu)件，施工現(xiàn)場吊裝組接，氣候和季節(jié)對施工的影響不大，能保證全年均衡施工。此外，由于現(xiàn)場濕作業(yè)的大大減少，手工操作作程度大大降低，改善了勞動條件，減輕了勞動強(qiáng)度，使現(xiàn)場管理大為簡化。

③提高了建筑使用面積，利用系數(shù)大。板材裝配式建筑的墻板厚度一般比磚混結(jié)構(gòu)的磚墻厚度薄80～100mm，從而擴(kuò)大了使用面積。據(jù)統(tǒng)計(jì)，與同類磚混結(jié)構(gòu)相比，建筑面積相同時(shí)大板建筑可增加使用面積5%～8%。

④有利于減輕結(jié)構(gòu)自重。由于板材裝配式建筑墻體薄，并廣泛采用輕質(zhì)材料，因而每平方米的結(jié)構(gòu)重量大大減輕。通常板材裝配式建筑比同等建筑面積的磚混結(jié)構(gòu)減輕自重20%～30%。

⑤有利于抗震。板材裝配式建筑的強(qiáng)度大、自重輕，且具有較好的抵抗變形的能力，因此其抗震性能良好。

板材裝配式建筑也存在一些缺點(diǎn)：如建筑設(shè)計(jì)的靈活性受到局限；外形有千篇一律之感，標(biāo)準(zhǔn)化與多樣化的矛盾比較突出；用鋼量較多，造價(jià)上比磚混結(jié)構(gòu)高10%～15%。同時(shí)在使用過程中發(fā)現(xiàn)，由于施工等多方面的原因，外墻板縫容易出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。板材裝配式建筑多用于9層和9層以下的建筑，20層以內(nèi)的高層建筑亦有采用，如住宅、辦公樓等。1

盒子裝配式建筑盒子裝配式建筑是按照空間分隔，在工廠里將建筑物劃分成單個(gè)的盒子，然后運(yùn)送到現(xiàn)場組裝。有些盒子內(nèi)部由于使用功能明確，還可以將內(nèi)部的設(shè)備和裝修工程一起在工廠完成后再運(yùn)送往現(xiàn)場。盒子裝配式建筑的工業(yè)化程度高，現(xiàn)場工作時(shí)間短，但需要相應(yīng)的加工、運(yùn)輸、起吊、道路等配套設(shè)備或設(shè)施。

根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，盒子構(gòu)件的組合可以是相互疊合的，也可以用簡體作為支承將盒子懸掛或者懸吊在其周圍，還可以像抽屜一樣放置在框架中。疊合者用于底層和多層的建筑較為合適，而后者適用于各種高度的建筑。

盒子結(jié)構(gòu)可以采用各種材料，如鋼材、鋼筋混凝土、木材和塑料等。盒子構(gòu)件的高度與層高相應(yīng)，長寬尺寸根據(jù)盒子內(nèi)部空問結(jié)合情況而定，如一個(gè)或兩三個(gè)房間為一個(gè)盒子住宅的。廚房或衛(wèi)生間等也可以做成獨(dú)立的盒子，這類房間的空間小、設(shè)備多、管道集中，一切設(shè)備、管線和裝修工程均在預(yù)制廠完成，有利于減少這類房間的現(xiàn)場工作量。

用盒子構(gòu)件組裝的建筑大致有以下幾種方式：

①上下盒子重疊組裝。用這種方式可建12層以下的房屋，因構(gòu)造簡單得到廣泛應(yīng)用。在非地震區(qū)．5層以下的房屋的盒子之間可不采取任何連接措施，依靠構(gòu)件自重及摩擦力即可保證建筑物的整體穩(wěn)定。當(dāng)建于地震區(qū)或?qū)訑?shù)較多時(shí)，可在房屋的水平或垂直方向施加后張預(yù)應(yīng)力，使盒子之間相互擠壓連成整體?；蛴矛F(xiàn)澆通長的陽臺或走廊將各個(gè)盒子構(gòu)件連成整體。也可在盒子之間用螺栓進(jìn)行連接。還可以在盒子構(gòu)件的墻肋或四角預(yù)留鏈槽和缺口，待盒子安裝就位后形成豎向空腔，配以豎向鋼筋澆筑混凝土，成為連接盒子構(gòu)件的現(xiàn)澆構(gòu)造柱。

②盒子構(gòu)件相互交錯(cuò)、疊置。這種組合的優(yōu)點(diǎn)是可避免盒子相鄰側(cè)面的重復(fù)，比較經(jīng)濟(jì)。

③盒子構(gòu)件與預(yù)制板材進(jìn)行組裝。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約材料，布置設(shè)計(jì)比較靈活．設(shè)備管線多和裝修工作量大的房間采用盒子構(gòu)件可減少現(xiàn)場工作量。第二種、第三種組裝方式的適用層數(shù)與第一種相同。

④盒子構(gòu)件與框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行組裝。盒子構(gòu)件可擱在框架結(jié)構(gòu)的樓板上，或者通過連接件固定在框架的格子中，此時(shí)的盒子構(gòu)件是不承重的組裝，十分靈活。

⑤盒子構(gòu)件與簡體結(jié)構(gòu)進(jìn)行組裝。盒子構(gòu)件可以支承在從筒體懸挑出來的平臺上，或者將盒子構(gòu)件直接從簡體上懸挑出來，形成懸臂式盒子建筑等各種形式。

同大板建筑相比，盒子建筑具有以下優(yōu)勢：

①施工速度陜，可以縮短工期50%～70%。

②裝配化程度高，大部分工作均可移到工廠完成，現(xiàn)場用工量僅占總用工量的20%左右，這比板材裝配式建筑減少10%～15%，比磚混建筑減少30%～50%。

③混凝土盒子構(gòu)件本身就是空間薄壁結(jié)構(gòu)，其剛性大，自重輕，與磚混建筑相比可減輕結(jié)構(gòu)自重的一半以上。

盒子建筑的缺點(diǎn)是：盒子尺寸大，工序多而復(fù)雜，對生產(chǎn)設(shè)備、運(yùn)輸設(shè)備、現(xiàn)場吊裝設(shè)備要求高，投資大，技術(shù)復(fù)雜。1

構(gòu)件制作制作工藝流程根據(jù)預(yù)制構(gòu)件深化設(shè)計(jì)圖制作鋼模板→在預(yù)制外墻板上用反打工藝在鋼模板上鋪設(shè)瓷磚（其他構(gòu)件無此工序）→綁扎鋼筋→安裝各種預(yù)埋件（吊耳、鋼筋接駁器、螺紋套筒等）→混凝土澆筑→養(yǎng)護(hù)→脫?！纱u縫隙處理→印構(gòu)件編號等標(biāo)志。

制作工藝要點(diǎn)外墻板在出廠前需要將瓷磚制作在墻板上。做法是在預(yù)制墻板時(shí)，采用反打工藝，先在模板上鋪設(shè)好瓷磚，然后綁扎鋼筋、澆筑混凝土?；炷琉B(yǎng)護(hù)成型后，將預(yù)制墻板豎起，進(jìn)行瓷磚縫隙處理。

構(gòu)件用蒸汽養(yǎng)護(hù)后，脫模、起吊，進(jìn)行編號，并分類存放。3