三一筑工成功打造裝配式豎向結(jié)構(gòu)與圍護(hù)技術(shù)整體解決方案

2024年04月23日

隨著我國未來人口紅利的消失以及環(huán)保問題日益嚴(yán)峻，裝配式建筑已經(jīng)成為建筑行業(yè)的重要發(fā)展方向。而傳統(tǒng)裝配式建筑在結(jié)構(gòu)上主要以水平疊合板為主，水平疊合板本身存在桁架筋含鋼量增加、混凝土厚度增加、雜模多施工不便等問題，此外較豎向結(jié)構(gòu)，水平結(jié)構(gòu)裝配式得分效率更低（見表1），需要用更多高成本的大量預(yù)制來滿足裝配式得分項(xiàng)，總體成本較高。而采用豎向裝配式結(jié)構(gòu)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)用少量預(yù)制，就可以輕松得分。

表1 裝配式建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（ GBT 51129-2017 ）

得分表主體結(jié)構(gòu)截取內(nèi)容

再加之豎向結(jié)構(gòu)鋼筋綁扎量更大、支模板難度更大，對(duì)豎向裝配式技術(shù)發(fā)展的需求更為迫切。因此發(fā)展豎向結(jié)構(gòu)是裝配式建筑發(fā)展的重要趨勢(shì)。然而傳統(tǒng)的裝配式豎向結(jié)構(gòu)技術(shù)在生產(chǎn)環(huán)節(jié)大量使用人工，生產(chǎn)不便，對(duì)中難、施工不便，且建造成本較高，詳見圖1和圖2。

圖1 實(shí)心墻體系生產(chǎn)不便

圖2 鋼筋對(duì)中難度大，施工不便

在裝配式得分外圍護(hù)評(píng)價(jià)項(xiàng)方面，傳統(tǒng)裝配式建筑常常考慮使用預(yù)制實(shí)心外掛板技術(shù)，但其施工成本較高、施工難度較大、防水措施要求高，滲漏水隱患大，詳見圖3；因此發(fā)展防水性能好、施工便捷、成本經(jīng)濟(jì)的外圍護(hù)裝配式技術(shù)顯得十分必要。

圖3 外墻滲漏水情況

上述這些問題都嚴(yán)重制約了裝配式建筑進(jìn)一步發(fā)展。為了徹底解決傳統(tǒng)裝配式建筑在豎向結(jié)構(gòu)和圍護(hù)技術(shù)上的痛點(diǎn)問題，三一筑工給出了完美的整體解決方案，即采用豎向結(jié)構(gòu)采用SPCS結(jié)構(gòu)技術(shù)體系，而外圍護(hù)采用ALC板材及其適配的先進(jìn)防水工藝。該整體解決方案一方面實(shí)現(xiàn)了裝配式豎向結(jié)構(gòu)生產(chǎn)方便、施工便捷、少人少支模、建造成本低等優(yōu)勢(shì)，另一方面，也實(shí)現(xiàn)了外圍護(hù)墻體防水性能好、施工速度快、經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)勢(shì)。

2024年年初，由三一筑工承接的湖南師范大學(xué)附屬星沙云谷實(shí)驗(yàn)學(xué)校EMPC工程總承包項(xiàng)目順利實(shí)施了該整體解決方案，取得了令人滿意的效果。

項(xiàng)目概況

湖南師范大學(xué)附屬星沙云谷實(shí)驗(yàn)學(xué)校項(xiàng)目占地面積 6.12 萬㎡，總建筑面積 4.69萬㎡，其中地上計(jì)容面積 3.87 萬㎡（架空層），地上不計(jì)容面積 0.31 萬㎡，地下建筑面積 0.51 萬㎡，為混凝土框架結(jié)構(gòu)，由1#中學(xué)教學(xué)樓與綜合、2#小學(xué)教學(xué)樓、3-1#食堂、風(fēng)雨操場、3-2#實(shí)驗(yàn)樓、4#報(bào)告廳、5#南大門、6#垃圾站、連廊、地下車庫組成，該項(xiàng)目鳥瞰圖詳見圖4。

圖4 項(xiàng)目鳥瞰效果圖

本項(xiàng)目在建筑工業(yè)化應(yīng)用方面，采用裝配式建筑方式進(jìn)行建造，1#中學(xué)教學(xué)樓與綜合樓、2#小學(xué)教學(xué)樓、3-1#食堂、風(fēng)雨操場、3-2#實(shí)驗(yàn)樓、4#報(bào)告廳均采用SPCS空腔柱裝配式建造體系，其外墻均采用ALC板材，應(yīng)用面積達(dá)80%以上，項(xiàng)目裝配率達(dá)到50%，體現(xiàn)了裝配式住宅項(xiàng)目“建筑工業(yè)化”的高超水準(zhǔn)。其中1#中學(xué)教學(xué)樓SPCS預(yù)制構(gòu)件和ALC板材布置圖詳見圖5。

圖5 SPCS預(yù)制構(gòu)件和ALC板材布置圖

豎向裝配式結(jié)構(gòu)與圍護(hù)技術(shù)整體解決方案

為了更全面而細(xì)致地展示三一筑工在豎向裝配式結(jié)構(gòu)與外圍護(hù)方面的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，下面我們將深度剖析三一筑工相應(yīng)整體解決方案的更多細(xì)節(jié)。

首先，本項(xiàng)目在豎向結(jié)構(gòu)裝配式應(yīng)用方面，采用SPCS空腔柱（空墻柱截面可以方柱或圓柱），大幅減少了現(xiàn)場綁鋼筋、支模板、搭腳手架工作量。空腔柱的構(gòu)件形式詳見圖6。

（a）模型示意圖

（b）現(xiàn)場照片

圖6 空腔柱模型示意圖與現(xiàn)場照片

空腔柱豎向連接方式采用機(jī)械套筒連接，其連接步驟和方式詳見圖7。

（a）空腔柱連接步驟示意圖

（b）空腔柱連接節(jié)點(diǎn)現(xiàn)場照片

圖7 空墻柱連接方式示意圖與現(xiàn)場照片

同時(shí)采用SPCS技術(shù)結(jié)構(gòu)體系匹配的工模技術(shù)和安全措施，可免去外腳手架搭設(shè)，節(jié)省施工措施費(fèi)，同時(shí)僅在施工作業(yè)面內(nèi)施工更加安全。其中工模夾具和面內(nèi)作業(yè)相關(guān)技術(shù)措施詳見圖8。

圖8 框架結(jié)構(gòu)工模夾具與面內(nèi)作業(yè)技術(shù)

在采用SPCS豎向結(jié)構(gòu)技術(shù)基礎(chǔ)上，本項(xiàng)目外圍護(hù)墻體還利用三一筑工自研ALC生產(chǎn)設(shè)備，生產(chǎn)出高精度ALC板材。三一筑工ALC板材除了具有輕質(zhì)高強(qiáng)、保溫隔熱、耐火極限高、綠色環(huán)保、建筑節(jié)能、可加工性好等常規(guī)優(yōu)勢(shì)外，同時(shí)還采用ALC防水做法工藝，可實(shí)現(xiàn)外圍護(hù)墻體無漏水效果。其ALC防水構(gòu)造做法詳見圖9。

圖9 ALC防水構(gòu)造做法

項(xiàng)目實(shí)施效果

目前該整體解決方案（豎向結(jié)構(gòu)采用SPCS構(gòu)件，外圍護(hù)采用ALC板材）得到了工程實(shí)踐的嚴(yán)謹(jǐn)論證，在質(zhì)量、成本、進(jìn)度等方面已經(jīng)獲得了令人滿意的效果。

首先，從質(zhì)量上來說，該整體解決方案能夠?qū)崿F(xiàn)以下三點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：

（1）部品部件質(zhì)量品質(zhì)好。一是SPCS結(jié)構(gòu)構(gòu)件質(zhì)量品質(zhì)好。由于SPCS構(gòu)件是通過雙面貼模臺(tái)生產(chǎn)，構(gòu)件平整度更好。二是ALC板材構(gòu)件質(zhì)量好。三一筑工ALC板材構(gòu)件質(zhì)量優(yōu)于同類競品的主要原因有兩點(diǎn)：一是三一自研的ALC智能裝備可以確保板材在外觀質(zhì)量和尺寸精度上領(lǐng)先。二是采用自動(dòng)蒸養(yǎng)、余熱回收、橫切豎蒸等先進(jìn)工藝，使板材強(qiáng)度和整體質(zhì)量高于行業(yè)水平。

（2）SPCS構(gòu)件與ALC板材由于是高精度生產(chǎn)，在安裝精度可控的情況下，垂直度平整度控制較好，兩者接縫處理好后，可達(dá)到免抹灰或薄抹灰。其實(shí)際效果詳見圖10。

圖10 混凝土部分與ALC墻板接縫處理后的效果圖

（3）SPCS構(gòu)件和ALC板材整體形成外墻圍護(hù)，防水性能較好。一方面SPCS構(gòu)件中間大空腔，空腔內(nèi)整體澆筑混凝土后，混凝土連續(xù)性能夠形成很好的防水屏障。另一方面，ALC防水構(gòu)造做法和多層防水材料能夠保證ALC板件之間和ALC、PC之間的接縫具有可靠的防水性能。

其次，從施工速度上來說，該整體解決方案能夠?qū)崿F(xiàn)以下兩點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：

（1）SPCS構(gòu)件吊裝速度更快，平均每個(gè)構(gòu)件安裝速度在10min之內(nèi)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)實(shí)心墻平均20min安裝速度。

（2）ALC安裝速度較快。每個(gè)班組外墻（3-4人）每天可完成30平米，內(nèi)墻（3-4人）每天可完成80平方，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)砌筑的施工效率（傳統(tǒng)磚砌單人只能砌筑6平方左右）。

再次，從成本角度來看，該整體解決方案也明顯優(yōu)于傳統(tǒng)做法：

（1）SPCS構(gòu)件成本每立方較傳統(tǒng)實(shí)心墻體系能夠便宜至少400元以上（詳見表2）。如果考慮整體工期節(jié)約，面內(nèi)作業(yè)等因素，建筑面積每平方米至少還能再節(jié)約50元以上。

表2 SPCS空腔墻與傳統(tǒng)實(shí)心墻單立方成本對(duì)比

（區(qū)域價(jià)差大，成本價(jià)僅做參考）

（2）為了滿足外圍護(hù)墻與內(nèi)隔墻得分項(xiàng)，很多項(xiàng)目外圍護(hù)墻往往采用勞民傷財(cái)?shù)默F(xiàn)澆外掛預(yù)制實(shí)心墻技術(shù)。這種做法一是施工及其麻煩，二是成本極高。而三一提供的ALC防水構(gòu)造做法在保證防水性能的同時(shí)，能夠大幅降低建筑圍護(hù)成本，高效率地拿到外圍護(hù)墻與內(nèi)隔墻得分項(xiàng)。外掛預(yù)制PC實(shí)心墻、ALC板材成本對(duì)比詳見表3。

表3 PC實(shí)心墻、ALC板材成本對(duì)比

（區(qū)域價(jià)差大，成本價(jià)僅做參考）

（3）為了進(jìn)一步分析其成本優(yōu)勢(shì)，按照《湖南省裝配式建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》DBJ 43/T542-2022，在滿足裝配式50%的情況下，本項(xiàng)目方案一采用豎向結(jié)構(gòu)使用SPCS，外圍護(hù)采用ALC墻板；方案二采用水平疊合板，外圍護(hù)采用外掛實(shí)心墻。方案一和方案二其他因素保持一致。經(jīng)過我們?cè)敿?xì)測(cè)算，發(fā)現(xiàn)方案一比方案二便宜97元/㎡，其對(duì)比過程詳見表4。

表4 方案一和方案二成本對(duì)比

目前該解決方案已經(jīng)實(shí)施上百萬平方米，每個(gè)項(xiàng)目我們都進(jìn)行相應(yīng)成本測(cè)算，目前采用我們的方案，經(jīng)濟(jì)成本至少節(jié)省90元/㎡以上。

當(dāng)前，三一筑工的裝配式整體解決方案還在不斷迭代優(yōu)化，其方案應(yīng)用的版圖依然在不斷快速擴(kuò)張，大量的工程實(shí)踐已經(jīng)獲得了項(xiàng)目各方人員、行業(yè)專家及政府相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)一致好評(píng)，并獲得了魯班獎(jiǎng)、詹天佑獎(jiǎng)、北京結(jié)構(gòu)長城杯等一系列殊榮。相信在三一筑工及行業(yè)人員的共同努力下，三一筑工必將打造成世界一流的智能建造硬科技公司，真正實(shí)現(xiàn)“讓大眾化建筑結(jié)構(gòu)安全成本優(yōu)，低碳智慧好快省”的偉大愿景，為中國乃至世界建筑業(yè)高質(zhì)量發(fā)展貢獻(xiàn)出更好的三一方案、更多的三一智慧和更強(qiáng)的三一力量！