1、前言

裝配式木結(jié)構(gòu)建筑指的是木結(jié)構(gòu)構(gòu)件、部品部件在工廠預(yù)制, 現(xiàn)場裝配而成的木結(jié)構(gòu)建筑。 其最主要的特點(diǎn)是:大量現(xiàn)場施工轉(zhuǎn)移到工廠生產(chǎn);設(shè)計(jì)、生產(chǎn)全流程采用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù); 構(gòu)件、部品部件及房屋的質(zhì)量控制由工 地前移至工廠; 能規(guī)模化生產(chǎn), 并能滿足嚴(yán)格的質(zhì)量認(rèn)證管理的要求。 工廠的生產(chǎn)效率遠(yuǎn)高于手工作業(yè), 同時不受惡劣天氣等自然環(huán)境的影響, 工期更為可控, 施工裝配機(jī)械化程度高, 提高勞動生產(chǎn)效率。

裝配式木結(jié)構(gòu)在北美地區(qū)廣泛應(yīng)用于低層住宅建筑, 公共建筑等, 既適用于新建建筑, 也適用于既有建筑改造。根據(jù)加拿大工廠預(yù)制房屋協(xié)會的不完全統(tǒng)計(jì),2015年裝配式木結(jié)構(gòu)建筑的產(chǎn)值超過16億加元,裝配式木結(jié)構(gòu)房屋占新建獨(dú)戶式木結(jié)構(gòu)住宅的15.6%。預(yù)制房屋工廠提供了25500個工作崗位。在瑞典，約有95%的新建底層住宅采用裝配式板式組件，而采用空間模塊組件的僅占5%；在芬蘭，60%的住宅采用裝配式木結(jié)構(gòu)。

2、相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

2017年6月實(shí)施的《裝配式木結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中指出：現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑的建造過程都是使用工廠按一定規(guī)格加工制作的木材、木構(gòu)件或組件，通過在施工現(xiàn)場安裝而構(gòu)成完整的木結(jié)構(gòu)建筑。因此，現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑都可列入裝配式木結(jié)構(gòu)的定義范圍。

2018年2月實(shí)施的《裝配式建筑評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》中指出：裝配式木結(jié)構(gòu)建筑主體結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件評價(jià)項(xiàng)得分可為30份，當(dāng)樓蓋構(gòu)件中預(yù)制木部品部件的應(yīng)用比例大于80%時，可得20分，當(dāng)采用木骨架組合墻體作為圍護(hù)墻和內(nèi)隔墻時，也可以獲得相應(yīng)的分值。

3、裝配式木結(jié)構(gòu)的組件

（1）預(yù)制梁柱式構(gòu)件與木桁架

預(yù)制梁柱構(gòu)件與木桁架是裝配式木結(jié)構(gòu)建筑中最靈活的組件，盡管它需要在現(xiàn)場進(jìn)行二次加工。在歐洲和日本, 梁柱構(gòu)件在各種結(jié)構(gòu)體系中得到廣泛使用,而在北美,木桁架則更受歡迎。目前,國內(nèi)的預(yù)制構(gòu)件以方木,原木和膠合木梁柱為主,一般應(yīng)用于方木原木結(jié)構(gòu)和膠合木結(jié)構(gòu)中。

(2) 預(yù)制板式 組件 (墻體, 樓蓋, 屋蓋)

板式預(yù)制是通過結(jié)構(gòu)分解, 將整棟建筑的墻體 、 樓面和屋面分解成不同功能的平面板塊, 也就是分解成預(yù)制板式組件, 并在工廠預(yù)制完成后運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場吊裝組合而成。 預(yù)制板式組件的 尺寸大小是根據(jù)整棟建筑的平面、立面尺寸和標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)要求而定。常用的預(yù)制二維板式組件的結(jié)構(gòu)形式有:釘接膠合木(NLT),正交膠合木(CLT),輕型木結(jié)構(gòu)墻體,輕型木擱柵樓(屋)蓋。

(3)預(yù)制空間模塊式組件

空間模塊式組件一般都是三維單元,其中包括墻、 樓蓋和屋蓋。 它是預(yù)制程度最高的組件, 包括防水保溫、外飾內(nèi)裝和水電穿管。加拿大的模塊化組件供應(yīng)商能提供85%完成度的模塊化組件,并能保證其運(yùn)輸半徑達(dá)到800km.

4 組件生產(chǎn)加工

近幾年在加拿大,預(yù)制組件得到了廣泛應(yīng)用。許多制造商投資更新了生產(chǎn)設(shè)備,以此來順應(yīng)裝配式建筑的潮流。在歐洲,特別是德國和瑞典,裝配式木結(jié)構(gòu)技術(shù)非常先進(jìn),例如瑞典的 Randek Bau Techd 和德國的Hundegger與 Weinmann的全自動生產(chǎn)線,正在世界范圍內(nèi)應(yīng)用。

預(yù)制工廠中最常用的板式組件的生產(chǎn)效率最高,這些組件一般都是工廠預(yù)制生產(chǎn),施工現(xiàn)場組裝。這就需要特定 BIM和CAD/CAM工具來保證墻體,樓蓋和屋蓋的精確性。目前有許多CAD軟件,可以根據(jù)建造地相應(yīng)的地方規(guī)范,來進(jìn)行墻體拆分。同時,深化團(tuán)隊(duì)也會對原有建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),進(jìn)行一定程度地優(yōu)化。所有組件的幾何,材料等信息都會輸人相應(yīng)的BIM模型中,進(jìn)行模擬拼裝,碰撞分析等,從而能避免設(shè)計(jì)中無法發(fā)現(xiàn)的問題。預(yù)制木結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計(jì)深化流程為:繪制施工圖一建立BIM模型一組件拆分一模擬預(yù)拼裝,并優(yōu)化組件一生成加工圖紙一BIM信息導(dǎo)人CNC設(shè)備一組件加工生產(chǎn)。

(1)預(yù)制板式組件

通常,預(yù)制板式組件(墻體)可以由手動,半自動或全自動生產(chǎn)線加工完成,其成品包括:龍骨,保溫防水,覆面板,門窗等必要組件。這種預(yù)制墻體可以分為兩種,一種是開放式璃體;另一種是封閉式墻體。

開放式墻體是一種半預(yù)制的墻體,其木構(gòu)架的一面覆板在工廠預(yù)制完成并組裝門窗, 運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場進(jìn)行主體結(jié)構(gòu)安裝,然后填充保溫材料和安裝建筑設(shè)備,再完成另一側(cè)覆面板安裝及墻體施工。出產(chǎn)這種墻體對生產(chǎn)線投人、場地要求均較小。在加拿大,開放式墻體一般在工地附近的臨時工廠內(nèi)加工生產(chǎn)的。而封閉式墻體在工廠完成預(yù)制,并整合保溫,防水,門窗,建筑設(shè)備和管線,運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場以后吊裝構(gòu)件,并完成組裝,進(jìn)行部分內(nèi)外裝施工即可。這種墻體通常采用半自動或全自動生產(chǎn)線加工完成。

(2) 預(yù)制空間模塊式組件

空間模塊式組件作為預(yù)制程度最高的組件,其基本生產(chǎn)加工工序與預(yù)制板式組件類似。由于該組件體量相對較大,對整體精度要求較高,所以對前期深化設(shè)計(jì)的要求相對較高。在加拿大,模塊組件供應(yīng)商能在15天內(nèi)完成一棟模塊屋的組件生產(chǎn)加工,這些加工完成的模塊式組件在安裝前,需要妥善堆放,做好包裝,防雨措施, 避免堆放及轉(zhuǎn)運(yùn)過程中組件的損壞。

5 組件運(yùn)輸

預(yù)制構(gòu)件在存儲,運(yùn)輸、吊裝等環(huán)節(jié)發(fā)生損壞將會很難修復(fù),既耽誤工期又造成經(jīng)濟(jì)損失,因此預(yù)制構(gòu)件的儲存工具與物流組織十分重要。 我國預(yù)制構(gòu)件物流運(yùn)輸企業(yè)普遍存在著信息化程度低的問題,大多數(shù)委托專業(yè)運(yùn)輸單位。放置和裝運(yùn)不合理,道路環(huán)境和運(yùn)輸安全等問題, 使運(yùn)輸過程中構(gòu)件質(zhì)量無法保障。 裝卸車等待時間過長, 運(yùn)輸車空駛率較高, 信息化管理不成熟等問題導(dǎo)致運(yùn)輸成本較高,同時造成運(yùn)輸能耗浪費(fèi)和環(huán)境污染。國外預(yù)制構(gòu)件運(yùn)輸通常采用 "箱式" 掛車。

根據(jù)歐美國家的預(yù)制墻體工程經(jīng)驗(yàn),預(yù)制木墻休的運(yùn)輸半徑一般在350~600km,而預(yù)制混凝士墻板的運(yùn)輸半徑則在200km以內(nèi)。單元預(yù)制木墻體的面積一般在10m~33m,其最大墻體面積可達(dá)55m,

最長可以達(dá)到12m.由于預(yù)制木墻體自重約為40kg/m,約為其他砌塊墻體自重的1/5,所以能提高墻體運(yùn)輸效率,同時對現(xiàn)場施工起重設(shè)備的要求較小。

6、現(xiàn)場安裝施工

預(yù)制組件在工地現(xiàn)場吊裝,安裝需要現(xiàn)場各工種之間有效的協(xié)調(diào)。當(dāng)遭遇惡劣天氣時,預(yù)制組件的堆放、安裝須有必要的防護(hù)措施。作為最常用的板式組件(墻體)吊裝后,應(yīng)緊接著進(jìn)行連接件施工,固定墻體,同時盡可能縮短墻體在工地現(xiàn)場的堆放時間,避免墻體受損或受潮。當(dāng)單元墻體面積超過36m或自重超過1.5t時,應(yīng)在吊裝過程中,進(jìn)行相應(yīng)樓層標(biāo)高的風(fēng)速測量當(dāng)風(fēng)速大于10m/s時, 應(yīng)停止墻體吊裝施工。一般情況下,預(yù)制墻體施工應(yīng)在主體結(jié)構(gòu)腳手架拆除后進(jìn)行。針對預(yù)制非承重木骨架組合墻體應(yīng)注意以下要點(diǎn):

(1)底層應(yīng)先設(shè)置防腐木底(地)梁板:(2)預(yù)制墻體安裝順序?yàn)?自下而上:(3)對于低層建筑(4層及以下), 且采用自立式腳手架, 腳手架與主體結(jié)構(gòu)之間,須有至少0.5m以上空隙,以便墻體吊裝;(4)預(yù)制墻體可以層為單元劃分,也可以二層為單元劃分.

7、展望

2017年3月,住房城鄉(xiāng)建設(shè)部印發(fā)

（責(zé)任編輯：何雯麗）

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