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對(duì)混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)裝配化施工的若干建議（五論建筑工業(yè)化）

2016年04月22日

作為我國(guó)建設(shè)領(lǐng)域傳統(tǒng)模式和生產(chǎn)方式的一場(chǎng)深刻變革，新型建筑工業(yè)化可大幅度提升我國(guó)建筑業(yè)建造質(zhì)量和效率，是節(jié)能減排、綠色施工、實(shí)現(xiàn)建筑轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要途徑。深感建筑工業(yè)化的重要，北京市政府專家顧問、《施工技術(shù)》編委會(huì)顧問楊嗣信先生先后撰文《關(guān)于建筑工業(yè)化問題的探討》《再論建筑工業(yè)化》《三論建筑工業(yè)化》《鋼結(jié)構(gòu)是建筑工業(yè)化的理想結(jié)構(gòu)體系》分別對(duì)我國(guó)實(shí)現(xiàn)建筑工業(yè)化的必要性和迫切性、國(guó)內(nèi)建筑工業(yè)化現(xiàn)狀、建筑結(jié)構(gòu)工業(yè)化中的“四板”問題、鋼結(jié)構(gòu)的工業(yè)化問題等提出建議。本期，楊嗣信先生五論建筑工業(yè)化，對(duì)混凝土框剪結(jié)構(gòu)裝配化施工提出了新建議。

目前我國(guó)公共建筑一般都采用混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)（以下簡(jiǎn)稱“框剪結(jié)構(gòu)”），量大面廣，如何在這些框架剪力墻混凝土結(jié)構(gòu)工程中推廣裝配化施工是一個(gè)大課題。

近年來，我國(guó)住宅工程裝配化施工已開始迅速發(fā)展，建立了預(yù)制混凝土構(gòu)件廠，不少地區(qū)還制定了裝配化施工的發(fā)展規(guī)劃，但是絕大部分應(yīng)用工程都是混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)住宅，混凝土框剪結(jié)構(gòu)的公共建筑仍是“按兵不動(dòng)”，原因很復(fù)雜。根據(jù)有關(guān)資料介紹，國(guó)外采用裝配化施工較多的工程還是混凝土框剪結(jié)構(gòu)的公共建筑。結(jié)合我國(guó)實(shí)際情況，如何發(fā)展混凝土框剪結(jié)構(gòu)是目前必須認(rèn)真考慮的大問題。近來，全國(guó)不少地區(qū)的新建混凝土構(gòu)件廠如雨后春筍，發(fā)展很快，有的構(gòu)件廠規(guī)模很大、很先進(jìn)，機(jī)械化水平很高，生產(chǎn)能力很強(qiáng)，但實(shí)際產(chǎn)量與其生產(chǎn)能力相差甚遠(yuǎn)，任務(wù)不足、“吃不飽”。因此，擴(kuò)大混凝土預(yù)制裝配范圍，在混凝土框剪結(jié)構(gòu)中大力推廣裝配化施工正是合適的時(shí)機(jī)。其實(shí)早在20世紀(jì)五六十年代，北京推廣的混凝土框剪結(jié)構(gòu)裝配化施工，如新華社大樓、民族飯店、海洋局大樓等工程，并沒有太復(fù)雜的技術(shù)問題，且目前條件比過去更優(yōu)越，更具備在混凝土框剪結(jié)構(gòu)工程中發(fā)展裝配化施工的條件。

發(fā)展混凝土框剪結(jié)構(gòu)的裝配化施工，首先要解決該結(jié)構(gòu)的體系問題。要根據(jù)混凝土框剪結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，因事制宜逐步發(fā)展，哪些構(gòu)件應(yīng)優(yōu)先搞預(yù)制裝配，哪些構(gòu)件仍適合搞現(xiàn)澆，需要認(rèn)真研究，并不是千篇一律都搞預(yù)制裝配，因?yàn)楝F(xiàn)澆混凝土也可以搞工業(yè)化施工。具體建議如下。

1柱仍采用現(xiàn)澆工藝

柱仍采用現(xiàn)澆工藝，原因是柱子可及早拆模（1～2d），且模板工藝簡(jiǎn)單，成本低，質(zhì)量有保證。可將整個(gè)工程劃分幾個(gè)段，模板可以進(jìn)行流水作業(yè)，周轉(zhuǎn)率高、用工少，還可將柱模設(shè)計(jì)成折疊式的工具式模板。柱子中的鋼筋接頭可采用直螺紋連接，質(zhì)量有保證，工藝也簡(jiǎn)單，大大簡(jiǎn)化了裝配式柱子的運(yùn)輸、接頭連接及二次澆灌混凝土接頭的復(fù)雜工藝，抗震效果好。

2梁宜采用預(yù)制疊合梁，也可為預(yù)應(yīng)力預(yù)制疊合梁

原因是現(xiàn)澆梁模板工藝復(fù)雜，除梁本身需要底模、側(cè)模外還需要大量支撐系統(tǒng)，需要投入大量模板和資金。尤其是梁的拆模時(shí)間，必須等到混凝土強(qiáng)度達(dá)到100％后才可以，特別是低溫和冬期施工，拆模時(shí)間將拖延更長(zhǎng)，模板周轉(zhuǎn)率更低。此外，梁的支撐和拆模工藝復(fù)雜，用工多、體力勞動(dòng)強(qiáng)度大、施工周期長(zhǎng)、勞動(dòng)效率低，層高越高難度越大。由于考慮上層施工荷載的影響，往往要配置2~3層樓的模板，大大增加了支撐成本，拆模后還需要人工從下一層搬運(yùn)到上面2 層再支撐，耗費(fèi)大量搬運(yùn)人工，這是在結(jié)構(gòu)施工階段耗費(fèi)勞動(dòng)力最多的一道工序。采用疊合梁與樓板連接成整體，抗震性能好，且預(yù)制混凝土梁自身的質(zhì)量也優(yōu)于現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)澆梁的質(zhì)量。采用預(yù)制梁還可以大大加快整體工程進(jìn)度，提前插入室內(nèi)機(jī)電、二次結(jié)構(gòu)及裝修等項(xiàng)目。

3樓板仍可采用疊合樓板

近幾年疊合樓板已在不少裝配式工程中大量應(yīng)用，效果不錯(cuò)。其實(shí)該工藝早在20世紀(jì)80年代，北京曾大面積推廣應(yīng)用，推廣面積達(dá)百萬平方米，包括雙鋼筋疊合板、預(yù)應(yīng)力疊合板等，8m以上的跨度也使用過，已有十分成熟的經(jīng)驗(yàn)。除此以外，也可以采用預(yù)制空心樓板，兩端留出胡子筋，與疊合梁連成整體，從設(shè)計(jì)方面再考慮形成一個(gè)抗震梁板節(jié)點(diǎn)，從而使樓板工程的裝配率再提高一步。同時(shí)，采用預(yù)制空心樓板后，樓板下的支撐可以全部省去，工藝更為簡(jiǎn)單。由于框剪結(jié)構(gòu)梁與梁之間的間距較大（一般超過8m），因此樓板跨度也較大，可以采用預(yù)應(yīng)力圓孔板或加次梁的辦法加以解決。如果加次梁還可考慮采用鋼梁，兩端固定在主梁上通過預(yù)埋鋼板和焊接工藝進(jìn)行連接，值得進(jìn)一步研究探討。

4外墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)

外墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)可采用多種預(yù)制外墻板，最理想的還是“三合一”鋼筋混凝土外墻板。這類板在20 世紀(jì)80 年代曾在北京市52層的京城大廈工程中使用，后來在中信大廈等多個(gè)工程中也得到推廣應(yīng)用，效果很好。這種“三合一”板是將外墻板的結(jié)構(gòu)層、保溫層和裝飾層3 層組合在一起，在預(yù)制構(gòu)件廠一次完成，運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)一次吊裝就位，大大簡(jiǎn)化了外墻施工工序，不再搭設(shè)腳手架，加快了施工進(jìn)度，更大的優(yōu)點(diǎn)是保溫層、裝飾層與結(jié)構(gòu)同壽命。由于采用反打工藝，裝飾層與結(jié)構(gòu)層牢牢結(jié)合，質(zhì)量有保證，40 年來面磚未見脫落。過去保溫層材料較多的是使用巖棉等，近幾年來我國(guó)保溫材料發(fā)展迅速，品種頗多，最近內(nèi)蒙古某廠生產(chǎn)的SMXT 復(fù)合保溫板達(dá)到A1 級(jí)防火等級(jí)，干密度≤ 250kg/m3，導(dǎo)熱系數(shù)≤0.012W/（m·K），可以將保溫層厚度降低到30mm，對(duì)提升三合一外墻板的質(zhì)量大大有利。采用單一材料生產(chǎn)具有三合一功能的外墻板也是可取的，但到目前為止，由于找不到十分理想的輕骨科，還沒有研發(fā)出理想的采用單一材料（輕質(zhì)混凝土）的外墻板，過去使用的浮石、陶粒等已滿足不了目前的節(jié)能指標(biāo)要求，粘土陶粒也禁止使用。最近出現(xiàn)的“發(fā)泡水泥”（加氣混凝土之類）和粉煤灰陶粒，情況有了變化，建議對(duì)單一材料生產(chǎn)三合一外墻板這個(gè)課題進(jìn)一步進(jìn)行研發(fā)，以生產(chǎn)出更理想的三合一外墻板。

5剪力墻和核心筒施工工藝

這部分混凝土量很大也最值得關(guān)注，究竟采用現(xiàn)澆還是預(yù)制裝配值得探討，需要從工藝、經(jīng)濟(jì)、效率、施工、安全、質(zhì)量等多方面綜合分析。某些高層建筑和超高層建筑，一般都設(shè)計(jì)采用核心筒作剪力墻來承受地震力，這類核心筒的施工方法，我們已有十分成熟的經(jīng)驗(yàn)，可采用液壓爬模的現(xiàn)澆工藝，不僅效率高、用工省，而且利于保證工程質(zhì)量和安全施工，工期快，可實(shí)現(xiàn)3～4d一層。此工藝不足的是，設(shè)備較復(fù)雜，安裝費(fèi)時(shí)，投資較大，適用于較高的高層建筑核心筒施工，如超過100m的工程，百米以下的高層建筑中，其剪力墻（含核心筒）還是采用大模板施工工藝為宜。混凝土澆筑1～2d后即可拆模，模板周轉(zhuǎn)快，用工少，效率高，也可將模板根據(jù)工程情況組裝成工具式筒模或采用“簡(jiǎn)易爬模”的工藝來解決剪力墻（核心筒）的施工工藝。“簡(jiǎn)易爬模”工藝，不采取較復(fù)雜的液壓系統(tǒng)或電動(dòng)爬模，而是利用塔式起重機(jī)提升模板平臺(tái)，這種工藝組裝、拆除均非常簡(jiǎn)單，適于高度在百米以下的高層建筑工程推廣應(yīng)用。

6樓梯、陽(yáng)臺(tái)等小型構(gòu)件

這類小型構(gòu)件一律采用無需抹灰的清水混凝土預(yù)制構(gòu)件，這方面的經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)成熟，不再詳述。

7非承重內(nèi)墻（隔斷墻）

這個(gè)問題長(zhǎng)期以來未得到妥善解決，一般用加氣塊200mm 厚砌筑，再雙面抹灰，這種落后的手工操作工藝應(yīng)該禁止再繼續(xù)使用，因此必須改革這種落后工藝，解決方法有以下幾種。

1）采用預(yù)制輕質(zhì)混凝土空心條板（600～800mm 寬），兩面光不抹灰，厚80～150mm，在結(jié)構(gòu)施工階段隨即安裝（指主要隔墻板），廁浴間的隔斷墻可在結(jié)構(gòu)階段先將板吊到樓層，結(jié)構(gòu)完成后再進(jìn)行分散拼裝，也可在結(jié)構(gòu)施工階段隨即安裝。應(yīng)該指出，在結(jié)構(gòu)施工階段先行吊運(yùn)條板到樓層，裝修時(shí)再人工安裝就位，這種工藝并不理想，只適合在必須搶結(jié)構(gòu)工期、減少塔吊負(fù)擔(dān)的情況下采用。

2）采用加氣混凝土條板或強(qiáng)度較高的發(fā)泡水泥隔斷條板（600mm寬、100～150mm 厚），安裝后不再抹灰，只作表面處理。

3）輕鋼龍骨石膏板（或水泥壓制板等）也可使用，但仍未脫離手工操作，用工多、效率低、功能差，除非不得已盡量不采用，且使用功能并不理想。

4）其他預(yù)制輕型隔斷（如玻璃及木骨架玻璃隔斷等），這些隔斷在結(jié)構(gòu)完成后即裝修階段施工時(shí)進(jìn)行安裝。

8幕墻

目前不少工程都采用各種幕墻，如玻璃幕墻、鋁合金幕墻等，這些幕墻都具有各自的優(yōu)點(diǎn)，如自重輕、立面多樣化、美觀等，但往往節(jié)能性不理想。安裝工藝大多數(shù)采用吊籃及人工操作的散裝或小單元組裝工藝，建議采用大單元的組裝工藝，擴(kuò)大工廠化生產(chǎn)，用塔式起重機(jī)進(jìn)行安裝，以降低手工操作和外檐操作風(fēng)險(xiǎn)，還可以與結(jié)構(gòu)同步進(jìn)行立體交叉作業(yè)。幕墻安裝后，隨即可以進(jìn)行室內(nèi)機(jī)電及裝修工程，從而可以加快整體施工速度、縮短工期，取得較好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

體會(huì)和建議

以上是一些初步設(shè)想，各工程都要根據(jù)當(dāng)?shù)貤l件及該工程的實(shí)際情況因地制宜決定結(jié)構(gòu)體系，分階段實(shí)現(xiàn)較為理想的結(jié)構(gòu)體系。此外，在推廣過程中須特別重視以下幾項(xiàng)重要工作。

1）必須明確主導(dǎo)思想。建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化是《國(guó)家新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃（2014—2020年）》中的重要部分，各級(jí)主管部門領(lǐng)導(dǎo)及企業(yè)包括設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理等有關(guān)單位，都應(yīng)從思想上重視這一重大發(fā)展方向。建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化是通過標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、工廠化生產(chǎn)、裝配化施工、一體化裝修、信息化管理和智能化應(yīng)用，整合投融資、規(guī)劃設(shè)計(jì)、構(gòu)件部品生產(chǎn)與運(yùn)輸、施工建造和運(yùn)營(yíng)管理等產(chǎn)業(yè)鏈，轉(zhuǎn)變建筑業(yè)生產(chǎn)方式，全面提高建筑工程的質(zhì)量、效益和建設(shè)效率，實(shí)現(xiàn)建筑業(yè)節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展。建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化還有利于提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，改善作業(yè)環(huán)境，降低勞動(dòng)強(qiáng)度和勞動(dòng)力依賴，減少建筑垃圾排放和污染，促進(jìn)建筑業(yè)綠色發(fā)展，實(shí)現(xiàn)建筑業(yè)由大變強(qiáng)的跨越式發(fā)展，各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)、各建設(shè)單位、全體建設(shè)者務(wù)必高度重視，為建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化作出自己應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

2）建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的基礎(chǔ)是建筑工業(yè)化，沒有“建筑工業(yè)化”就沒有建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化，而“建筑工業(yè)化”設(shè)計(jì)是“龍頭”。建筑工業(yè)化首先要確定其結(jié)構(gòu)體系，所以必須做一些“系統(tǒng)工程”，尤其是在混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)“建筑工業(yè)化”。設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化尤為重要，包括各類不同工程的標(biāo)準(zhǔn)化（如辦公樓、醫(yī)院、學(xué)校、庫(kù)房等），對(duì)工程個(gè)體來講如框架結(jié)構(gòu)的柱距、梁的長(zhǎng)度、層高、樓板的尺寸甚至核心筒尺寸等都要考慮設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化的問題。各種構(gòu)件的規(guī)格尺寸（可以分為若干種）都應(yīng)該定型為標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件，然后以不同規(guī)格尺寸的構(gòu)件，組拼成多樣化、多功能的不同類型、不同性質(zhì)的各類建筑，這樣便于構(gòu)件生產(chǎn)和施工（包括模板配制和生產(chǎn)線的設(shè)置等）。

3）建筑業(yè)各單位，包括設(shè)計(jì)、施工、建材等必須以創(chuàng)新作驅(qū)動(dòng)，全面發(fā)展、品質(zhì)至上、綠色高效，著力加快技術(shù)創(chuàng)新和管理方式創(chuàng)新，促進(jìn)協(xié)同創(chuàng)新，建立適應(yīng)建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的技術(shù)體系、生產(chǎn)體系和監(jiān)管體系，實(shí)行全產(chǎn)業(yè)鏈的聯(lián)動(dòng)發(fā)展，切實(shí)提高建筑安全性、耐久性和舒適性，有效提高建設(shè)效率，降低資源消耗。

4）必須堅(jiān)持政府引導(dǎo)、政策扶持、市場(chǎng)主導(dǎo)、因地制宜的方針。政府要發(fā)揮統(tǒng)籌規(guī)劃、協(xié)調(diào)推進(jìn)的作用，加大政策扶持力度，創(chuàng)造良好的發(fā)展環(huán)境，形成市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)有序，政府、企業(yè)良性互助的發(fā)展機(jī)制。全國(guó)各地宜結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，制定發(fā)展目標(biāo)與推進(jìn)措施，各地要建立推進(jìn)建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化工作的領(lǐng)導(dǎo)組織機(jī)構(gòu)，強(qiáng)化政策扶持（如加大信貸支持、實(shí)行相應(yīng)稅收優(yōu)惠政策等），并且要突出示范引導(dǎo)、注重科研支持，同時(shí)還要大力加強(qiáng)宣傳培訓(xùn)工作，不要過分強(qiáng)調(diào)裝配化率等指標(biāo)。

5）關(guān)于實(shí)施“建筑產(chǎn)業(yè)化” 影響工程造價(jià)的問題。這是目前推行“建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化”尤其是建筑裝配化遇到的最大阻力，是不可回避的問題，也是建筑裝配化發(fā)展初期面臨的必然問題。當(dāng)然，施工單位和構(gòu)件廠必須有應(yīng)收管理費(fèi)、利潤(rùn)以及稅金等。我的建議是，如果全部產(chǎn)品由企業(yè)自己來生產(chǎn)，就可以降低很多費(fèi)用；如果這些構(gòu)件就在現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制，那成本就與現(xiàn)澆不相上下，所以做產(chǎn)業(yè)化（裝配化）的企業(yè)必須自己設(shè)立生產(chǎn)構(gòu)件、部件基地（構(gòu)件廠等加工單位）。我國(guó)有許多大的施工企業(yè)集團(tuán)和開發(fā)商實(shí)力雄厚，完全可以自己獨(dú)立下屬設(shè)計(jì)、施工、各種產(chǎn)品工廠甚至成立建材生產(chǎn)企業(yè)，這樣有些費(fèi)用在企業(yè)內(nèi)部就可以消化掉，并且可以形成強(qiáng)大的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，充分體現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的優(yōu)勢(shì)，這是我們?cè)诎l(fā)展建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化中值得進(jìn)一步探討的重大問題。20世紀(jì)90年代，日本、美國(guó)均在施工現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)預(yù)制構(gòu)件（特別是外墻板），比如日本，在施工的高層建筑地下室生產(chǎn)預(yù)制混凝土三合一外墻板，預(yù)制完成后通過樓板預(yù)留洞向上層運(yùn)輸?shù)跹b，從而大大降低了工程造價(jià)，這些做法值得借鑒。