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楊嗣信:對多層住宅建筑工業化施工的建議

2016年07月15日

打印專業人士:楊嗣信   來源:施工技術

20世紀50年代至70年代末,我國住宅建筑多為多層砌體結構。自1976年,位于北京前三門十里長街的40多萬㎡以大模板為主要工藝的鋼筋混凝土高層住宅出現后,全國各地(尤其是上海、深圳、廣州等城市)紛紛開始建造高層住宅建筑,但6層左右的多層砌體結構住宅仍占主要地位。隨著我國鋼材、水泥產量迅速增長,加之粘土磚被限制、禁止使用,高層建筑迅速發展,一般中、小城市也開始大量建造高層住宅。究其原因之一,是在限制、禁止使用粘土磚的同時,沒有找到可以替代粘土磚墻的有效墻體材料,當時曾一度推行各種混凝土砌塊,結果以失敗告終(原因不再詳述)。因采用加氣砌塊無法代替結構承重墻,采用鋼筋混凝土剪力墻或框架結構又有些大材小用,還不如直接建鋼筋混凝土高層住宅。10多年過去了,仍未找到合乎我國實情的多層住宅理想結構體系。應該指出:多層住宅是比較適宜居住的一種住宅類型,與高層住宅相比具有一定優勢,尤其是在我國中小城市、鄉鎮建設中占有重要地位。但是,由于結構體系和墻體材料的局限性,使我國多層住宅的發展和推廣應用受到阻礙。


近幾年,住建部提出了“建筑產業現代化”,這正是大力研發多層住宅結構體系的大好時機。在新一輪發展建筑工業化的浪潮中,應集中精力對多層住宅的結構體系進行研發,找出既符合“建筑產業現代化”要求,又安全、舒適、經濟,且施工方便的綠色多層住宅體系,為推動多層住宅發展而努力。



近10年來,全國各地均對多層住宅結構做了相關研究,關鍵問題是用什么材料替代粘土磚,歸根到底是“墻體改革”的問題,但研究成果并不理想。住建部提出“建筑產業現代化”,并組織編制《建筑產業現代化發展綱要》明確提出:建筑產業現代化是實現標準化設計、工業化生產、裝配式施工、一體化裝飾、信息化管理和智能化應用。傳統多層住宅以砌墻、抹灰為主導,施工方式粗放、生產效率低、能源消耗高、建筑品質差,不符合建筑產業現代化的要求。建筑產業現代化是推進產業轉型升級的重要內容,以創新為引領、以優化結構為龍頭,帶動建筑材料、機械設備和信息技術的發展。因此,在研發多層住宅結構體系的過程中,必須緊緊圍繞上述精神。


一、方案1:全裝配體系

墻體系統

1)外墻 采用“三合一”(結構層、保溫層和裝飾層)外墻預制墻板(厚度為200~220mm),可采用輕質混凝土(粉煤灰陶粒作粗骨料),保溫材料采用SMXT 復合保溫板(導熱系數為0.012W/m?K),飾面層一般以涂料(包括仿石涂料)為主,也可采用預制反打面磚飾面。


2)內墻8度及8度以上抗震區宜以現澆混凝土為主,墻體厚度160~180mm,混凝土強度為C30??紤]地震作用,盡量將內縱墻拉通。在非地震區或7度及7度以下設防的抗震區應優先選用預制鋼筋混凝土內墻板。實行全預制墻體體系,可以大大提高預制裝配率和工業化水平,減少現場作業。即使在地震區也可通過采取抗震措施實現多層住宅工程全裝配施工。


3)非承重隔斷墻 宜采用輕質混凝土(粉煤灰陶粒作粗骨料)圓孔條板(兩面光),寬度以600mm為宜、厚100mm。也可采用普通混凝土實心板(整塊),厚60~80mm,在施工過程中隨結構進行安裝。輕質混凝土圓孔條板可在結構施工階段預先吊入室內,裝修階段再分散安裝。這種輕質混凝土圓孔條板在過去曾被廣泛使用,效果良好,后因禁用粘土陶粒被淘汰。


4)衛生間、廚房 采用盒子結構,隨結構施工安裝就位。盒子結構內主要設備(如洗手盆、櫥柜、洗菜盆等)都在工廠預制安裝完畢,運至現場,隨結構施工吊裝就位。這種模式在國外已普遍應用。


樓板工程

1)非抗震區或抗震設防烈度7度及7 度以下地區宜采用預制圓孔條板,伸入墻內10~15mm(留出胡子筋),也可采用大樓板(每個開間一塊)兩面光。


2)抗震設防烈度為8 度及8 度以上地區,宜采用疊合板,目前使用較多,效果良好。這種疊合板(厚60mm 左右)在工廠可采用聯動線生產,效率高,用工極少。


各種小型構件

陽臺板、樓梯及其它小型構件均采用清水混凝土預制構件,安裝后不再抹灰。


地下部分

帶地下室的多層住宅,除地下室底板采用現澆混凝土外,其它構件包括地下室內、外墻均可采用鋼筋混凝土預制裝配工藝。由于過去未曾考慮地下部分采用預制裝配式結構,目前尚缺少這方面的經驗,有待進一步探索研究。


二、方案2:EVE預制圓孔板剪力墻結構體系

北京珠穆朗瑪綠色建筑科技有限公司、北京城建設計發展集團公司、北京雙圓工程咨詢監理有限公司等共同創新研發了一種新型結構體系——“EVE 預制圓孔板剪力墻結構體系”,擬用在高層(11層)住宅工程中。目前3層試驗樓已完工,擬正式使用。該體系內、外墻全部采用鋼筋混凝土預制圓孔條板,圓孔板(包括外墻保溫)均在工廠內預制完成,運到現場后就位拼裝。所有圓孔內全部配置鋼筋并澆灌混凝土,使得內、外墻鋼筋連通,整體性較好。圓孔條板垂直拼接處均設有類似鋼筋混凝土組合柱形式的大拼縫,構造合理、抗震性能較好。樓板采用疊合樓板,小型構件全部為預制裝配構件。上述體系的優點是內、外墻均為圓孔條板,重量輕、安裝簡易、施工方便,無需中、大型起重設備。此外,構件生產加工易于操作,模板工藝也較為簡單,可采用成組立模,甚至可以采用土法(長線法)生產,投資少。唯一缺點是每個圓孔都要澆灌混凝土,工序繁瑣。



筆者認為,此結構體系最適合中小型城市、鄉鎮地區的多層住宅建設。由于該體系首次正式投入使用,很多方面尚需進一步完善,如:圓孔板是否可以采用陶粒輕質混凝土,是否每個圓孔內都需要澆灌混凝土,圓孔板的最佳厚度,內承重墻是否可以采用現澆混凝土或局部采用現澆混凝土等。希望有關部門、企業在竣工后從設計、施工、經濟、工期等方面進行總結,對相關問題作出進一步研究,以便該體系的推廣應用。


三、方案3:框架輕板體系

框架輕板體系,可參考《對混凝土框架剪力墻結構裝配化施工的若干建議——五論建筑工業化》中的方案,即柱和剪力墻采用現澆混凝土、梁采用疊合梁、樓板采用疊合樓板或預制圓孔板。由于多層住宅總高度并不高,因此建議外墻板采用發泡水泥“三合一”墻板或加氣混凝土“三合一”外墻板,其它小型構件、非承重隔斷墻可按“方案1”施工。衛生間、廚房也可用盒子結構,地下部分除基礎底板外均可考慮預制裝配。


四、方案4:改進“外磚內?!斌w系

早在1979年,北京曾研發了“外磚內?!保ɑ蚍Q“外砌內澆”)多層(6層)住宅體系,并逐步應用于賓館、酒店等工程。在北京曾推廣應用200多萬㎡,效果良好。該體系外墻為370mm 磚墻,內墻為現澆混凝土,用大模板施工,但并沒有得到大面積推廣,原因迄今不明(可能是造價問題,因為當時人工比較便宜)。若在此基礎上,將外墻改為預制裝配,內承重墻保持現澆混凝土大模板施工,采用疊合樓板,非承重隔墻板采用輕質混凝土圓孔條板,小型構件全部采取預制裝配,則剩下的問題就是外墻采用何種預制裝配化構件。當時(1979年)設想過采用加氣砌塊,也搞過示范工程,但沒有得到推廣應用,原因尚不清楚??煞襁M一步研發一種用加氣砌塊為原材料預制而成的條板,即加氣混凝土條板作外墻。



20世紀70~80年代,曾用加氣混凝土條板作鋼筋混凝土框剪結構的圍護結構,在北京的工程中使用過幾幢,但也未能大量推廣,如今是否可以重新對加氣混凝土條板進行研發使用。需要注意的是,多層住宅為剪力墻結構,外墻使用加氣混凝土條板不能起到剪力墻的作用,需從設計方面考慮解決,如采取設置組合柱和圈梁等構造措施。至于采用何種形式的加氣混凝土條板,主要是考慮外墻“三合一”的問題,以簡化外墻施工工序,加快施工進度和提高勞動生產率等。本方案體系尚不成熟,供讀者參考,必要時外墻仍可采用加氣砌塊作為過渡,以解決多層住宅的結構體系問題,但不是一個好辦法。


五、方案5:夾模噴涂混凝土夾芯剪力墻建筑體系

又稱SW建筑體系,近年來,清華大學同有關單位研發了一種夾芯剪力墻建筑體系,以聚苯板為芯,兩側細鋼筋網片為骨架,在工廠全部加工完成后運送至現場,安裝就位后用噴射混凝土(C30)對其兩側進行噴涂。這種體系的優點如下:①施工過程中不再使用模板,節約了人力物力;②鋼筋骨架在工廠加工預制,自動化水平較高,運至現場可直接安裝,運輸也較為方便;③采用噴射工藝將混凝土泵送到指定部位,再通過小泵直接噴涂到鋼筋骨架上,不必使用大型運輸、吊裝設備。但同時也存在一些缺點,主要是噴射混凝土工藝復雜,勞動強度大,必須由專業施工隊進行操作。該體系經過兩年多的試驗研究,積累了大量試驗資料,并建設了小型示范工程,進行了技術鑒定,編制和審定了該體系的“行業標準”,但迄今未能得到大面積推廣應用,原因是多方面的。筆者認為,該體系最適合應用于6層及6 層以下住宅建筑,尤其適合鄉鎮住宅建筑的工業化施工。



六、幾點建議

以上5種方案各地區宜根據實際情況選用,以第1 種方案全裝配體系為主,其他方案可在中小城市、鄉鎮中選用。為實現多層住宅預制裝配化,推動建筑結構工業化,除結構體系外,對其他分項工程提出以下建議。


地下防水施工工藝

1)基礎底板采用SBS 改性瀝青3+3mm 或3+4mm 兩層做法。


2)地下室外墻不應采用卷材類防水材料,宜采用速凝瀝青橡膠等防水涂料。因施工條件較差(肥槽狹窄,寬度僅為600~800 mm,又是熱作業),卷材與基層或卷材搭接部位不易粘貼牢固,存在間隙容易滲水。而防水涂料工藝簡單,質量有保證。


3)地下室外墻也可采用復合剛性防水,FS101+FS102 不但效果好,而且可以大大降低成本,賽柏斯等滲透結晶型防水材料也可適當采用。


屋面做法

為減少工序、提高效率、降低成本,最好發展“三合一”(防水+保溫+ 找坡) 或“二合一”(保溫+找坡) 屋面做法。


其他方面

1)所有裝修、裝飾以及廁浴、廚房設備都應采用標準化部件,一律采取工廠加工、現場組裝的方式,不再進行現場操作。


2)多層住宅小區范圍內設有地下車庫時,在地下基礎底板全部拉通情況下,不再設“后澆帶”,可采用“跳倉法”施工工藝,以適應建筑工業化施工要求。目前北京市已編制地方標準《超長大體積商品混凝土結構跳倉法技術規程》DB 11/T1200—2015,并于2015 年8 月1 日起正式實施。


3)在小區建設中,現場有條件時,不排除在現場布置簡易、流動的混凝土構件臨時加工點生產預制構件,可降低成本,解決預制裝配與成本之間的矛盾。


來源:《施工技術·資訊》2016年第5期,作者:楊嗣信,北京市政府專家顧問,《施工技術》編委會顧問



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[責任編輯:Susan]

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