住宅工業(yè)化的探索和實(shí)踐

陳小進(jìn) （天津萬(wàn)科房地產(chǎn)有限公司 天津 300051)

0 引言

隨著人們生活水平的提高，對(duì)居住的要求已不再局限為可以遮風(fēng)避雨的房屋。人們開始要求居住的品質(zhì)和質(zhì)量。中國(guó)住宅建設(shè)正在面臨著由“量”到“質(zhì)”的深刻轉(zhuǎn)變時(shí)期，如果要跟上和接近國(guó)際住宅建設(shè)的步伐，使我國(guó)的住宅建設(shè)和人居環(huán)境質(zhì)量整體水平有一個(gè)大的飛躍，就必須推進(jìn)住宅建設(shè)的現(xiàn)代化進(jìn)程。實(shí)現(xiàn)住宅建設(shè)的工業(yè)化對(duì)發(fā)展我國(guó)住宅建設(shè)，提高住宅建設(shè)的整體水平和效率具有重要意義。相對(duì)于傳統(tǒng)住宅來說，工業(yè)化住宅采用綠色施工，減少了人工勞動(dòng)的強(qiáng)度，節(jié)約了資源，具有節(jié)能環(huán)保的特點(diǎn)。并且由于建設(shè)過程的高度機(jī)械化，工程質(zhì)量容易控制，施工速度也得到提高。工業(yè)化住宅的建筑節(jié)能效果明顯，符合目前國(guó)家發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)，倡導(dǎo)節(jié)能減排的大趨勢(shì)。開展工業(yè)化是建筑業(yè)現(xiàn)代化的根本標(biāo)志，特別是對(duì)于住宅工程，由于其與人們的居住水平直接相關(guān)，對(duì)生活質(zhì)量影響較大，且住宅開發(fā)占我國(guó)建筑開發(fā)的主體，數(shù)量大、影響面廣，住宅建設(shè)的現(xiàn)代化就更加重要，工業(yè)化住宅成為必然趨勢(shì)。

采用工業(yè)化方式建造住宅是指采用工廠化生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件，運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)，通過機(jī)械化的手段裝配成房屋。建筑工業(yè)化的設(shè)計(jì)和施工都具有系統(tǒng)性，目前我國(guó)住宅工業(yè)化尚在探索階段，還有很多地方需要繼續(xù)完善和改進(jìn)。

1 某工業(yè)化住宅建設(shè)實(shí)例

1.1 工程概況

本工程為住宅樓工程，建筑面積約1.8萬(wàn)m2。包括3棟11層單元式住宅，總建筑面積17761m2，標(biāo)準(zhǔn)層6戶，戶建筑面積均在90m2以下。結(jié)構(gòu)形式為框架結(jié)構(gòu)，預(yù)制外墻板，預(yù)制疊合樓板。

1.2 工程特點(diǎn)

1.2.1 結(jié)構(gòu)體系特點(diǎn) 主體結(jié)構(gòu)體系采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。工業(yè)化設(shè)計(jì)采用了鋼筋混凝土夾心復(fù)合保溫預(yù)制外墻板；鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力雙向疊合樓板；鋼筋混凝土全預(yù)制樓梯；鋼筋混凝土半預(yù)制疊合陽(yáng)臺(tái)板。

①鋼筋混凝土預(yù)制外墻板。預(yù)制外墻板設(shè)計(jì)成厚度為220mm（60mm外砼板+50mmXPS+110mm內(nèi)砼板）的夾心復(fù)合保溫外墻板，為克服傳統(tǒng)夾心墻板的連接構(gòu)件造成熱橋的影響，采用從國(guó)外引進(jìn)的非金屬連接件（主要材料為玻璃纖維素）。該連接件平均的抗拉強(qiáng)度達(dá)到800MPa，導(dǎo)熱系數(shù)為0.06W/m.K。

鋼筋混凝土夾心復(fù)合保溫預(yù)制外墻板與主體的連接方式采用幕墻連接方式。外墻板采用下部?jī)牲c(diǎn)支撐、上下四點(diǎn)連接的方式，使外墻板在工作狀態(tài)下有可靠的連接，且不會(huì)因地震力作用變形破壞。

②疊合樓板。設(shè)計(jì)中采用了預(yù)應(yīng)力混凝土雙向疊合板，板厚140mm。預(yù)應(yīng)力混凝土雙向疊合板由先張預(yù)應(yīng)力肋形預(yù)制底板和疊合層組成。優(yōu)點(diǎn)為：雙向受力，可減小板厚，降低配筋量，節(jié)省造價(jià)并增加室內(nèi)凈高。其耗鋼量為8.5kg/m2，混凝土量0.14m3/m2，較一般單向疊合板節(jié)省25%；整體性高，抗震性能好；適應(yīng)的跨度較大，可減少甚至不設(shè)次梁，利于隔墻靈活布置；可有效避免一般的裝配式樓蓋存在的板底開裂問題，工作狀態(tài)下變形小，提高使用舒適性；預(yù)應(yīng)力肋形預(yù)制底板剛度大，自重輕，便于吊裝，臨時(shí)支撐數(shù)量少，可大大提高現(xiàn)場(chǎng)施工速度及通暢程度。疊合樓板支撐3m一道，大大減少了現(xiàn)場(chǎng)工作量；預(yù)制底板均為標(biāo)準(zhǔn)板塊，所有樓蓋均由寬1.2m和0.9m的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格條板組合而成，便于標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)模化生產(chǎn)。

③鋼筋混凝土全預(yù)制樓梯。設(shè)計(jì)將鋼筋混凝土預(yù)制樓梯的梯段板和休息平臺(tái)板整體預(yù)制，提高了工業(yè)化程度，獲得了很好的外觀形象。

④鋼筋混凝土半預(yù)制陽(yáng)臺(tái)板。設(shè)計(jì)采用鋼筋混凝土半預(yù)制陽(yáng)臺(tái)板，可以獲得完整的外觀效果和結(jié)構(gòu)的整體性，同時(shí)使得陽(yáng)臺(tái)樓面的裝修做法有充分的靈活性。

1.2.2 保溫體系特點(diǎn) 在樓體設(shè)計(jì)中，為切實(shí)達(dá)到節(jié)能65%的目標(biāo)，采用夾心復(fù)合保溫外墻板和塑鋼中空玻璃平開窗構(gòu)成建筑外墻的保溫體系。

其中預(yù)制外墻板設(shè)計(jì)成厚度為220mm（60mm外砼板+50mmXPS+110mm內(nèi)砼板）的夾心復(fù)合保溫外墻板，為克服傳統(tǒng)夾心墻板的連接構(gòu)件造成熱橋的影響，采用從國(guó)外引進(jìn)的非金屬連接件，主要材料為玻璃纖維素，該連接件平均的抗拉強(qiáng)度達(dá)到800MPa，導(dǎo)熱系數(shù)為0.06W/m.K。

該外墻板已經(jīng)過國(guó)家建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心檢驗(yàn)，墻體熱阻1.7m2·K/W，傳熱系數(shù)0.54W/（m2·K）。其熱工性能非常優(yōu)越。

設(shè)計(jì)采用的LG塑鋼中空玻璃平開窗，其熱工性能和氣密性指標(biāo)也超過了規(guī)范的要求。樓體采用設(shè)置鋼副框的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造方案，主要是考慮更換外窗的需要。

本工程主要的結(jié)構(gòu)出挑構(gòu)件是室外陽(yáng)臺(tái)，設(shè)計(jì)對(duì)該熱橋部位采取保溫措施，使其最小傳熱阻大于限值（0.495m2·K/W）。

1.2.3 外裝體系特點(diǎn) 設(shè)計(jì)外立面裝修采用在預(yù)制構(gòu)件上刷涂料。優(yōu)點(diǎn)：顏色可選種類多；維修較便利；造價(jià)較低。缺點(diǎn)：在吊裝完構(gòu)件尚需刷涂料，費(fèi)工，工業(yè)化程度較低。

1.2.4 防水體系特點(diǎn) 外墻板縫采用聚氨酯防水密封膠防水。墻板內(nèi)側(cè)由于梁柱構(gòu)件的阻隔而無(wú)法用密封膠封閉。實(shí)際起作用的只有一道材料防水。在保溫層內(nèi)側(cè)增加一道氯丁橡膠壓條（實(shí)際上是氣密條），由此形成一個(gè)等壓腔，實(shí)現(xiàn)構(gòu)造防水。

板縫用聚氨酯發(fā)泡劑充滿，聚氨酯發(fā)泡劑有很好的防水作用。同時(shí)，聚氨酯發(fā)泡劑可以防止層間漏水。

1.3 工程實(shí)踐的主要成果

①預(yù)制外墻板效果好，預(yù)制陽(yáng)臺(tái)樓梯等構(gòu)件體現(xiàn)其優(yōu)勢(shì)；

②由于預(yù)制尺寸比較精確，門窗等安裝非常方便準(zhǔn)確，可以省去門窗副框的安裝，門窗滲水問題基本得到解決；

③施工速度快，在初期并沒有明顯體現(xiàn)出來，但在后期施工凸顯其優(yōu)勢(shì)，同比早開工一個(gè)月的其他工程更顯示出其速度優(yōu)勢(shì)；

④在人工、節(jié)能、環(huán)保方面初步體現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)。

1.4 改進(jìn)方向

1.4.1 加強(qiáng)施工組織及技術(shù)培訓(xùn) 在主體施工前，要加強(qiáng)施工組織及技術(shù)培訓(xùn)，完善以下方面：必要的施工技能培訓(xùn)，增加專門的吊裝工人，進(jìn)行專門培訓(xùn)；專門的大型構(gòu)件運(yùn)輸車輛方案（考慮預(yù)制構(gòu)件等高度）；專門的吊裝工具的設(shè)計(jì)；專門構(gòu)件堆放方案，專用構(gòu)件堆放工具的制作；專用的塔吊方案，同時(shí)結(jié)合墻板設(shè)計(jì)優(yōu)化成本。

1.4.2 進(jìn)行內(nèi)保溫技術(shù)研究 本工程采用夾心保溫板，由于外墻厚重，保溫層不連續(xù)，使保溫效果受到影響。擬采用聚氨酯噴涂?jī)?nèi)保溫做法。該方法的優(yōu)點(diǎn)是使外墻板減薄，保溫層可以連續(xù)。使用聚氨酯噴涂?jī)?nèi)保溫做法需要注意的是如何解決內(nèi)保溫的冷橋部位以及保溫材料的防火性能。

1.4.3 進(jìn)行外檐效果研究 本工程采用外飾面刷涂料做法，外立面不能一次成型，預(yù)制效率低，施工程序復(fù)雜。如采取了聚氨酯內(nèi)保溫做法，降低了外墻板自重，可以預(yù)制外飾面一次成型，預(yù)制混凝土效果做飾面（住宅立面可能加以裝飾與設(shè)計(jì)）。需注意立面處理中的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)因素。

1.4.4 進(jìn)行細(xì)節(jié)的改進(jìn)與優(yōu)化 需要對(duì)門窗、電線套管問題進(jìn)行細(xì)節(jié)的改進(jìn)與優(yōu)化。本工程在預(yù)制墻時(shí)預(yù)埋副框用以矯正門窗尺寸不準(zhǔn)。這樣可以使門窗尺寸非常規(guī)整，相同窗洞內(nèi)窗子采光面積也會(huì)較大。需注意門窗的成品保護(hù)等問題。在設(shè)計(jì)時(shí)相對(duì)減小窗洞尺寸，以加大采光，也可節(jié)省成本。

此外，本工程工業(yè)化電管設(shè)計(jì)使用KBG套接扣壓式薄壁鋼導(dǎo)管，在一結(jié)構(gòu)樓板預(yù)埋階段施用中，同比傳統(tǒng)的PVC塑料電線管費(fèi)工、費(fèi)時(shí)、增加投資成本，并增加施工時(shí)間。從而影響土建下一步工藝進(jìn)度，對(duì)工程進(jìn)度造成一定的影響。

1.4.5 成本的控制與優(yōu)化 由于外墻拆分不夠理想，結(jié)果是同一層沒有一塊墻板相同，模具費(fèi)用也大大增加。設(shè)計(jì)中注意減少外墻板種類，進(jìn)行細(xì)部?jī)?yōu)化。

2 工程實(shí)踐中的相關(guān)課題研究

在進(jìn)行本工程的工業(yè)化施工過程中，還進(jìn)行了如下的課題研究：

2.1 主框預(yù)埋實(shí)驗(yàn)

2.1.1 目的 為解決窗框與窗洞口的密封，不設(shè)副框，將塑鋼窗框直接埋設(shè)于預(yù)制墻板上。試驗(yàn)用的塑鋼窗框由LG新型建材提供，窗框的外部尺寸為（寬×高×厚）600mm×800mm×60mm。

2.1.2 試驗(yàn)內(nèi)容 窗框在墻板模內(nèi)的定位與固定；窗模的結(jié)構(gòu)構(gòu)造，如何支拆；如何保證在墻板混凝土澆筑中不被污染；若被水泥漿粘上，能否清理？塑鋼窗框在墻板蒸養(yǎng)中是否變形或變色？窗框埋設(shè)于墻板的結(jié)合狀況。

2.1.3 實(shí)驗(yàn)操作 窗框的四周埋進(jìn)墻板洞口為25mm，窗框在墻板厚度方向距外立面為40mm，距內(nèi)立面為110mm。窗框通過周邊固定的鋼片與墻板的內(nèi)層混凝土連接。

2.1.4 試驗(yàn)結(jié)果 ①塑鋼窗框在墻板中定位可以保證，偏差不超過2mm，窗框與墻板混凝土的結(jié)合也較好。

②在墻板蒸養(yǎng)溫度控制較低的情況下（不高于50℃）塑鋼窗基本不變形。但墻板養(yǎng)護(hù)周期增長(zhǎng)，影響模板周轉(zhuǎn)。蒸養(yǎng)溫度高于60℃或70℃時(shí)，塑鋼窗是否變形還需通過試驗(yàn)。

③窗框的保護(hù)貼膜，必須尋找一種在蒸養(yǎng)溫度下不轉(zhuǎn)移的薄膜，否則粘膠很難清除。

④直接預(yù)埋于墻板內(nèi)的窗框，經(jīng)蒸養(yǎng)后表面光澤和顏色與原來有所變化。

⑤帶有窗框的墻板在制作、運(yùn)輸和安裝過程中如何加強(qiáng)保護(hù)，需有一套有效措施，否則，窗框稍有損壞，此塊墻板只能報(bào)廢。另外，住戶在使用中出現(xiàn)窗框損壞，將很難更換。

2.2 外墻淋水試驗(yàn)

2.2.1 方案 外墻密封膠處淋水方案與外窗密封淋水試驗(yàn)基本相同，按照我國(guó)住宅工程質(zhì)量分戶驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)對(duì)外窗淋水驗(yàn)收方案進(jìn)行驗(yàn)收，對(duì)于外墻密封膠部位采用淋水方案。

監(jiān)理進(jìn)行了全程監(jiān)控，并出具旁站記錄，施工單位進(jìn)行了質(zhì)量報(bào)驗(yàn)。

2.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 試驗(yàn)效果為全部合格，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)外觀效果及與墻體連接密實(shí)情況，效果較好。

2.3 實(shí)驗(yàn)樓陽(yáng)臺(tái)荷載實(shí)驗(yàn)

①測(cè)試內(nèi)容：觀測(cè)陽(yáng)臺(tái)在分級(jí)荷載作用下的變形、裂縫及開裂荷載。

②測(cè)試結(jié)論：在設(shè)計(jì)單位給定荷載作用下，陽(yáng)臺(tái)外側(cè)中點(diǎn)最大變形為0.57mm，未出現(xiàn)裂縫及開裂，陽(yáng)臺(tái)處于安全狀態(tài)，滿足設(shè)計(jì)使用要求。

2.4 彩色混凝土研究報(bào)告

2.4.1 預(yù)制彩色混凝土外墻板的優(yōu)點(diǎn) 可將圍護(hù)、保溫，外裝飾三種功能合一；工業(yè)化程度非常高，無(wú)需在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行涂料粉刷；外墻板在工廠預(yù)制，可以保證質(zhì)量，避免了由于現(xiàn)場(chǎng)施工條件所限造成的施工質(zhì)量問題。

預(yù)制彩色混凝土外墻板在歐洲等地應(yīng)用非常廣泛。

2.4.2 色彩 根據(jù)所摻加的顏色骨料不同，可以預(yù)制各種顏色的預(yù)制板，當(dāng)然色彩變化不宜過多，宜控制在3種以內(nèi)。

2.4.3 彩色混凝土外觀可以有多種質(zhì)感效果 素面及拋光效果；暴露骨料效果；噴砂效果（工藝較簡(jiǎn)單，效果好，建議采用）；酸蝕效果；機(jī)械加工效果（需進(jìn)行機(jī)械人工二次加工，多用在公建，不推薦住宅使用）；預(yù)制線條效果；雕塑效果；瓷磚反打。

3 結(jié)論

住宅工業(yè)化尚處在探索階段，需要不斷的實(shí)踐和完善才能形成合理、有效的體系。隨著我國(guó)建筑業(yè)體制改革的深化、技術(shù)水平的提高、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累，我國(guó)的住宅工業(yè)化必將逐步得到有效實(shí)施，建筑業(yè)現(xiàn)代化的水平必將得到有力的推進(jìn)?！?/p>