裝配式建筑推廣應用中存在的幾個問題探討

黎引 章一萍 唐麗娜

裝配式建筑是解決我國傳統(tǒng)建筑業(yè)高污染、高耗能、低效率、勞動力需求大等問題的重要手段，是推進建筑業(yè)轉型升級、高質量發(fā)展的重要舉措。因此，在國家“大力發(fā)展裝配式建筑、推進建筑工業(yè)化、住宅產業(yè)化”的產業(yè)政策導向下，裝配式建筑從2014年以來，在全國各地逐步大規(guī)模推廣應用。文章基于工程應用實踐，從結構體系、墻板體系、樓板體系三個方面出發(fā)，分析總結了目前裝配式建筑應用存在的難點和痛點，探討了下一步研究與改進思路。

裝配式建筑; 裝配式結構; 隔墻板; 外墻板; 疊合樓板

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[定稿日期]2021-10-08

[作者簡介]黎引（1987～），男，本科，工程師，從事建筑工程設計與項目管理工作。

裝配式建筑是解決我國傳統(tǒng)建筑業(yè)高污染、高耗能、低效率、勞動力需求大等問題的重要手段，是推進建筑業(yè)轉型升級、高質量發(fā)展的重要舉措。因此，從2013年以來，國家將“大力發(fā)展裝配式建筑、推進建筑工業(yè)化、住宅產業(yè)化”作為建筑產業(yè)重點任務，裝配式建筑在全國各地逐步大規(guī)模推廣應用。僅2020年，全國新開工裝配式建筑共計6.3×108 m2，較2019年增長50 %，占新建建筑面積的比例約為20.5 %[1]。2019年以來，四川省相繼發(fā)布《關于推動四川建筑業(yè)高質量發(fā)展的實施意見》（川辦發(fā)〔2019〕54號）、《提升裝配式建筑發(fā)展質量五年行動方案的通知》（川建建發(fā)〔2021〕110號），明確提出：加強科技創(chuàng)新，進一步提升裝配式建筑發(fā)展水平和質量;到2025年，全省新開工裝配式建筑占新建建筑40 %，裝配式建筑單體建筑裝配率不低于50 %。

隨著國家和地方不斷地加大裝配式建筑的發(fā)展力度、提高裝配式建筑的裝配率，要保證“十四五”期間裝配式建筑的高質量發(fā)展，目前急需結合工程實踐，梳理總結目前裝配式建筑推廣應用存在難點與痛點，深度剖析其存在的原因，為下一步研究與突破提供依據和指明方向。

因此，本文基于工程應用實踐，擬從裝配式建筑結構體系、墻板體系、樓板體系三個方面出發(fā)，分析總結了目前裝配式建筑推廣應用存在的難點與痛點，擬為下一步研究與改進提供思路。

1 裝配式結構存在的問題

目前，我國常用的裝配式結構體系，包括裝配式混凝土結構體系、裝配式鋼結構體系兩大類。其中，裝配式混凝土結構主要包括裝配式框架結構、裝配式剪力墻結構、裝配式框架-剪力墻結構;而在高層建筑中多采用裝配式剪力墻結構體系為主，包括實心剪力墻結構體系和疊合剪力墻結構體系。裝配式鋼結構主要包括裝配式普通鋼結構和裝配式薄壁輕鋼結構體系。

1.1 裝配式混凝土結構

對于裝配混凝土結構而言，由于采用鋼筋和混凝土的兩種材料構成，其勢必會存在預制構件自重大、鋼筋連接數量多，生產施工效率低，生產施工難度大、生產施工質量難以保證等系列問題。如圖1所示，在裝配式混凝土框架結構的梁柱節(jié)點連接處，由于梁柱節(jié)點區(qū)縱橫交錯鋼筋、上下連接鋼筋及核心區(qū)箍筋等眾多，勢必導致構件安裝困難，后澆混凝土質量難以保證。

又如圖2所示，傳統(tǒng)實心預制剪力墻自重大且三面需要預留胡子筋與相鄰構件裝配連接，而目前均實行的“先整體設計、后拆分、再生產”的定制工作化，產品標準化、系列化程度低，即使相同墻板尺寸，不同配筋，因此生產模具需根據鋼筋布置開洞，模具重復使用率低，生產效率低;同時，實心剪力墻采用套筒灌漿連接，連接的鋼筋眾多、連接精確度要求極高，實際工程中多出現上、下鋼筋定位不準確、定位難的情況，施工質量難以保證。

針對傳統(tǒng)實心預制剪力墻自重大、三面預留胡子筋采用套筒灌漿連接的難點與痛點，以美好建筑裝配科技有限公司和三一筑工科技有限公司為代表企業(yè)，近年來也開始推廣應用疊合剪力墻結構體系[2]，如圖3所示，其在剪力墻中部現澆疊合層采用插筋連接，但是當剪力墻厚度不大于200 mm，由于中間現澆疊合層厚度不超過100 mm，而疊合剪力墻在上下、左右鋼筋連接的錨固公共區(qū)域最高可能存在六層鋼筋排布，其也存在施工安裝困難，施工質量難以保障的問題;此外還存在現澆混凝土過程中，疊合剪力墻預制面板爆裂等問題。

1.2 裝配式鋼結構

裝配式鋼結由于其由單一材料構成，較裝配式混凝土結構，其存在自重輕、連接構造簡單的優(yōu)勢。但是，按照國家現行標準規(guī)定，裝配式鋼結構的防腐蝕設計年限最多為15 a[3]，在建筑設計使用壽命為50 a甚至為100 a的情況下，如何做好后期的防腐維護保養(yǎng)工作這是一大難題，特別是在居住建筑中，后期使用者二次裝修對裝配式鋼結構防腐體系的破壞，使用過程中，再次對裝修系統(tǒng)內部裝配式鋼結構的防腐性能檢查與維護都是問題。

此外，對于裝配式薄壁輕鋼結構體系，其為采用間距為300～600 mm的之間的薄壁輕鋼構件或桁架排布組成的墻體板式承重體系[4]，如圖4所示。其僅適用于多層和低層房屋，且其存在結構構件和連接數量眾多，結構傳力路徑不明確，建筑門窗洞口設置位置和尺寸大小受限，且連接構造復雜等系列問題。

2 裝配式墻板存在的問題

2.1 隔墻板

目前，國內市場上的輕質隔墻條板包括：蒸壓加氣混凝土板、灰渣混凝土空心條板、聚苯顆粒水泥夾芯復合條板、植物纖維空心復合條板、石膏空心條板等十余種，產品性能各異。大量工程應用表明，由于現有的輕質隔墻條板產品儲存干燥的時間不足，安裝就位后干燥收縮效明顯，加之連接構造的不合理、以及施工方法與施工工序的不恰當，導致目前裝配式建筑隔墻普遍存在開裂問題;甚至部分條板表面強度低、材料耐候性差、穩(wěn)定性差，墻板生產安裝過程易缺零掉角，使用過程中出現墻體粉化等安全問題;除此之外，在實際工程中常存在設備管線集中布置且密集處，存在墻板整體被橫向切斷現象，嚴重影響墻板的安全性，如圖5所示。

此外，目前還存在輕質隔墻條板相關的國家現行產品標準、技術標準以及圖集等落后、匹配度差、沖突等情況，亟待結合相關標準進行修訂[5-6]。以蒸壓加氣混凝土板為例，現行GB 15762-2020《蒸壓加氣混凝土板》[7]和T/CECS 553-2018《蒸壓加氣混凝土墻板應用技術規(guī)程》[8]對僅針對蒸壓加氣混凝土材料的強度做了相關規(guī)定，并未與JGT 169-2016《建筑隔墻用輕質條板通用技術要求》[9]一致，將墻板作為一個整體，規(guī)定墻板的抗壓強度、抗彎破壞荷載、抗沖擊強度、隔聲量、耐火極限等物理性能參數指標，導致設計、選材依據不充分;并且GB 15762-2020《蒸壓加氣混凝土板》和T/CECS 553-2018《蒸壓加氣混凝土墻板應用技術規(guī)程》中規(guī)定蒸壓加氣混凝土不低于A2.5級，其A2.5、A3.5級的抗壓強度小于JGT 169-2016《建筑隔墻用輕質條板通用技術要求》要求的4 MPa，這勢必導致蒸壓加氣混凝土板強度不夠，在實際生產、運輸、安裝過程中，在較小的外力作用下，就會出現板面破壞、缺棱掉角的情況。

2.2 外墻板

裝配式外墻板主要包括裝配式條板構成的外墻和大開間整體裝配式外墻板。對于條板構成的外墻板，由于拼縫較多，拼縫處的防水、防裂構造措施處理困難。對于大開間的整體裝配式外墻板多為保溫結構一體化墻板，主要包括組合墻板、部分組合墻板和非組合墻板三類，雖然國家現行標準JGJ/T 458-2018《預制混凝土外掛墻板應用技術標準》[10]對三種墻板的預制面板厚度等構造作了詳細規(guī)定，但是缺乏針對組合墻板、部分組合墻板的具體極限承載力設計方法與設計公式，也缺乏正常使用極限狀態(tài)的位移變形等計算方法與計算公式，造成設計無據可依。

此外，外墻板之間存在大量的拼縫，具有防水的先天性弱點，一旦拼縫處理不當，極易成為水流滲透通道;加之裝配式建筑一般采用柔性抗震設計，外墻板常被設計成可在一定范圍為內活動，這種設計更是增加了裝配式墻體拼縫的防水難度，故目前，裝配式建筑墻體在使用過程面臨滲水難題。目前，工程中多采用密封膠作為外墻板縫防水的第一道防線，但市場上存在的建筑用密封膠包含硅酮密封膠、聚氨酯密封膠、聚硫密封膠、改性硅烷等不同種類，每種密封膠的性能不同，適用范圍也不盡相同，設計施工方法也不同;而不同使用環(huán)境、不同建筑功能需求的又要求密封膠滿足不同的粘結性、相容性、抗位移能力、耐候性、可涂裝性、耐污染性等多種不同性能指標;這勢必導致裝配式建筑設計建造過程中面臨建筑密封膠材料選擇困難、選擇不當、設計施工不當，進而導致目前外墻板拼縫處密封膠脫落、密封膠老化失效、拼縫處表面開裂、拼縫處滲水等諸多普遍問題，如圖6所示。

3 疊合樓板存在的問題

目前，工程中廣泛推廣應用的是預制鋼筋桁架疊合樓板（簡稱：疊合板），如圖7所示。理論上，由于疊合板底板在預制廠批量生產，不但生產效率高、產品質量好，而且現場施工時可以節(jié)省腳手架和模板，能夠減少樓蓋施工的人工和作業(yè)用具，降低了勞動強度，具有施工速度快、工程造價低的優(yōu)勢。然而，工程實際考察調研發(fā)現，疊合板的優(yōu)勢在工程應用不僅沒有良好發(fā)揮，甚至相對于傳統(tǒng)現澆樓板還存在施工難度大、施工周期長、造價成本高等系列難題。如圖7所示，實際工程中，疊合板設計多為四面出筋的雙向疊合板，現場安裝時，預制底板的胡子筋與梁、柱、墻的鋼筋需要避讓，增加施工難度，降低施工效率;為了規(guī)避胡子筋在施工安裝過程中與梁、柱、墻的鋼筋碰撞，工程中樓板吊裝之前，往往工人先把胡子筋進行逐根彎折，安裝就位之后，工人再把彎折的胡子筋逐根彎折復位，從而導致用工量增加、鋼筋力學性能受損、樓板混凝土局部破壞等問題。

4 下一步研究與改進方向

針對以上存在問題，為了推動我國的裝配式建筑高質量發(fā)展，應該以解決工程應用實際痛點，提升行業(yè)的整體服務水平為出發(fā)點，加強科技創(chuàng)新，解決關鍵技術難題，突破技術瓶頸;加強修訂和完善相關成套產品標準、工程應用技術標準，為設計、生產、施工提供充足依據;加大全產業(yè)鏈的產業(yè)工人的培訓，提升行業(yè)整體的設計、生產、施工服務能力。其中，科技創(chuàng)新和標準制定的具體措施如下：

（1）針對結構體系存在的問題：可致力于新型建筑結構材料的研發(fā)，開發(fā)具有綠色環(huán)保、輕質高強、防腐性好、連接構造簡單等優(yōu)異特性的新型單一結構復合材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)鋼筋混凝土材料、鋼材，保證建筑結構性能的同時，也簡化設計、生產、施工工序和難度，帶動整個建筑產業(yè)突破性發(fā)展;同時，可致力于開發(fā)新型結構體系，解決目前裝配式混凝土結構存在的連接構造復雜的難題。

（2）針對隔墻板存在的問題：可致力于現有隔墻板產品及其連接構造的改性研究，提高其安全性和防裂性能;同時考慮隔墻板的抗震防裂性能需求，修訂相關產品標準、工程應用技術標準，解決目前各標準不統(tǒng)一、產品力學性能指標不滿足抗震性能需求和建筑使用功能需求等問題。

（3）針對外墻板存在的問題：研究、修訂完善國家現行技術標準，明確規(guī)定組合墻板、部分組合墻板設計方法和設計公式，為工程設計提供依據。同時，制定裝配式建筑密封膠選用指南，解決裝配式建筑設計建造過程中面臨建筑密封膠材料選擇困難、選擇不當、設計施工不當。

（4）針對疊合樓板存在的問題：一是改進設計理念，將疊合板多設計為大面積單向板，充分發(fā)揮疊合板的優(yōu)勢，減少疊合板的胡子筋連接構造;二是研究開發(fā)新型疊合樓板新型連接構造方式，規(guī)避胡子筋連接帶來的弊端;或者開發(fā)新型性能優(yōu)異，連接構造簡單的預制樓板。

參考文獻

[1] 《住房和城鄉(xiāng)建設部標準定額司關于2020年度全國裝配式建筑發(fā)展情況的通報》，建司局函標〔2021〕33號.

[2] GB/T51231-2016 裝配式混凝土建筑技術標準[S].

[3] JGJ/T251-2011 建筑鋼結構防腐蝕技術規(guī)程[S].

[4] JGJ 383-2016 輕鋼輕混凝土結構技術規(guī)程[S].

[5] 肖永華，周練，唐麗娜， 等.建筑輕質條板隔墻推廣應用中存在的幾個問題探討[J].四川建筑，2019，39（4）：47-54.

[6] 周練，章一萍，唐麗娜.建筑隔墻用輕質條板及其連接件的抗震設計探討[J].四川建筑科學研究，2020，46（3）：23-28.

[7] GB15762-2020 蒸壓加氣混凝土板[S].

[8] T/CECS553-2018 蒸壓加氣混凝土墻板應用技術規(guī)程[S].

[9] G/T169-2016 建筑隔墻用輕質條板通用技術要求[S].

[10] JGJ/T458-2018 預制混凝土外掛墻板應用技術標準[S].

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