浅谈装配式混凝土建筑的优劣势

发布日期:2023-09-13 来源:党的建设

  近年来,随着国务院的大力强推、地方政府政策的相继出台,装配式建筑逐渐进入人们的视野。慢慢的变多的建筑设计企业、施工公司、设计院开始投身装配式建筑的事业。然而,装配式建筑是不是“人人”都可以做?从事装配式建筑的目的和愿景是什么?装配式建筑存在哪些优缺点?本人根据两年的装配式建筑工作经验,尝试做浅显的分析。文章的侧重点在装配式建筑的优缺点,如有不恰当之处欢迎指正。

  国家为何要强推装配式建筑,此文不做过多推测,最高领导人的决策自然有其道理。此处只表达一点,自己觉得国家之所以强推装配式建筑最主要的目的是改善环境。话说回来,既然有了国家的大力推崇以及有关政策扶持,可想而知未来装配式建筑的市场占有率有多大,甚至国家规定特定的新开发项目一定要采用装配式的建设模式。若能捷足先登,在装配式建筑产业立足脚跟,必将在“千万亿”装配式建筑的宏伟蓝图里占足市场占有率;同时若能做大、做强、做精装配式建筑,将会带来极大的品牌效益;若能形成成熟的装配式建筑管理模式及体制,将会带来较大的管理效益。

  一句话总结:装配式建筑发展的新趋势、市场占有率、国家政策带来的直接经济效益、以及企业创造的品牌效益、管理效益是吸引企业从事装配式建筑的主要原因。

  目前各地出台的装配式建筑主要扶持政策有:奖励建筑面积、预售节点提前、报建绿色通道、工程评优第一先考虑、小业主购房补贴等等。对于建筑设计企业来说,无疑奖励建筑面积吸引力最大。如深圳市政府已出台明文政策,通过提高容积率来奖励建筑面积(奖励最高不超过3%容积率、以及5000㎡),试想,对于房价动辄超过10万/㎡的深圳来说,5000㎡将带来的直接经济回报就超过五亿。

  对比传统建筑,装配式建筑有个明显的优势,就是大量减少现场湿作业、降低扬尘、减少废水、废气、固体垃圾的排放,以及改善实施工程人员的作业环境。

  注意是大面(即构件)质量,因为预制工厂将“空间上的”、“竖向的”构件(墙、柱、梯、梁、板等)搬至工厂放在“平面上”(生产台模及流水线)进行生产,减少了模板支撑体系及模板竖向加固工序、大幅度的降低操作难度,基本杜绝了涨模、漏浆、蜂窝麻面等混凝土质量通病,更能大幅度提升构件的精度。在此基础上若能采用钢模、铝模进行生产,则平整度、垂直度偏差可完全控制在2-3mm内。

  因构件生产精度高,后期可免除抹灰及砂浆找平、直接在构件表面上进行饰面层施工,从而缩短装饰装修阶段的工期。

  1)、前期投入大、效益低。想要做强装配式建筑,就要有自己的预制工厂,因此撒网布局、投资建厂必不可少,同时工程开工初期即要生产大量构件,对资金要求高。

  2)、成本高、单价低。通过成本测算,预先制作的构件成本相对现浇构件偏高,但单价往往偏低,此问题对实施工程单位较为不利。同时目前装配式建筑的设计单价较传统建筑单价亦未有所增加。在设计单价不变、传统设计院已经具备成熟传统建筑规划设计团队及力量的情况下,其从事装配式建筑规划设计的驱动力不足。此为前文所述设计方资源稀缺的根本原因。因此个人觉得政府在研究政策时不能只对开发商进行“扶持”、整个工程建设项目建设的所有参与方均应周全顾及。

  3)、预制工厂辐射范围有限。正常的情况下,一个预制工厂的“经济”辐射范围不超过150km,一旦超过此范围,构件的物流成本将急剧上升。因此,想要扩大布局,必须增建厂房。

  装配式建筑比较适宜采用epc(工程总承包)的模式进行建设。故在市场上设计资源稀缺的情况下,一些专注于建筑产业现代化的企业往往倾向于建立自己的设计企业或团队。

  在装配式建筑建设的所有的环节中,设计是中心。一个装配式建筑是否取得成功特别大程度上取决于设计是否成功。对比传统建筑规划设计,装配式建筑项目的设计需要提前介入。装配式建筑在规划设计、建筑方案设计、施工图设计完成后新增了一项工艺设计(构件拆分及节点设计等)。设计师在工艺设计时需在预制工厂技术人员、施工装配技术人员的协助下完成,同时需要提前与塔吊公司、外架单位、土建劳务公司等沟通关于构件结构预埋、模板支撑及加固方式等事宜。

  然而,很多设计师往往在此环节上做的不到位(未提前介入与有关人员及单位沟通,或沟通不顺畅),由于其构件生产经验、施工装配经验的不足,导致设计成果往往只考虑建筑的结构安全、使用功能,而忽略了经济性和可操作性。例如:由于设计的不标准化导致生产模具、物料使用率低、周转次数少而造成构件制造成本的增加;由于设计的不可操作性使得现场模板无法安装和加固,造成现场“边做边改”、“做做停停”、“不断返工”的现象,因此导致质量不能保证、工期失控。

  1)、一味追求装配率,所有内墙及外围护体系均设计成钢筋混凝土结构物件,导致建筑整体刚度大,房间回音过大;

  装配式建筑工艺设计的具体方案一般会用“竖向预制、水平叠合、节点现浇”的模式。如前文所述装配式建筑能提高建筑“大面”质量,但往往很难保证现浇节点的质量,装配式建筑常见的质量通病主要出现在节点上。目前很多装配式建筑质量上的问题尚无较好的解决办法。

  1)、预制“三明治”外墙板存水、渗水问题。目前预制外墙板为满足减重、保温的功能,通常在外墙内嵌入挤塑板(XPS)、聚苯板(EPS),此类材料具备较强的存水功能,在构件预制浇筑、现场节点现浇等过程均可能会引起水渗入储存、后期慢慢蒸发外渗,导致墙面出现渗水或潮湿现象。

  2)、外墙胶耐久性、耐候性问题。目前预制外墙节点(竖向、横向)一般会用打胶工艺,使用的胶水为建筑耐候密封胶,市场上常见的如西卡、安泰等品牌,其理论使用的时间不超过30年。而外墙胶一旦失效,我能想到的处理方法唯有全部凿除后重新施胶水。

  3)、施工冷缝问题。所有预制构件与现浇混凝土交接界面均能够理解为施工缝。施工缝处由于干、湿混凝土结合性不足,加上浇筑过程设备、操作人员的荷载扰动,通常导致结合部位出现冷缝、开裂、渗漏的问题。目前常见的办法是将构件与现浇混凝土交界面全部做成粗糙面,此方法在叠合梁、预制外墙的节点也许奏效,但在叠合板上很难完全解决问题。叠合板在预制层和现浇层之间能够理解为一个大面积的施工缝,当施工缝由“线”上升至“面”后,单纯的粗糙面措施难以杜绝冷缝的产生。是不是能够研发一种新型材料(干、湿混凝土界面粘合剂、或混凝土添加剂等)?我认为这个可以作为新材料研究的一个课题和方向。

  4)、钢筋套筒连接节点无法实体检测。目前竖向构件(预制框架柱、剪力墙)的连接节点一般会用钢筋套筒灌浆连接技术(参考规范《钢筋连接用灌浆套筒JG/T398-2012》、《钢筋连接用套筒灌浆料JG/T408-2013》)。通过钢筋等强度代换减少一半的纵向主筋,在节点部位只取一半的主筋进行套筒灌浆连接。此工艺最大的问题是只能进行工艺送检(在实验室用钢筋、套筒、灌浆料制作连接接头后送检),而没有办法进行现场实体检验测试,从而无法检验节点连接质量。

  5)、钢筋绑扎问题。装配式建筑很多节点上钢筋较多较密(如外墙节点上有现浇构件竖向主筋、横向箍筋、预先制作的构件水平锚入筋等),不仅钢筋绑扎效率低,更造成施工现场出现大量反复弯折钢筋的现象(小直径钢筋被冷弯、大直径钢筋被热弯),导致钢筋间距没办法保证、受力性能下降。

  2)、由于预制构件重量较大,构件运输、二次转运、吊装过程中均存在比较大风险;

  3)、构件预埋吊点是否安装牢靠,起重吊爪、钢丝绳是否能承受构件重量等均为装配式建筑重要安全控制点;

  4)、目前长期从事并经过系统培训的吊装工人不多,人的因素造成的安全风险隐患增加;

  5)、装配式建筑叠合板的预制层相当于传统建筑的楼板底模,但由于其为混凝土结构,不能像传统建筑一样,底模与支撑体系通过模板、木枋、铁钉、压脚板等形成一个有效的整体。叠合板就像平放在支撑体系顶部一样,因此侧移隐患大;

  6)、装配式建筑施工流程一般最早开始外墙板的吊装,而在外墙吊装时外架尚未搭设至操作层顶、临边防护尚未到位,此时吊装过程无疑风险更大;

  7)、目前竖向构件往往采用斜支撑将墙板与楼板连接,以作临时支撑。但由于外墙吊装较早,楼板混凝土强度尚未达到设计强度,斜支撑在楼板处的拉结点不可靠。若等楼板混凝土达到设计强度再来吊装外墙,则与施工进度产生冲突;若在预制层预埋拉结点,则又会造成人力成本增加、预埋拉结点定位不准确、不能灵活调整等问题。

  前文通篇似乎描述装配式建筑缺点的篇幅远大于优势的篇幅。自己觉得目前装配式建筑的缺点确实很突出,但其优点仅“奖励建筑面积”一条就有充足的吸引力和驱动力,再加上国家和政府的扶持,我相信装配式建筑一定是有前景的。

  1)、在对装配式建筑的方方面面作深入调查后,在结合公司自身真实的情况决定要不要从事装配式建筑事业,何时开始装配式建筑事业;

  2)、公司需要具备雄厚的资金实力,前期不要过分看重收益和回报,装配式建筑的效益在将来;

  3)、尽量采用epc的建设方式,建立设计、生产、运输、采购、装配管理团队以及成熟顺畅的沟通机制,特别是要有自己的设计院或团队,将设计这一关键环节掌握在自己的手中;

  4)、不要过分追求装配率、预制率。大多数新兴行业的发展都是循循渐进的,很难一步到位。国家对于装配式建筑的发展目标都是分阶段实现的,企业目标不能凌驾于国家目标之上;

  5)、在人才教育培训、材料研发、工艺研发等舍得投入成本,研究成果应及时普及并应用到实体工程上。

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