建筑工业化和施工工艺

目录CONTENTS①工业化简述②装配式结构③施工+质控第一部分工业化简述国外发展情况国内发展情况与传统建筑的区别近现代预制建筑有四个阶段：1）19世纪是第一个预制装配建筑高潮代表作：水晶宫、满足移民需要的预制木屋、预制铁屋等2）20世纪初是第二个预制装配建筑高潮代表作：木制嵌入式墙板单元住宅建造体系；斯图加特住宅展览会；法国Mopin多层公寓体系等3）二战后是建筑工业化真正的发展阶段：钢、幕墙、PC预制、各种体系4）七十年代以后，国外建筑工业化进入新的阶段：1）预制与现浇相结合的体系取得优势2）从专用体系向通用体系发展1.1国外发展情况美国钢+PC挂板组合结构，装配式框架+预应力双T板车库体系；各种工业化小住宅新加坡预制剪力墙+灌浆套筒香港PC外墙挂板+标准化定型化日本预制框架+灌浆套筒芬兰全预制装配板式+弱连接发端于工业革命，二战后大规模创立和推广。70年代后，各国各地区基于不同的自然和人文条件及特点，选择了不同的发展道路与方式。5of5北京市建筑设计研究院有限公司BEIJINGINSTITUTEOFARCHITECTURALDESIGN美国洛杉矶某装配式住宅：框架结构，细柱厚板，外墙为预制墙板6of6北京市建筑设计研究院有限公司BEIJINGINSTITUTEOFARCHITECTURALDESIGN美国某装配式住宅：板式结构建造过程瑞典开发了大型混凝土预制板的工业化体系，大力发展以通用部件为基础的通用体系。有人说：“瑞典也许是世界上工业化住宅最发达的国家”，他们的住宅预制构件达到了95%之多。瑞典建筑工业化特点：1）在完善的标准体系基础上发展通用部件；2）模数协调形成“瑞典工业标准”（SIS），实现了部品尺寸、对接尺寸的标准化与系列化。法国是世界上推行建筑工业化最早的国家之一。走过了一条以全装配式大板和工具式模板现浇工艺为标准的建筑工业化的道路。特点：一是以推广“构造体系”；二是推行构件生产与施工分离的原则，发展面向全行业的通用构配件的商品生产。法国巴黎28套公寓楼日本通过立法和认定制度大力推广住宅产业化：六七十年代出台的《建筑基准法》成为日本大规模推行产业化的节点。70年代设立了“工业化住宅质量管理优良工厂认定制度”，这一时期采用产业化方式生产的住宅占竣工住宅总数的10%左右。80年代中期设立了“工业化住宅性能认定制度”，采用产业化方式生产的住宅占竣工住宅总数的15%~20%，住宅质量和性能明显提高。到90年代采用产业化方式生产的住宅占竣工住宅总数的25%~28%。日本住宅产业化的重要成就之一是KSI体系住宅1）向长寿命居住和绿色住宅产业化方向发展2）从闭锁体系向开放体系发展3）从湿体系向干体系发展，现在又广泛采用现浇和预制装配相结合的体系4）从只强调结构预制向结构预制和内装系统化集成的方向发展5）更加强调信息化的管理6）更加与保障性基本住房需求建设结合国外此类住宅主要技术趋势20世纪50年代：开创（主要是前苏联技术）20世纪60~80年代：发展20世纪90年代：低潮传统装配式建筑存在问题：（1）建筑功能/使用功能：户型单一、渗漏、不保温、不节能，标准低、质量差（2）结构问题：抗震性能等（3）效率与成本：与现浇结构相比无优势21世纪10年代：恢复、发展、创新1.2国内发展情况近年来，我国多家科研单位、高校等对装配整体式混凝土结构技术进行了广泛的研究。随着研究的深入以及对国外先进技术、成熟经验的借鉴，装配整体式混凝土结构在我国多个省市得到了大力推广及应用。目前国家已编制了《装配整体式混凝土结构技术规程》JGJ1-2014，深圳、上海、辽宁、安徽、黑龙江等都已经编制了相应的地方规程。装配式建筑验收方式《装配式混凝土结构技术规程》装配式建筑验收方式《混凝土结构工程施工质量验收规程》1.3与传统建筑的区别技术体系工业化技术体系传统建筑体系品质高一般工业化方式的材质与PC结构在防水、防火、隔音、抗渗、抗震、防裂方面能做到更好，确保产品出厂品质。传统方式对工艺质量的管控较难，工人素质不一，手工作业品质监控难度高，容易出现渗水、开裂、空鼓等质量通病。工期快中等大部分构件部品在工厂流水线完成，不受天气影响。施工进度5天一层，水电安装与主体装修同步，进度大大提前。整体交付时间一般比传统快30%-50%。较成熟的施工队可以达到一次结构工程5天一层，但还需要砌砖、抹灰等二次结构。成本先高后低中等标准产品，统一设计，统一采购，大于10万平方米的建筑体量后，价格基本与传统方式持平。规划设计反复、材料选型采购不一；项目成本测算差距大，目标成本难以准确制定；施工过程设计变化多，签证过多，过程成本控制难度大。节能环保优差工地干净整洁，节水80%，节能70%，节时70%，节材20%，节地20%。安全事故基本无。浪费资源，材料耗费量大，扬尘起灰，建筑垃圾多，噪音大、污水多、安全事故多发。第二部分装配整体式结构定义及主要材料基本预制构件预制构件的连接预制构件的制作设计特点和种类2.1定义及主要材料•定义：由预制混凝土构件或部件通过各种可靠的方式进行连接，并与现场浇筑的混凝土形成整体的混凝土结构。•期望的效果：使装配式混凝土结构具有与现浇混凝土结构完全等同的整体性、稳定性和延性。•主要材料：钢筋、型钢、混凝土、连接材料等。钢筋型钢混凝土连接材料保温材料预埋件2.2装配式建筑的设计特点及种类同步、一体化的设计过程；一体化设计能做到专业间互为条件、互相制约，通过配合最大限度的实现建筑综合最优；土建设计室内设计施工组织设计部品设计同步设计建筑、结构、给排水、暖通、电气、燃气、节能、构件图栏杆、百叶、雨篷、空调位、门窗等与PC构件相连的部品施工组织方案包括构件生产、物流组织、现场组织等内容，对设计提出合理化要求与PC构件相连的预留洞口、管线、埋件等1）装配式建筑的设计特点设计的合理性、经济性受生产、运输、施工等环节的制约和影响；设计完成度提升，设计可控度提高；工业化建筑在设计阶段完成前，所有部品、构件的设计文件都已深化设计完成，设计还会对其多种样品、详细报价进行比较、选择。设计对工业化住宅项目的成本影响更加直接、重大；工业化项目的PC构件以设计图纸作为制作、生产依据，设计的合理性直接影响项目的成本；设计成果：土建、装修、各类装饰部品、PC构件等设计图纸；PC构件、装饰部品模具设计，制作生产；PC构件、装饰部品成品运输、现场堆放；装饰部品部件组装施工；PC构件现场吊装施工；2）装配式建筑的种类按结构体系分：装配式混凝土结构体系装配式框架体系装配式剪力墙体系装配式框架剪力墙体系装配板式体系外墙挂板体系……常见PC建筑的体系：外墙挂板体系：预制部件：外墙、叠合楼板，阳台，楼梯、叠合梁体系特点：竖向受力结构采用现浇，外墙挂板不参与受力，预制比例一般10%-50%，施工难度较低，成本较低，常配合大钢模施工。适用高度：高层，超高层适用建筑：保障房、商品房、办公建筑外墙挂板体系：外墙挂板体系：常见PC建筑的体系：装配式框架体系：预制部件：柱、叠合梁、外墙、叠合楼板，阳台，楼梯等；体系特点：工业化程度高，预制比例可达80％，内部空间自由度好，室内梁柱外露，施工难度较高，成本较高。适用高度：50米以下（7度）；适用建筑：公寓、办公、酒店、学校、工业厂房建筑等；预制柱常见PC建筑的体系装配式框架体系：图：华构住宅研发中心常见PC建筑的体系装配式框架体系：图：南京大地项目常见PC建筑的体系和特点：装配式剪力墙体系：预制部件：剪力墙、叠合楼板，楼梯、户隔墙等；体系特点：工业化程度高，房间空间完整，无梁柱外露，施工难度高，成本较高、可选择局部或全部预制，空间灵活度一般。适用高度：高层、超高层；适用建筑：商品房、保障房等常见PC建筑的体系装配式剪力墙体系：图：北京万科中粮项目常见PC建筑的体系和特点：装配式框架剪力墙体系：预制部件：柱（柱模板）、剪力墙、叠合楼板，阳台，楼梯、户隔墙等；体系特点：工业化程度高，施工难度高，成本较高，室内柱外露，内部空间自由度较好。适用高度：高层、超高层；适用建筑：商品房、保障房等常见PC建筑的案例：装配式框架剪力墙体系《装配式混凝土结构技术规程》2.3基本预制构件装配整体式结构的基本构件主要包括预制混凝土柱、预制混凝土梁、预制混凝土剪力墙、预制混凝土楼面板、预制混凝土楼梯、预制混凝土阳台、空调板、女儿墙、围护结构等。预制混凝土柱：预制混凝土实心柱、预制混凝土矩形柱壳。预制柱钢筋笼子预制柱预制混凝土梁：预制实心梁、预制叠合梁。预制实心柱预制叠合梁预制混凝土剪力墙：预制实心剪力墙、预制叠合剪力墙。预制实心剪力墙预制叠合剪力墙预制夹心保温剪力墙预制混凝土楼面板：预制混凝土叠合板、预制混凝土实心板、预制混凝、土空心板、预制混凝土双T板等。预制桁架钢筋混凝土叠合楼板预制桁架钢筋混凝土叠合楼板安装预制带肋底板混凝土叠合楼板安装过程预制混凝土空心板预制混凝土双T板预制混凝土楼梯：外观更美观，避免现场支模，节约工期，受力明确，安装后可做施工通道。预制混凝土安装预制混凝土楼梯预制混凝土阳台、空调板、女儿墙。预制混凝土阳台预制混凝土阳台吊装预制混凝土空调版预制混凝土女儿墙预制混凝土围护构件：外围护墙、预制内隔墙。预制混凝土夹心保温外墙板预制混凝土外挂外墙板预制内隔墙2.4预制构件的连接装配整体式结构中，根据接头受力、施工工艺等不同情况，可包含以下连接方式：钢筋套筒灌浆连接、焊接连接、浆锚搭接连接、机械连接、螺栓连接、栓焊混合连接、绑扎连接、混凝土连接等。2.4.1结构材料的连接（一）钢筋套筒灌浆连接全灌浆套筒接头：传统的灌浆连接接头形式，套筒两端的钢筋均采用带肋钢筋及灌浆连接。半灌浆套筒接头：一端采用灌浆连接，另一端采用非灌浆方法。（二）焊接连接通过加热（必要时加压）使两根钢筋达到原子间结合的一种加工方法，将原来分开的钢筋构成一个整体，常用焊接方法有三种：熔焊、压焊、钎焊。装配整体式中应用的主要是热熔焊接，根据焊接长度不同分单面焊和双面焊；根据作业方式分平焊和立焊。（三）浆锚搭接连接（四）机械连接钢筋套筒挤压连接钢筋套筒滚压直螺纹连接（五）螺栓连接（六）绑扎连接将两根钢筋通过细钢丝绑扎在一起的连接方式。（七）混凝土连接混凝土连接主要是预制构件与后浇混凝土的连接，通常通过设置粗糙面（人工凿毛法、机械凿毛法和缓凝水冲法）和抗剪键槽来加强连接。绑扎连接粗糙面键槽2.4.2构件连接的节点构造及钢筋布设（一）混凝土叠合楼（屋）面板的节点构造1.预制混凝土与后浇混凝土之间的结合面应设置粗糙面。粗糙面凹凸深度不应小于4mm。2.端支座处，预制板内的纵向受力钢筋宜从板端伸出并锚入支撑梁或墙的后浇混凝土中，锚固长度不应小于5d，且宜伸过支座中心线。3.板侧支座处，当板底钢筋不伸入支座时，宜设置附加钢筋，间距不宜大于600mm；后浇混凝土叠合层内的锚固长度不应小于15d，且宜伸过支座中心线。4.单向叠合板板侧的分离式接缝宜配置附加钢筋。5.双向叠合板板侧的整体式接缝处由于有应力集中情况，宜将接缝设置在叠合板的次要受力方向上且避开最大弯矩截面。（二）叠合梁、预制柱的节点构造1.叠合梁的节点构造叠合梁预制部分的截面形式：叠合梁预制部分可采用矩形或凹口截面形式。123≥60≥50≥150123≥150（a）矩形截面（b）凹口截面叠合梁与后浇混凝土、灌浆料等接合面应设置粗糙面，梁端面应设置键槽：键槽贯通截面、键槽不贯通截面。（a）键槽贯通截面（b）键槽不贯通截面叠合梁的箍筋形式：可采用整体封闭箍筋或组合封闭箍筋的形式。抗震等级为一、二级的叠合框架梁的梁端箍筋加密区宜采用整体封闭箍筋。1313124134（a）整体封闭箍（b）组合封闭箍叠合主次梁节点构造2.预制柱的节点构造预制混凝土柱连接节点通常为湿连接。采用灌浆套筒湿连接的预制柱预制柱底接缝构造示意图1.柱底接缝宜设置在楼面标高处，后浇节点区混凝土上表面应设置粗糙面，柱纵向受力钢筋应贯穿后浇节点区；接缝厚度宜为20mm，并采用灌浆料填实。预制柱底箍筋加密区域构造示意图2.上下预制柱采用钢筋套筒连接时，在