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装配式住宅建筑质量风险浅析

打印 0条评论来源:中再产险 作者:方京 董力 贾蕗宇

一、背景及政策介绍


图1 蒙特利尔67号住宅(1967年)[1]


装配式建筑技术是一种绿色、集约、高效的建筑技术。现代装配式建筑技术起源于欧洲,19世纪20年代初,随着欧洲国家工业化、城镇化进程,大量人口向城市聚集。由于住房短缺以及建筑业劳动力匮乏,欧洲各国纷纷大力推动装配式建筑技术的研究与应用。法国是最早推行装配式建筑的国家之一,主要采用装配式预应力混凝土框架结构体系,装配率达到80%;英国政府与行业协会紧密合作,积极引导装配式建筑产业发展,实现装配式建筑产品化、集约化、工业化的目标;日本在保障性住房中率先采用装配式建造技术,经过数十年发展,装配式建筑领域标准和规范趋于完善,装配式建造技术臻于成熟。在地震高烈度地区,装配式建筑经受了多次突发地震考验,表现出可靠的抗震性能。


图2 装配式结构梁柱节点展示 [2][3]


近年来,随着中国工业化水平提升、人口老龄化加剧,建筑行业劳动力缺口不断增大,建筑行业必然将由劳动密集型产业向技术密集型产业转变,装配式建筑将是我国建筑行业发展的大趋势。2016年9月,国务院办公厅印发了《关于大力发展装配式建筑的指导意见》(国办发[2016]71号),建筑产业升级上升为国家战略。《意见》指出:“要以京津冀、长三角、珠三角三大城市群为重点推进地区……力争用10年左右的时间,使装配式建筑占新建建筑面积的比例达到30%”。一批极具代表性的装配式建筑已在我国北京通州行政副中心和河北雄安新区落地,如北京行政副中心办公区工程、雄安市民服务中心工程等。


图3 北京通州行政副中心市政府办公大楼 [4]


图4 雄安市民服务中心工程[5]


2017年3月,住房与城乡建设部印发了《“十三五”装配式建筑行动方案》。《行动方案》提出两个总目标:“到2020年,全国装配式建筑占新建建筑的比例达到15%以上”,“到2020年,培育50个以上装配式建筑示范城市,200个以上装配式建筑产业基地”。


在国家的大力推动下,截至2019年底,全国除港澳台外的31个省市自治区均已出台各自的装配式建筑发展目标及相关政策。北京要求“自2017年3月15日起,新纳入本市保障性住房建设计划的项目和新立项政府投资的新建建筑应采用装配式建筑”;上海要求“2016年起外环线以内新建民用建筑应全部采用装配式建筑,外环线以外装配式建筑占比超过50%”;天津要求“2017年底前,政府投资项目、保障性住房和5万平米以上公共建筑应采用装配式建筑,建筑面积10万平以上新建商品房采用装配式建筑的比例不低于总面积的30%”。综上,发展装配式建筑尤其是装配式住宅建筑已是各省市推动装配式产业发展的重要举措。


图5 装配式建筑构件部品吊装施工[6]


二、装配式建筑概念及优势


装配式建筑是指采用工厂模块化生产预制构件,在施工现场通过拼装形成有机整体的建筑。从结构体系来说,装配式建筑可分为装配式混凝土结构、装配式钢结构、装配式木结构等;从建筑部位来说,装配式建筑构件可分为主体结构构件、外围护墙及内隔墙构件、装修及设备管线构件。目前我国的装配式住宅建筑主要采用装配式混凝土结构体系。对于装配式建筑,只要处理好各个构件间的连接节点,就可以像搭乐高积木一样建造房屋。



装配式建筑技术将建筑工地复杂的施工工艺转变成了模块化的拼装和搭接,大大降低了施工现场的复杂性,提高了施工效率,减轻了施工污染排放。有数据显示,相比传统混凝土现场浇筑式建筑,装配式建筑能够缩短施工周期25~30%,节约用水约50%,减少砌筑抹灰砂浆约60%,节约木材约80%,降低施工能耗约20%,减少建筑垃圾70%以上。


三、基于IDI的装配式住宅的质量风险


装配式建筑技术虽然优势众多,但是由于我国现代装配式技术尚处于完善期,相关设计、生产、施工标准尚未成熟,装配式住宅建筑中的质量风险尤为突出。工程质量潜在缺陷保险(IDI, Inherent Defects Insurance)作为近年来政府及行业大力推广的险种,能够保障新建建筑因设计、施工错误以及建筑材料质量原因等引起的物理损伤、塌陷等导致的损失。针对IDI险种保险责任范围,装配式建筑技术的主要质量风险可归纳为三类:


第一类 结构整体安全风险


制约装配式建筑发展的关键技术问题就是如何保证装配式构件连接节点的可靠性。连接节点可靠性直接关系到结构的安全度。“强节点弱构件”是结构整体概念设计的重要原则,只有结构的节点(如梁柱节点)承载能力高于构件(如梁、柱构件),才能保证结构整体的安全储备,并使结构模拟计算符合理想假定条件。相反,如果结构的节点可靠性无法保证,结构的安全风险将明显上升,进而导致风险事故的发生。


第二类 局部构件的破损、变形、开裂、断裂


传统现场浇筑钢筋混凝土结构,钢筋的绑扎与混凝土的浇筑都是在建筑原位进行。结构在完成混凝土浇筑后即进入养护期,外部干扰因素较少。相比而言,装配式构件从构件厂生产完成到现场安装就位并形成整体结构,需要经过复杂的吊装、运输、堆放、再吊装、就位安装、节点连接以及现浇层浇筑等环节。不恰当的吊装、运输、堆放和施工方法会对成品构件造成损伤和破坏。装配式结构构件施工阶段的潜在质量缺陷会在后期使用过程中逐步显现,进而形成变形、开裂甚至断裂等质量问题。


第三类 有防水要求部位的渗漏


相较传统整体式现浇钢筋混凝土结构,装配式结构由离散的构件拼接而成。构件间拼缝数量众多,为无孔不入的防水渗漏问题提供了风险诱因。对于住宅类产品,防水渗漏问题对业主居住体验影响重大,防水渗漏质量风险不容忽视。


四、装配式住宅质量风险防控


质量风险防控是工程质量潜在缺陷保险的核心环节。质量风险管理机构(TIS, Technical Inspection Service)作为风险防控的重要参与方,应根据装配式建筑的特点及施工安装方式,分阶段有针对性地展开装配式住宅质量风险防控工作。


1、设计阶段质量风险控制


装配式建筑设计理论仍在不断完善,TIS机构在考查设计阶段质量风险时,应重点关注以下几个方面:

(1) 要注重对设计师团队的评估,装配式建筑设计师设计经验对设计质量有很大影响;

(2)要注重前期设计方案的把控,避免方案的不合理性,设计方案的优劣直接影响装配式建筑质量;

(3)设计要注意多专业协同设计,考虑土建、装修、设备一体化,预留预埋精准定位;

(4)设计要注意复核构件在各个阶段的受力状态,包括运输阶段、吊装阶段;

(5)现行规范强制性条文多为满足安全需求的最低标准,对于局部开裂、变形以及渗漏并没有严格的控制措施,针对上述问题,须要求设计单位提供相应计算书。


2、生产阶段质量风险控制


混凝土预制构件的生产加工环节对构件质量影响重大,TIS机构对预制构件质量的控制应注意以下几个方面:

(1)应对预制构件生产单位的施工人员技术水平、操作车间、养护条件进行调查,识别风险;

(2)对预制构件的混凝土强度、钢筋配置等内容进行针对性抽查;

(3)考察预制构件深化设计加工图,明确预制构件的模板图、配筋图、预埋吊件的细部构造是否合理;


3、施工安装阶段质量风险控制


装配式混凝土结构安装过程中存在的质量风险主要包括装配过程中的施工组织和成品保护、构件间节点连接质量等,TIS机构对现场安装质量的控制应注意以下几个方面:

(1)施工企业的现场组织能力,如装配过程中的组织和成品保护,装配前的构件堆放,装配过程中吊装方案是否有序等;

(2)构件节点连接质量的控制,如预留钢筋长度是否满足要求,灌浆料质量是否合格,套筒灌浆施工质量是否满足等强度连接;

(3)节点安装精度控制能力,构件安装位置的精度,直接关系到节点连接质量,目前我国的技术水平有限,在安装精度方面亟需提高,这也是目前装配式建筑的主要风险点。


有数据显示,房屋质量问题出现后维修成本明显高于初始建造成本。以地下室防水工程为例,北京某房屋地下室防水工程造价5.5万元,出现防水渗漏问题后的维修堵漏直接经济费用119万元,是原始造价的21倍。由此可知,工程质量风险应“防治结合,防重于治”,质量风险控制工作的重要性不言而喻。


五、小结与展望


在国家级战略政策的支持下,我国装配式建筑市场发展迅速。装配式建筑行业生产能力、技术人才供给、建设标准规范以及设计思维理念并未能与这一快速发展的市场相适应。我国装配式建筑发展过程中仍面临许多难点问题。纵观世界各国装配式建筑发展历程,各国均走过了从“追求数量”到“数量质量并重”,再到“综合品质提升”的过程。随着我国装配式建筑行业不断成熟,未来装配式建筑技术应用将更加广泛,装配式建筑前景可期。


(王震对本文撰写亦有贡献。)


[1]《装配式建筑为何上升成为国家战略?》https://baijiahao.baidu.com/s?id=1631688799763420666&wfr=spider&for=pc

[2]《发展装配式钢结构建筑的几点思考》  http://www.hqwx.com/web_news/html/2019-10/15698253167148.html

[3]《参观完国外装配式建筑的代表作,我们还是有明显的差距》 https://baijiahao.baidu.com/s?id=1593456988047273993&wfr=spider&for=pc

[4]《预制混凝土外墙工程工程案例分享》 https://bbs.zhulong.com/102050_group_705/detail32592126/?f=bbsnew_JG_2

[5]《RAMBOLL:雄安市民服务中心——“创新共享生态”园区》 http://www.sohu.com/a/282474047_656470

[6]《为何这些国家装配式建筑处于领先地位?》 http://www.sohu.com/a/129731647_595854

[7]《装配式建筑行业跟踪研究》http://www.lngsgroup.com/news_detail/newsId=230.html

[8] http://www.precast.com.cn/index.php/pic_ppt-id-611.html


(责任编辑:何雯丽)




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[责任编辑:Susan]

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