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杨嗣信:对多层住宅建筑工业化施工的建议

2016年07月15日

打印专业人士:杨嗣信   来源:施工技术

20世纪50年代至70年代末,我国住宅建筑多为多层砌体结构。自1976年,位于北京前三门十里长街的40多万㎡以大模板为主要工艺的钢筋混凝土高层住宅出现后,全国各地(尤其是上海、深圳、广州等城市)纷纷开始建造高层住宅建筑,但6层左右的多层砌体结构住宅仍占主要地位。随着我国钢材、水泥产量迅速增长,加之粘土砖被限制、禁止使用,高层建筑迅速发展,一般中、小城市也开始大量建造高层住宅。究其原因之一,是在限制、禁止使用粘土砖的同时,没有找到可以替代粘土砖墙的有效墙体材料,当时曾一度推行各种混凝土砌块,结果以失败告终(原因不再详述)。因采用加气砌块无法代替结构承重墙,采用钢筋混凝土剪力墙或框架结构又有些大材小用,还不如直接建钢筋混凝土高层住宅。10多年过去了,仍未找到合乎我国实情的多层住宅理想结构体系。应该指出:多层住宅是比较适宜居住的一种住宅类型,与高层住宅相比具有一定优势,尤其是在我国中小城市、乡镇建设中占有重要地位。但是,由于结构体系和墙体材料的局限性,使我国多层住宅的发展和推广应用受到阻碍。


近几年,住建部提出了“建筑产业现代化”,这正是大力研发多层住宅结构体系的大好时机。在新一轮发展建筑工业化的浪潮中,应集中精力对多层住宅的结构体系进行研发,找出既符合“建筑产业现代化”要求,又安全、舒适、经济,且施工方便的绿色多层住宅体系,为推动多层住宅发展而努力。



近10年来,全国各地均对多层住宅结构做了相关研究,关键问题是用什么材料替代粘土砖,归根到底是“墙体改革”的问题,但研究成果并不理想。住建部提出“建筑产业现代化”,并组织编制《建筑产业现代化发展纲要》明确提出:建筑产业现代化是实现标准化设计、工业化生产、装配式施工、一体化装饰、信息化管理和智能化应用。传统多层住宅以砌墙、抹灰为主导,施工方式粗放、生产效率低、能源消耗高、建筑品质差,不符合建筑产业现代化的要求。建筑产业现代化是推进产业转型升级的重要内容,以创新为引领、以优化结构为龙头,带动建筑材料、机械设备和信息技术的发展。因此,在研发多层住宅结构体系的过程中,必须紧紧围绕上述精神。


一、方案1:全装配体系

墙体系统

1)外墙 采用“三合一”(结构层、保温层和装饰层)外墙预制墙板(厚度为200~220mm),可采用轻质混凝土(粉煤灰陶粒作粗骨料),保温材料采用SMXT 复合保温板(导热系数为0.012W/m•K),饰面层一般以涂料(包括仿石涂料)为主,也可采用预制反打面砖饰面。


2)内墙8度及8度以上抗震区宜以现浇混凝土为主,墙体厚度160~180mm,混凝土强度为C30。考虑地震作用,尽量将内纵墙拉通。在非地震区或7度及7度以下设防的抗震区应优先选用预制钢筋混凝土内墙板。实行全预制墙体体系,可以大大提高预制装配率和工业化水平,减少现场作业。即使在地震区也可通过采取抗震措施实现多层住宅工程全装配施工。


3)非承重隔断墙 宜采用轻质混凝土(粉煤灰陶粒作粗骨料)圆孔条板(两面光),宽度以600mm为宜、厚100mm。也可采用普通混凝土实心板(整块),厚60~80mm,在施工过程中随结构进行安装。轻质混凝土圆孔条板可在结构施工阶段预先吊入室内,装修阶段再分散安装。这种轻质混凝土圆孔条板在过去曾被广泛使用,效果良好,后因禁用粘土陶粒被淘汰。


4)卫生间、厨房 采用盒子结构,随结构施工安装就位。盒子结构内主要设备(如洗手盆、橱柜、洗菜盆等)都在工厂预制安装完毕,运至现场,随结构施工吊装就位。这种模式在国外已普遍应用。


楼板工程

1)非抗震区或抗震设防烈度7度及7 度以下地区宜采用预制圆孔条板,伸入墙内10~15mm(留出胡子筋),也可采用大楼板(每个开间一块)两面光。


2)抗震设防烈度为8 度及8 度以上地区,宜采用叠合板,目前使用较多,效果良好。这种叠合板(厚60mm 左右)在工厂可采用联动线生产,效率高,用工极少。


各种小型构件

阳台板、楼梯及其它小型构件均采用清水混凝土预制构件,安装后不再抹灰。


地下部分

带地下室的多层住宅,除地下室底板采用现浇混凝土外,其它构件包括地下室内、外墙均可采用钢筋混凝土预制装配工艺。由于过去未曾考虑地下部分采用预制装配式结构,目前尚缺少这方面的经验,有待进一步探索研究。


二、方案2:EVE预制圆孔板剪力墙结构体系

北京珠穆朗玛绿色建筑科技有限公司、北京城建设计发展集团公司、北京双圆工程咨询监理有限公司等共同创新研发了一种新型结构体系——“EVE 预制圆孔板剪力墙结构体系”,拟用在高层(11层)住宅工程中。目前3层试验楼已完工,拟正式使用。该体系内、外墙全部采用钢筋混凝土预制圆孔条板,圆孔板(包括外墙保温)均在工厂内预制完成,运到现场后就位拼装。所有圆孔内全部配置钢筋并浇灌混凝土,使得内、外墙钢筋连通,整体性较好。圆孔条板垂直拼接处均设有类似钢筋混凝土组合柱形式的大拼缝,构造合理、抗震性能较好。楼板采用叠合楼板,小型构件全部为预制装配构件。上述体系的优点是内、外墙均为圆孔条板,重量轻、安装简易、施工方便,无需中、大型起重设备。此外,构件生产加工易于操作,模板工艺也较为简单,可采用成组立模,甚至可以采用土法(长线法)生产,投资少。唯一缺点是每个圆孔都要浇灌混凝土,工序繁琐。



笔者认为,此结构体系最适合中小型城市、乡镇地区的多层住宅建设。由于该体系首次正式投入使用,很多方面尚需进一步完善,如:圆孔板是否可以采用陶粒轻质混凝土,是否每个圆孔内都需要浇灌混凝土,圆孔板的最佳厚度,内承重墙是否可以采用现浇混凝土或局部采用现浇混凝土等。希望有关部门、企业在竣工后从设计、施工、经济、工期等方面进行总结,对相关问题作出进一步研究,以便该体系的推广应用。


三、方案3:框架轻板体系

框架轻板体系,可参考《对混凝土框架剪力墙结构装配化施工的若干建议——五论建筑工业化》中的方案,即柱和剪力墙采用现浇混凝土、梁采用叠合梁、楼板采用叠合楼板或预制圆孔板。由于多层住宅总高度并不高,因此建议外墙板采用发泡水泥“三合一”墙板或加气混凝土“三合一”外墙板,其它小型构件、非承重隔断墙可按“方案1”施工。卫生间、厨房也可用盒子结构,地下部分除基础底板外均可考虑预制装配。


四、方案4:改进“外砖内模”体系

早在1979年,北京曾研发了“外砖内模”(或称“外砌内浇”)多层(6层)住宅体系,并逐步应用于宾馆、酒店等工程。在北京曾推广应用200多万㎡,效果良好。该体系外墙为370mm 砖墙,内墙为现浇混凝土,用大模板施工,但并没有得到大面积推广,原因迄今不明(可能是造价问题,因为当时人工比较便宜)。若在此基础上,将外墙改为预制装配,内承重墙保持现浇混凝土大模板施工,采用叠合楼板,非承重隔墙板采用轻质混凝土圆孔条板,小型构件全部采取预制装配,则剩下的问题就是外墙采用何种预制装配化构件。当时(1979年)设想过采用加气砌块,也搞过示范工程,但没有得到推广应用,原因尚不清楚。可否进一步研发一种用加气砌块为原材料预制而成的条板,即加气混凝土条板作外墙。



20世纪70~80年代,曾用加气混凝土条板作钢筋混凝土框剪结构的围护结构,在北京的工程中使用过几幢,但也未能大量推广,如今是否可以重新对加气混凝土条板进行研发使用。需要注意的是,多层住宅为剪力墙结构,外墙使用加气混凝土条板不能起到剪力墙的作用,需从设计方面考虑解决,如采取设置组合柱和圈梁等构造措施。至于采用何种形式的加气混凝土条板,主要是考虑外墙“三合一”的问题,以简化外墙施工工序,加快施工进度和提高劳动生产率等。本方案体系尚不成熟,供读者参考,必要时外墙仍可采用加气砌块作为过渡,以解决多层住宅的结构体系问题,但不是一个好办法。


五、方案5:夹模喷涂混凝土夹芯剪力墙建筑体系

又称SW建筑体系,近年来,清华大学同有关单位研发了一种夹芯剪力墙建筑体系,以聚苯板为芯,两侧细钢筋网片为骨架,在工厂全部加工完成后运送至现场,安装就位后用喷射混凝土(C30)对其两侧进行喷涂。这种体系的优点如下:①施工过程中不再使用模板,节约了人力物力;②钢筋骨架在工厂加工预制,自动化水平较高,运至现场可直接安装,运输也较为方便;③采用喷射工艺将混凝土泵送到指定部位,再通过小泵直接喷涂到钢筋骨架上,不必使用大型运输、吊装设备。但同时也存在一些缺点,主要是喷射混凝土工艺复杂,劳动强度大,必须由专业施工队进行操作。该体系经过两年多的试验研究,积累了大量试验资料,并建设了小型示范工程,进行了技术鉴定,编制和审定了该体系的“行业标准”,但迄今未能得到大面积推广应用,原因是多方面的。笔者认为,该体系最适合应用于6层及6 层以下住宅建筑,尤其适合乡镇住宅建筑的工业化施工。



六、几点建议

以上5种方案各地区宜根据实际情况选用,以第1 种方案全装配体系为主,其他方案可在中小城市、乡镇中选用。为实现多层住宅预制装配化,推动建筑结构工业化,除结构体系外,对其他分项工程提出以下建议。


地下防水施工工艺

1)基础底板采用SBS 改性沥青3+3mm 或3+4mm 两层做法。


2)地下室外墙不应采用卷材类防水材料,宜采用速凝沥青橡胶等防水涂料。因施工条件较差(肥槽狭窄,宽度仅为600~800 mm,又是热作业),卷材与基层或卷材搭接部位不易粘贴牢固,存在间隙容易渗水。而防水涂料工艺简单,质量有保证。


3)地下室外墙也可采用复合刚性防水,FS101+FS102 不但效果好,而且可以大大降低成本,赛柏斯等渗透结晶型防水材料也可适当采用。


屋面做法

为减少工序、提高效率、降低成本,最好发展“三合一”(防水+保温+ 找坡) 或“二合一”(保温+找坡) 屋面做法。


其他方面

1)所有装修、装饰以及厕浴、厨房设备都应采用标准化部件,一律采取工厂加工、现场组装的方式,不再进行现场操作。


2)多层住宅小区范围内设有地下车库时,在地下基础底板全部拉通情况下,不再设“后浇带”,可采用“跳仓法”施工工艺,以适应建筑工业化施工要求。目前北京市已编制地方标准《超长大体积商品混凝土结构跳仓法技术规程》DB 11/T1200—2015,并于2015 年8 月1 日起正式实施。


3)在小区建设中,现场有条件时,不排除在现场布置简易、流动的混凝土构件临时加工点生产预制构件,可降低成本,解决预制装配与成本之间的矛盾。


来源:《施工技术·资讯》2016年第5期,作者:杨嗣信,北京市政府专家顾问,《施工技术》编委会顾问



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延伸阅读:

杨嗣信:关于建筑地下工程建筑工业化的问题 对混凝土框架剪力墙结构装配化施工的若干建议(五论建筑工业化) 再论“建筑工业化”问题

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