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一、结构、结构形式、结构体系及施工工法的关系 住宅产业化的研究、运用与发展，最核心的内容就是结构体系的变革，这是生产方式变革的基础，众所周知，占建筑生产活动70%的工作量是房屋的结构主体，如果对建筑结构主体的生产方式仍然采用传统方法，就难以形成新的产业链，也就不能称为“住宅产业化”，这里所说的“结构体系”是指包括设计、生产、施工的成套技术，并不单指结构本身，为了进一步明确结构、结构形式、结构体系的关系，下面对几个基本的概念进行一些定义： “结构”是指承受建筑物或构筑物自重和外来作用的主体部分，是建筑实现各项功能最基本的载体，也是建筑之所以成立的基础条件，按照组成结构的基本材料特征，可以分为砌体结构、混凝土结构、钢结构、木结构、轻钢结构、特种结构（如膜结构、悬吊结构等）。 “结构形式”是指某种结构在受力方面的技术特征，如框架结构、排架结构、剪力墙结构、框架-剪力墙结构、板柱结构、筒体结构、框-筒结构等结构形式，其中混凝土结构由于其基础材料具有可塑性的特点，与钢筋一起配合使用可以做成多种结构形式，如钢筋混凝土框架结构、钢筋混凝土剪力墙、钢筋混凝土框架-剪力墙结构，是现代建筑采用最多的结构形式，成为了建筑市场的主流。采用不同的结构和结构形式能够满足不同的建筑功能需求，设计阶段一般需要按照“安全适用、经济美观、绿色环保”的原则，根据项目的基本特点选用合理的结构和结构形式，例如机场候机楼、高铁车站、单层厂房等大空间、大跨度建筑适合采用钢结构（甚至是预应力钢结构），而不适合采用砌体结构或木结构，轻钢结构、木结构等适合于低层的小开间跨度建筑，如别墅、会所等小型建筑，但不适用于高层建筑和大跨度建筑；如果采用了不合理的建筑结构形式往往在建筑的功能、性能、经济性方面难以满足预定的目标，这是建筑结构设计的基本常识，往往在进行建筑方案的概念设计时已经基本确定，在此不再赘述。 “结构体系”是指结构形式与施工工法的结合，也就是实现某种结构形式的技术手段，包括设计、生产、建设过程的全系统解决方案，是住宅产业化和建筑工业化的技术路线。本文所说的“新型结构体系”，不单指“结构形式”，更重要的是谈“工法”和“建造方式”，例如一栋剪力墙结构的混凝土住宅，其结构形式为剪力墙结构，当采用传统现浇为主的方法施工时，我们就说这栋楼采用的是现浇混凝土剪力墙结构体系，这是以往最常见的；当采用预制装配为主的施工工法时，我们就说这栋楼采用的是预制装配式剪力墙结构体系，同一栋建筑如果采用不同的结构体系，其设计手段、生产工艺、施工工法、建设管理完全不同，全过程所产生的资源消耗、建设周期、建筑质量差异很大，可以这样理解：结构体系的概念同时包括了建筑的技术特点（结构形式）和建设过程的工法特点（建造方式），在满足同样建筑功能需求的情况下，采用不同的结构体系会产生不同的建筑价值，因此，建筑结构体系的创新和应用，代表了建筑科技水平和管理水平的进步与发展，甚至是行业转型和变革的关键。 二、我国城市住宅建筑的特点以及与国外住宅的差异性 中国的城市住宅呈现出不断向高层发展的趋势，按照高层住宅的特点，适合的结构形式为混凝土结构、钢结构、钢-混凝土混合结构，其中混凝土结构建筑一般以框架结构、剪力墙结构、框架-剪力墙结构为主，这类房屋的刚度好、造价相对较低、在风力和地震作用下变形较小，私密性和居住舒适性较好，符合中国人普遍的居住习惯，因而赢得了广大消费者的青睐，成为了住宅建设的主要建筑形式，但湿法作业为主的施工方式也存在施工周期长、质量难控制、污染程度高等缺点；钢结构建筑一般以框架或排架结构居多，这类房屋的自重轻、抗震能力强，可工厂化预制并以干法施工为主，具有质量好控制、施工速度快等优点，但在水平作用下变形大，再加上钢材的耐腐蚀性能和耐火性能不如混凝土材料，以及造价相对较高，目前还难以成为主流的住宅建筑形式；钢-混凝土组合结构能够发挥两种结构的优势，随着住宅逐渐向高层和超高层发展，这种新的结构形式也具有了一定的生命力，其中一种做法是在混凝土结构中加入型钢，即劲性混凝土结构，另一种做法是用钢筋混凝土做核心筒，外围采用钢框架，既保持了一定的经济性，又可提高建设的速度。 对于混凝土建筑，从施工生产的角度来看，建筑物的主体一般由梁、板、墙、柱等基本构件以及围护结构组成，而不同的构件和围护结构具有不同的施工特点，其施工生产所需要的物资和人力消耗水平差异较大，施工质量控制的难度也不相同，施工速度也有很大差别，例如：在传统的混凝土结构施工中，梁、板、阳台等水平构件的施工，由于需要搭设满堂的脚手架和模板才有工作面，占用了较多的人力和物资资源，而墙、柱等垂直承重构件施工时占用场地相对较小；总体上来说，传统工法由于受到场地、天气、人员等条件或因素的影响，在建筑质量方面会存在许多的质量通病，例如：构件的尺寸、垂直度偏差，混凝土的涨模、蜂窝麻面，抹灰空鼓及表面龟裂甚至开裂等，这些质量通病的长期存在是由施工工法所决定的；如果将现浇施工的工法改变为预制为主的施工工法，把现场难以施工的部分构件转移到工厂里预制加工成半成品，就可以消除大部分的质量通病，从而提高建筑物的整体质量水平，同时能加快建设的速度、降低物料和人工的消耗水平。 目前我国城市住宅主流的建筑形式以混凝土结构高层建筑为主，结构形式以剪力墙结构和框架-剪力墙结构为主，上世纪七、八十年代也曾发展过以预制为主的装配式大板居住建筑（《装配式大板居住建筑JGJ1-91》），具有施工速度快、质量水平高、节约材料的特点，涌现了许多大型的预制构件厂，基本上形成了完整的结构体系，在各大城市的住宅建设中发挥了积极的作用，但由于当时受到经济水平和基础性材料的影响，对房屋的构造做法和生产工艺、安装工法研究不足，在房屋的防水防渗、节能、隔声等性能方面普遍存在较大缺陷，很快就被市场淘汰，大量的房屋预制构件厂关停并转，至今大量的住宅建设仍是以现浇施工为主的方式。1999年国家提出了“住宅产业化”的概念，国务院发布了《关于推进住宅产业现代化提高住宅质量的若干意见》（国办发[1999]72号）文件，作为纲领性文件明确了推进住宅产业现代化的指导思想、主要目标、工作重点和实施要求，住宅产业化和建筑工业化重新起步，在住建部住宅产业化促进中心的指导下，结合节能墙改、绿色建筑等内容共同推进，许多企业也相继投入资金和技术力量，进行技术和生产的研究，但由于人才和技术的断档，预制装配式方面的技术沉淀几近消亡，因此发展缓慢，较国外先进水平相比还存在较大的差距，各种国外的结构体系成为了大家学习和模仿的对象。 从横向看，欧美日等发达国家的住宅产业化发展水平较高，但存在多种不同的结构体系，而且差异很大，如欧洲以多层预制混凝土结构体系为主，美国以钢结构+预制外墙挂板的高层结构体系为主，日本的普通住宅多为独栋别墅，一般为轻钢结构或木结构为主，城市高层住宅以钢结构或预制框架+预制外墙挂板体系为主，新加坡、香港的住宅多数为高层混凝土建筑，特别是保障性住房（公屋、居屋、组屋）一般采用预制剪力墙结构体系，这是由于各国的资源状况、经济水平、生活习俗、技术标准差异很大，因此存在着不同的结构体系选择，不难发现这些结构体系都有一个共性，那就是工业化程度较高，大部分的生产都是在工厂里完成，减少了现场施工的湿法作业工作量，都达到了“施工快、质量好、省人工”的目的。我国地域辽阔，各地的自然条件和经济发展水平差异很大，在住宅产业化发展的过程中，将不可避免地出现多种结构体系并存的情况，再加上我国正处在城镇化发展过程之中，市场规模之大是其他国家所不具备的优势条件，因此，我们在学习各种国外的结构体系和技术手段时，一定要进行消化吸收和创新发展，结合国情进行相应的技术改造，切忌生搬硬套，要因地制宜、与时俱进地对各种结构体系和技术系统加以改进和灵活运用。 国内各地经过多年的不断实践，出现了许多新型的住宅结构体系和技术系统，如预制装配式混凝土结构体系、PK（拼装快速）系列装配式结构体系、SI（主体填充分离）住宅体系、钢结构住宅体系、薄板钢骨结构体系、预制夹心三明治保温外墙系统、轻质条板内隔墙系统、SP预制大跨度楼板系统等，这些结构体系和技术系统的应用，分别适用于不同的住宅建设领域，能够充分发挥建筑工业化的优势，在提高建筑质量、加快建设进度、降低资源消耗、减少环境污染方面起着决定性作用，加大新型住宅结构体系的推广力度，是完成国家“十二五”期间保障性住房建设任务的重要手段，也是贯彻中央“转方式、调结构”和“可持续发展”精神的具体体现，对于促进我国建筑业从资源密集和劳动力密集型向技术密集型的过渡和转变具有重要意义，也符合全世界工业化发展的潮流，纵观国外建筑工业化的发展历史，正是由于保障性住房的建设促进了各国建筑工业化的发展，我国目前大量的保障性住房建设需求，对于建筑工业化的发展是一个良好的契机，本章重点介绍各种成熟的装配式混凝土结构体系特点，为我国的工业化住宅发展指明方向。 三、新型工业化住宅结构体系的技术分类 混凝土结构的工业化施工工法主要有预制构件技术、大模板现浇技术、免模板技术三个发展方向，或者综合采用三个方面的技术，其中预制混凝土构件技术（PC技术）是主流的发展方向。 从国内正在兴起的各种新型住宅结构体系来看，普遍具有“工厂生产+装配式施工”为主的特征，由于生产方式的转变，工厂作业的工艺条件比施工现场相对稳定，有利于质量控制，装配式安装的施工方法可以加快现场建设速度，同时节省了大量劳动力，减少材料消耗，在规模化建造的情况下，能够节省工程造价。 目前新型住宅结构体系主要有装配式混凝土结构体系、钢结构体系、钢—混凝土结构体系。其中： 装配式混凝土结构体系包括预制装配式剪力墙结构、预制装配式框架结构、预制装配式框架-剪力墙结构。主要的预制构件产品有预制梁、预制柱、预制墙、预制楼板、预制楼梯、预制阳台等，所有构件既可以全预制，也可以采用部分预制与现浇叠合的形式。 钢结构体系也分为钢框架结构体系、格构式钢剪力墙结构体系、薄板钢骨体系。主要的构件产品为预制钢梁、钢柱，围护结构可以采用模块化半成品组装。 钢—混凝土结构体系包括劲性混凝土结构体系、混凝土核心筒-钢框架结构体系。劲性混凝土构件可以做成预制件，通过现场局部现浇来形成整体；混凝土核心筒可以预制或者现浇，钢框架梁、柱可以在工厂加工。 1、装配式混凝土结构体系住宅的特点 国内住宅项目以钢筋混凝土结构为主，由于住宅房屋开间小的特点，使得剪力墙结构成为了国内住宅项目的主流形式，因此预制剪力墙的技术研究成为了装配式混凝土房屋技术开发的重点，也是即将颁布的《装配式混凝土结构技术规程》（JGJ20XX-XX）中的主要内容，再加上我国是地震高发国家，并且建筑抗震的技术路线与国外有很大的差异，装配式结构的整体性显得尤为重要，新版《规程》的基本思路是以“装配整体式结构”为主，最终形成的装配式混凝土结构房屋会在最大程度上“等同于现浇”，这也将造就我国的PC技术将与国外有较大差异，其中的关键性技术将在后面详细介绍。 装配式混凝土结构体系的主要技术特点是用“装配式的施工”实现“整体式的结构”。目前国内推行的装配式混凝土结构，在施工方式上以“装配化”施工方法为主，预制构件之间的节点部位通过合理的钢筋构造和现浇混凝土连接成为整体，与传统的现浇的混凝土结构房屋相比，只是将“湿法作业”变为“干法作业”，而建成的房屋结构在整体性方面与现浇结构基本相同，用不同的技术手段实现了基本相同的结果。 装配式混凝土结构体系在设计、生产、安装过程中，“标准化”贯穿始终。这主要体现在设计标准化、生产工艺标准化、施工工法标准化，设计的标准化能够提高构件的重复率，降低了生产难度和生产成本，使得构件生产工艺标准化，能够提高生产效率和构件质量，构件尺寸精度的提高有利于现场的装配施工，从而实现现场作业程序的标准化，提高了现场施工的速度，实现节省人工和降低造价的目的，因此“标准化”是装配式混凝土结构体系的技术核心，标准化的设计是实现的关键和重点。这里所说的设计“标准化”不是指构件形式千篇一律，使得建筑外观和城市面貌毫无个性和变化，而是在设计阶段要通过模数化、系列化、定型化等技术手段，在满足建筑功能和建筑效果的前提下，综合的考虑到生产及安装的技术特点和作业程序，使得生产工艺标准化、作业方法标准化，起到将设计、生产、施工技术连贯起来的作用，将复杂的施工操作变得更加简单、容易，用标准化的生产程序来保证构件质量，以干法为主的装配施工作业取代传统的湿法作业，以保证建筑主体的成品质量。 装配式混凝土结构体系可以最大限度的利用“技术集成”的手段，改变了建设程序，设计过程对建设过程和结果起决定性作用。 （1）在设计思想上和设计手法上的变化：进行建筑设计时就要考虑到预制构件的生产和安装特点，以便进行构件的拆解设计，尽量减少构件的种类和规格，降低预制构件模具的投入；同时要根据构件装配施工的特点，将连接节点标准化，以减少现场施工难度，结合预制构件的特性，可将表面装饰和构件生产进行一体化结合，减少装修费用，这样可以综合地降低工程造价。 （2）设计图纸的变化：传统现浇结构的设计一般分专业进行设计，专业之间的交叉较少，建筑设计的模数化观念不强，装配式混凝土结构设计则不同，必须按照模数规律设计，才有可能更好地实现经济性，图纸除了反映建筑的总体情况，还必须有反映单个构件情况的构件详图，综合反映每一个构件中各专业的内容，例如预制外剪力墙设计时，必须全面反映构件的模板、配筋、埋件、门窗、保温、防水、水电预埋、表面装饰等情况，只有这样，预制厂才能够一次性完成各专业的工作。 （3）作业程序的变化：以上这些变化是因为生产方式的变化而产生的，传统的建筑生产方式是“先主体施工、后装饰水电施工”的顺序进行，而装配式混凝土结构的生产方式是“先生产构件、后现场装配施工”，彻底打破了传统现浇施工的工序和流程，多个专业的多个工序可以在构件厂里进行集成生产，并且质量更好、成本更低，因此在装配式混凝土结构体系里所说的“集成”，实现的是“1+1＞2”的效果。 装配式混凝土结构体系的核心重点是预制构件的生产工艺和装配式施工的安装工法。在设计标准化的前提下，合理工艺和工法应该简化生产和安装程序，有利于质量控制、减少人工和材料的消耗，提高生产和施工的效率，综合降低工程造价。建筑的预制构件一般包括竖向构件和水平构件，采用传统现浇的施工方法时，水平构件的施工往往需要搭设满堂的脚手架和模板，会消耗大量的人工和物料，如果将水平构件预制就可以节约材料和人工，例如预制楼板（含预制叠合楼板）、预制梁（含预制叠合梁）的运用是节省时间和降低造价的主要措施；垂直构件的施工往往占地不大，但是质量难以控制（容易发生涨模和烂根），例如剪力墙、框架柱等，如果采用预制剪力墙或预制柱，可以提高建筑的质量，现浇楼梯段施工复杂且成品保护很困难，如果采用预制楼梯段不但质量标准，而且可以即安即用；非承重的内隔墙如果采用中小型砌块施工不但速度慢，而且一般需要抹灰，如果采用工业化生产的轻质条形墙板，可加快施工速度并省去抹灰，还可以减少墙体的厚度增加室内净面积。 装配式混凝土结构体系住宅一般以剪力墙结构和框架-剪力墙结构为主，其中主要的预制构件包括预制剪力墙、预制柱、预制楼板、预制梁、预制阳台、预制楼梯等。 2装配式混凝土结构体系建筑主要的构件形式 按照组成建筑的构件特征和性能划分，装配式混凝土结构建筑的基本预制构件包括： A、预制楼板（含预制实心板、预制空心板、预制叠合板、预制阳台） B、预制梁（含预制实心梁、预制叠合梁、预制U型梁） C、预制墙（含预制实心剪力墙、预制空心墙、预制叠合式剪力墙、预制非承重墙） D、预制柱（含预制实心柱、预制空心柱） E、预制楼梯（预制楼梯段、预制休息平台） F、其他复杂异形构件（预制飘窗、预制带飘窗外墙、预制转角外墙、预制整体厨房卫生间、预制空调板等） 各种预制构件根据工艺特征不同，还可以进一步细分，例如预制叠合楼板包括预制预应力叠合楼板（南京大地为代表）、预制桁架钢筋叠合楼板（合肥宝业西韦德为代表）、预制带肋预应力叠合楼板（PK板）（济南万斯达为代表）等，预制实心剪力墙包括预制钢筋套筒剪力墙（北京万科为代表）、预制约束浆锚剪力墙（黑龙江宇辉为代表）、预制浆锚孔洞间接搭接剪力墙（中南建设为代表）等，预制外墙从构造上又可分为预制普通外墙（长沙远大、深圳万科为代表）、预制夹心三明治保温外墙（万科、宇辉、亚泰为代表）等，总之，预制构件的表现形式是多样的，可以根据项目特点和要求灵活采用，在此不一一赘述，以下是各种预制构件的典型样式如下图所示： 预制楼板、预制阳台
预制桁架钢筋叠合楼板（合肥宝业西韦德） 预制预应力叠合楼板（南京大地）
预制带肋预应力叠合楼板（万斯达PK板） 全预制实心楼板（现代营造、快而居）
预应力空心楼板（SP大板）
预制叠合阳台（万科、榆构） 全预制阳台（香港永易通） 预制楼板的使用可以减少现场施工支护模板的工作量，节省人工和周转材料，具有良好的经济性，是预制混凝土建筑降低造价、加快工期、保证质量的重要措施，其中预应力楼板能有效发挥高强度材料作用，可减小截面、节省钢材，是节能减碳的重要举措。 预制楼板的生产效率高，安装速度快，能创造显著的经济效益。 预制梁
预制预应力梁（宁波世纪鲁班） 预制叠合梁（快而居）
预制U型空心梁（现代营造） 双面预制叠合梁（现代营造） 预制梁为主要的水平承重构件，与预制楼板同为免模板技术，具有较好的经济效益和广阔的发展空间。 预制墙 预制实心剪力墙（宇辉） 预制空心墙（现代营造、快而居） 在住宅中墙体较多，采用预制墙体和提高建筑性能和品质，从建筑全生命周期来看，可节省使用期间的维护费用，同时减少了门窗洞口渗漏风险，降低了外墙保温材料的火灾危险性，延长了保温及装饰寿命，可以减少外墙脚手架的使用、提高施工速度，有利于现场施工安全管理，具有良好的间接效益，针对国内住宅的特点，预制墙体和预制楼板将是工业化住宅构件的主要产品。
预制叠合式剪力墙（西韦德） 陶粒空心条板（建华墙板）
预制夹心保温外墙（北京榆构、万科） 预制保温装饰一体外墙（现代营造、快而居）
香港工法外墙挂板（鹏城建筑） 日本工法外墙挂板（北京万科） 预制柱
预制实心柱（日本、台湾）
预制空心柱（快而居） 预制楼梯
预制成品楼梯 楼梯成品保护（香港） 其他复杂异形构件（预制飘窗、预制带飘窗外墙、预制转角外墙、预制整体厨房卫生间、预制空调板等）
预制保温飘窗（万科） 预制带飘窗装饰外墙（永易通）
预制转角外墙（香港普遍做法） 预制整体卫生间（中海海龙、有利华） 预制复杂异形构件虽然预制生产成本不低，但往往是由于现场施工难度大、质量难以保证，在有一定数量的前提下，可以转移到工厂预制，不但可以保证质量、提高现场施工速度，在大批量生产时还有一定的经济优势。 3预制构件的生产方式 国内住宅产业化发展较快，全国预制构件厂配套不足，未来几年各地的建筑预制构件厂数量将呈现几何数量级增长，从目前情况看，预制构件的投资规模及设计产能由不断扩大的趋势，预制构件厂的投资规模、设计产能、工艺设计、设备选型、运输方式等因素都是众多投资者关注的重要因素。 总体来说，预制构件厂的投资必须因地制宜，房屋预制构件由于受到运输条件的制约，一般产品覆盖半径不超过200公里范围，否则将失去经济性，再加上我国地域辽阔，各地经济水平发展不平衡，以及气候条件、资源条件不同，采用的结构体系和安装工法差异，都会导致产品特点和生产工艺不同，因此各地的预制构件厂将会有很大的不同，具有一定的地域特色，相互之间只能借鉴参考，难以完全照搬照抄。 预制构件生产的核心关键是生产工艺形式和工艺流程，必须根据构件形式进行单独的设计，采用不同的工艺形式，在工厂投资、生产效率、成本摊销方面的差异很大，比如采用类似于香港、日本常用的固定工位方式生产，设备投入相对较少，但模具摊销非常高，会造成构件成本很高；如果采用欧洲普遍的流水线生产方式，工厂的一次性投资较高，但是模具和设备可长期使用，生产效率较高，因此折旧摊销和人工成本较低，能够降低构件成本，但复杂异型构件很难在流水线上生产。 固定工位法生产方式：一般模具摆放在场内固定位置，所有的生产过程围绕模具进行，其特点是建材和操作人员是流动的，也就是钢筋、混凝土等建材和操作人员按照工艺顺序轮番在模具上作业，模具使用寿命一般为100～200次。 流水线生产方式：需要投资流水生产线，其特点是模台（也就是工作平台）是随着工业顺序流动的，而每一个工序的操作人员是相对固定的，钢筋摆放、混凝土浇筑、振捣等操作是在固定的位置由相对固定的人来操作，可降低劳动强度、提高生产效率，有利于提高工人的熟练程度，节省人工，通用模台使用寿命一般为2000～3000次以上。 下面简单介绍两种生产方式的流程情况： 固定工位生产方式工艺流程：模具清理→模具组合、钢筋及门窗布置、预埋件安装、隐蔽工程检查、浇筑混凝土、人工振捣、收面及养护、缺陷修补、成品摆放。
模具清理组合 钢筋及门窗布置 香港工法预制外墙大多数为复杂异形构件，其模具较为复杂，模具的组合方式多采用螺栓固定，不同的构件需要采用不同的模具来生产，难以共模生产，且模具寿命较短，构件的模具摊销成本较高，在模具的通用化方面还需要进一步变革和改进；值得学习借鉴的是：香港对生产过程的质量控制较为严格，构件产品质量在全球范围都具有良好的口碑，同时构件之间进行现浇连接，房屋整体性较好，符合国内以装配整体式结构为主的发展潮流。
预埋件安装 隐蔽工程检查验收
混凝土浇筑 混凝土振捣
构件表面收光 缺陷修补及构件美容
构件存放养护 构件装车出货 流水线生产方式工艺流程：模具清理、边摸摆放、钢筋布置、预埋件安装、浇筑混凝土、自动振捣、自动收面、立体养护、成品摆放。
德国AVERMANN公司的流水线工艺布置示意图
预制构件厂干净整洁 流水线生产方式工厂虽然一次性投入较大，但模具和设备投资可长期摊销，生产效率高且大量节省人工，因此构件成本较低，但国内的预制构件形式比欧洲复杂，其先进的自动化流水线难以发挥效率，必须对构件边模进行改进。值得学习借鉴的方面有：机械化流水线方式、通用化模具、磁性固定装置、立体养护方法，但结构体系方面不可照搬照抄。
清理后的模台 边模组合（机械臂自动操作）
脱模剂、钢筋保护层、门窗洞固定 钢筋摆放（预埋件通过磁铁固定）
混凝土自动布料
混凝土电控布料（自密实混凝土） 混凝土全自动布料（自密实混凝土）
混凝土自动振捣找平 混凝土自动振捣找平
混凝土表面压光 混凝土表面辊压
混凝土自动振动台（垂直振动） 混凝土自动振动台 （水平振动） 立体蒸养窑及装窑车（德国） 立体蒸养窑及装窑车（万斯达、快而居）
成组立模批量生产 预制构件成品出货 以上是房屋预制构件两种主流的生产方式，明显地流水线方式机械化和自动化程度较高，这主要是由于欧洲人工成本较高、寒冷地区施工期短所产生的需求，由于流水线的生产效率很高，目前欧洲已经出现产能过剩，而美国、日本的城市化进程已经基本完成，住宅建设的市场规模较少，因此在美国和日本的自动化流水线不多，我国的住宅建设正处在发展的高峰期，房屋预制构件流水线的发展情况已经引起了越来越多房地产和建筑企业的关注。 还有一种“游牧式”工厂的形式，也就是流动的预制工厂，机械化程度也很高，但工厂并不固定，随着所承接的项目不断搬迁，也是一种不错的方式，再次不再赘述。 到底应该采用何种形式进行预制构件的生产并没有一个统一的标准答案，应该因地制宜、因项目而异，并结合企业的自身条件来确定。 4预制构件的安装工法 用预制构件进行房屋建设，首先保证了组成房屋的基本构件的质量和生产效率，而成品房屋的性能、质量、施工效率是通过工地现场的装配式施工，也就是安装工法所决定的，不同的安装工法决定了不同的设计思路、生产工艺、房屋性能，我国高层住宅多为混凝土结构并以剪力墙结构为主，主要预制构件为预制墙体、预制楼板，目前主流的工法为“后安装工法”（又称为“日本工法”）和“先安装法”（又称为“香港工法”），前者形成的是装配式结构，后者形成的是装配整体式结构，其外墙功能和性能存在较大差异。 在美国、日本、台湾的装配式住宅，主体结构大量采用钢结构或预制框架结构，施工顺序一般为先进行主体施工、后进行外墙装配的方式，故称为“后安装法”，预制的外墙往往是作为非承重的挂板使用，对于主体及构件的尺寸精度要求较高，施工操作的工艺要求也较高，否则构件之间会出现“误差积累”而无法安装，并且由于构件之间宏观缝隙的存在，在解决保温、防水、隔声方面有很高的要求，采用后安装法装配施工时往往建安成本较高。 在新加坡和香港的装配式住宅，主体结构一般采用现浇混凝土结构，施工顺序为先安装预制外墙、后进行内部主体现浇的方式，故称为“先安装法”，预制的外墙既可作为非承重墙，也可作为承重的结构墙，由于先将墙体准确地固定在设计的位置，主体结构的混凝土在现场浇筑，待现浇部分完全固结后形成整体的结构，因此对预制构件的尺寸精度要求不高，降低了构件生产的难度，同时每一次浇筑混凝土都是“消除误差”的机会，提高了成品房屋的质量，而且整体式的结构提高了房屋防水、隔声的的性能。 欧洲国家普遍不存在地震，其装配施工方法以装配式与整体式相结合的方法为主，装配式的施工方法有利于加快施工速度，整体式的结构能够提高房屋性能，但由于构件之间普遍采用“弱连接”的构造方法，建筑物抵抗水平力作用的能力存在一定的局限性，不适合与我国的地震区，当用于低烈度区的低、多层房屋的建设时，具有生产效率高、施工速度快、建安成本低的优势，我国部分地区可参考借鉴。 下面通过图示简单介绍几种不同工法之间的特点和区别： 日本工法（后安装工法）的施工特点
柱顶钢筋伸出露面 柱底预留钢筋套筒
美国外墙挂板施工 外墙挂板上的安装埋件
先主体、后外墙（天津万科东丽湖）
外墙挂板安装 后安装法墙板预制体之间的宏观缝隙
从以上图片过程中可以看出：采用后安装墙板的“日本工法”，为了保证安装顺利，预制外墙与主体结构之间存在宏观的缝隙，一般人为的设计留有20mm~50mm的安装间隙，需要用填缝材料和高可靠度的材料进行密封，不但增加了造价，也增大了渗漏的风险。 香港工法（先安装工法）的施工特点：
构件伸出连接钢筋 每层施工先吊装预制构件
预制构件之间通过钢筋连接
封模浇筑混凝土
预制构件与现浇结构连接成整体，没有宏观缝隙，增强了防水性能 从以上图片过程中可以看出：采用先安装墙板的“香港工法”，构件之间通过现浇连接，每一次现浇都是消除误差的机会，形成的结构具有良好的整体性，在保证隔音防水性能的同时，节省了大量的密封材料，可有效降低成本。 欧洲叠合整浇结构体系的工法特点：
双层预制叠合式剪力墙+桁架钢筋叠合板体系 合肥西韦德引进德国的双面预制叠合式剪力墙+叠合楼板体系，是典型的免模板技术与预制技术的结合，该工法施工速度快、节省模板和支撑、房屋整体性好，具有很好的抗震性能和良好的经济性，其技术体系值得进一步消化吸收使之适合于国内住宅发展需要。 主要的技术特点见下图：
楼面与墙板整体连接构造图示 欧洲弱连接整浇体系特点：
构件伸出钢丝绳环套
钢丝绳环套大样 墙体之间的构造关系
垂直位局部的现浇连接 连接后的墙体之间具有一定的整体性
先安装墙体再整浇，自始至终不需要外脚手架，节省大量的成本，综合了日本工法与香港工法的优势，在低烈度地区或多层住宅领域具有综合优势。
弱连接整浇构造的受力原理 四、装配式混凝土结构特殊工艺及关键技术 1、预制构件钢筋连接技术 A、灌浆套筒钢筋连接技术 预制构件中已经预埋了部分钢筋，要实现预制与现浇相结合，预制构件之间的钢筋就必须相互联系，或者与现浇部分的钢筋进行连接，在装配整体式结构住宅中，最常见的是预制剪力墙或预制柱上、下钢筋之间的连接，以及预制梁纵向钢筋的连接，其连接的可靠性决定了结构的整体性能。 灌浆套筒是预制墙柱纵筋连接的常用技术，该技术在国外已经过数十年的发展，经过无数工程的实践检验已经非常成熟，一般为球墨铸铁产品，由于国内预制住宅还未普及，目前仍以机械加工套筒为主，其原理为：在灌浆套筒中注入高强度无收缩灌浆料，通过灌浆料形成的压力，将一根钢筋的应力通过套筒传递到另一端的钢筋。
受力原理 钢筋连接示意 构件生产时埋入套筒 安装灌注完成后封堵灌浆孔
B、螺旋箍筋约束浆锚钢筋搭接技术 螺旋箍筋 灌浆施工 C、预留孔洞钢筋搭接技术
预制异形空心柱（预制柱预留孔洞） 预制空心墙（预制墙预留孔洞） 在柱子、墙体中预留孔洞，插入钢筋后将孔洞灌实，上、下钢筋满足搭接长度。 D、预制构件钢筋机械式连接及锚固技术 现场钢筋与预制构件钢筋机械式连接 预制构件的钢筋已经预埋在硬化的混凝土里，现场钢筋难以连接，采用机械式的接头，简单实用、操作方便，可以加快施工速度，在欧美日国家使用较普及。
特制的钢筋端头（美国） 特制的附加锚固端头 2、新旧混凝土连接技术 A、露骨料混凝土粗糙面技术 露骨料混凝土是指使混凝土表面露出石子、粗砂等骨料，形成粗糙面的一种技术手段。主要用于施工缝处理、预制装配式结构构件连接、构件表面装饰施工等。当混凝土表面露出天然级配骨料的纹理，新混凝土中的砂浆才能充分握裹住旧混凝土的骨料，使两次浇筑的混凝土骨料尽量接近，保证共同工作的性能，有关实验表明：在新旧混凝土连接成为整体的力学实验中，露骨料混凝土的效果优于拉毛、键槽、凿毛的效果。因此，露骨料混凝土技术是一种能使“新旧混凝土连接成为整体”的关键技术。 生产过程中需要使用露骨料混凝土专用药剂，露骨料混凝土粗糙面的制作成本低于10元/平米，是一项提高质量、节省人力的技术。 下图为制作方法和使用效果：
B、混凝土键槽连接技术
墙板四周伸出钢筋并带有键槽 键槽形式
钢筋环套与键槽结合破坏形式 在露骨料粗糙面加上键槽形式 3、夹心三明治保温外墙技术 有机保温材料往往具有易燃的特性，如果将保温材料夹在两层混凝土之间，形成预制夹心三明治保温外墙，这种外保温形式既避免了冷热桥的出现，又解决了保温材料的防火问题，在欧洲和美洲被大量采用，为了使三层构造之间成为整体，需要使用高强度、低导热性能的保温连接件，目前被广泛使用的连接件有两类，一类为GFRP保温连接器，热导热率很低，适用于任何地区，另一类为不锈钢材料，适用于非寒冷地区（在严寒地区其冷热桥仍可出现结露现象）。下表是不同材料的热传导率比较：
A、GFRP复合连接器形式 GFRP复合连接器是由耐碱玻璃纤维与环氧树脂组成的复合新材料，既发挥了玻璃纤维高强度及弹性模量的特点（强度高达800MPa），同时保持了非金属材料导热系数较低的特点。 美国Thermomass连接器及夹心三明治构造
在预制厂将保温材料用Thermomass连接器固定在两层混凝土之间
通过以上红外热成像图片可以看出，普通连接器热传导损失严重。
Thermomass及国产GFRP保温连接器 国产GFRP连接器使用效果 B、其他保温连接件形式
宇辉金属电镀复合连接器 哈芬不锈钢保温连接器
快而居GFRP保温连接件及用法（U型、I型） 4、外墙构件及装饰施工集成技术 预制外墙除了围护、隔声、防水等功能外，往往需要进行装饰，如果将门窗、保温、外装饰等工序在预制构件厂内完成，现场施工就可以节省大量的时间，同时可以减少外脚手架的使用，由于工厂里的装饰作业条件优于施工现场，装饰质量和效果更有保证，外墙预制构件与保温、装饰一体化集成是发展趋势。 A、预制装饰一体成型技术
厂内粘贴瓷砖效果（瓷砖胶粘贴） 预制清水镜面混凝土效果（原生态） B、反打工艺构件装饰面一体成型技术
艺术混凝土墙面 照片影像刻画在水泥面上
照片影像墙面 水泥里面的自己？
艺术墙面 从混凝土表面剥离胶具模
把建筑融入自然 制作原理图（中山永易通厂区）：
（1）用凸凹的石板铺砌围模 （2）将模具胶倒入模内
（3）模具胶硬化后剥离 （4）将模具胶衬在模具底部
（5）可批量复制每天生产多块 （6）预制构件成品
（7）预制构件安装完成的护坡墙效果（香港） 预制混凝土住宅能否做出个性化的建筑？只要充分发挥混凝土在凝固前的可塑性，就可以做出任何手工无法达到的效果，也可以做出逼真的仿瓷砖、仿石材效果，从而节省装饰材料，并且一体化的构造避免了瓷砖脱落的风险，由于外墙瓷砖是高能耗产品，并且无法形成的建筑垃圾永远无法分解后还给地球，在欧洲和香港从环保的角度出发，开始尽量避免外墙使用瓷砖，而是用混凝土和涂料仿砖来替代，这是大势所趋，从以上图片可以看出，呆板并不是预制房屋的代名词，而是取决于设计者的思维方式，正是混凝土的可塑性给了设计者以艺术想象的空间，随着住宅产业化和建筑工业化的发展，可以预见在不远的将来，我国的城乡建筑将以崭新的外貌迎接世人的检验。 5、GRC装饰与构件一体化复合技术
正面是GFRC装饰材料 背面是普通混凝土材料
建设的成品房屋实景效果（深圳海龙） GFRC是指采用玻璃纤维增强的水泥复合材料（国内称GRC），在国内一般用于生产后安装的装饰构件，如窗眉、腰线等局部装饰构件，在国外一般与钢框结合用于生产非承重的外墙壳，配合钢结构主体使用，中建海龙创新地把GRC表面与预制构件结合在一起运用，形成了具有漂亮外观造型的预制构件，有效地将构件和装饰相结合。 6、专用预埋件、吊具及磁性固定装置
预制构件专用埋件（锚栓） 预制构件专用吊钉
吊钉预埋器及专用吊具 边模固定磁盒
磁性固定边模 预埋锚栓磁性吸盘 磁盒专用撬棍 技术的进步表现之一是工具的进步，在提高工作效率的同时，也促使生产方式的革命，运用稀土永磁体制作的磁盒来固定预制构件边模，可以避免在模台上钻洞，从而延长了构件模具的寿命，可以大大降低模具的摊销成本，将对预制构件的模具制作行业带来革命性的变化，从而大大降低预制构件成本，提高装配整体式建筑的经济性。 小结：国内装配整体式混凝土结构住宅技术正在逐渐成熟和完善，其工业化的生产方式即将成为住宅产业化的主流发展方向，在推广普及的过程中，需要熟悉现有的新型结构体系，并结合国情和当地情况以及企业自身条件，充分学习、消化和吸收国内外先进技术并进行自主创新，不断地积累经验，灵活地加以运用，预制混凝土行业是一个看起来容易，做起来有难度的行业，在国内产业链还不成熟的情况下，既要避免盲目引进国外技术和产品，又要防止闭门造车走不必要的弯路，同时应加强企业之间横向的联合，充分发挥现有的人才和资源优势，掌握好现有的技术，快速形成生产力。 多年来住宅产业化的发展瓶颈是结构体系的创新和发展，住宅产业化的核心是生产方式的变革，是先进生产力淘汰落后生产力的持续过程，需要社会各界齐心协力持之以恒的加以努力！ 作者简介：谷明旺，深圳市现代营造科技有限公司总经理、深圳鹏城建筑技术研发中心顾问专家，中国混凝土与水泥制品协会（CCPA）预制混凝土构件分会副秘书长，山东万斯达集团国家住宅产业化示范基地顾问总工。 |
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