住宅建筑工業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)研究

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近年來，我國住宅建筑飛速發(fā)展，其建造和使用對資源占用和消耗都非常巨大。與國外發(fā)達(dá)國家相比存在住宅建造周期長、施工質(zhì)量差、能源及原材料消耗大、產(chǎn)業(yè)化程度尤其工業(yè)化程度低等問題，迫切需要采取工業(yè)化手段來提高住宅建設(shè)的質(zhì)量和效率。開發(fā)符合產(chǎn)業(yè)化發(fā)展要求，工廠化、標(biāo)準(zhǔn)化程度高，施工速度快，節(jié)能省地、經(jīng)濟(jì)性好的新型工業(yè)化住宅體系，已經(jīng)成為我國目前推進(jìn)建筑工業(yè)化發(fā)展的一項(xiàng)重要工作。

1 工業(yè)化住宅建造關(guān)鍵技術(shù)研究課題背景

1.1立項(xiàng)必要性

我國“十五”以來，對住宅產(chǎn)業(yè)化問題進(jìn)行過研究和推廣，取得了一定成效。但對預(yù)制裝配整體式混凝土住宅建筑的關(guān)鍵技術(shù)沒有進(jìn)行過系統(tǒng)、深入的研究，至今沒有形成配套的工業(yè)化技術(shù)政策和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系，已建成的示范小區(qū)工程多是現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)，不具有高效環(huán)保的工業(yè)化節(jié)能減排特征。

研究實(shí)施裝配整體式工業(yè)化住宅建筑體系，符合目前我國正在推行實(shí)施的住宅產(chǎn)業(yè)化政策要求，不但可以提高住宅工程質(zhì)量和裝修品質(zhì)；而且可以最大限度滿足我國倡導(dǎo)地節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材和保護(hù)環(huán)境（“四節(jié)一環(huán)保”）的綠色建筑設(shè)計(jì)與施工要求。

通過系統(tǒng)的研究和實(shí)施，建立完整的技術(shù)體系和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系，可為裝配式工業(yè)化住宅建筑的大量建設(shè)提供支撐。在日本、歐美等發(fā)達(dá)國家，預(yù)制裝配混凝土技術(shù)已經(jīng)比較成熟。例如，在日本已經(jīng)有完整的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)體系，有具有專業(yè)設(shè)計(jì)、構(gòu)件制作、運(yùn)輸、安裝、裝修一體化的建筑企業(yè)，住宅全部是交鑰匙就可居?。谎b配整體式混凝土框架結(jié)構(gòu)住宅建筑的高度已經(jīng)突破180米。按照國外的經(jīng)驗(yàn)，裝配整體式混凝土建筑體系不僅可用于新農(nóng)村建設(shè)和城鎮(zhèn)化建設(shè)中的大量低、多層住宅建筑，同樣也適用于大中城市中高層住宅建筑。

1.2 存在問題分析

我國二十世紀(jì)七八十年代開發(fā)建設(shè)的預(yù)制裝配式住宅建筑存在許多問題，照搬過去的經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)不適應(yīng)現(xiàn)時(shí)期我國住宅建設(shè)的實(shí)際需求。目前開始進(jìn)行的新型工業(yè)化住宅建筑的基礎(chǔ)性研究工作和工程試點(diǎn)，主要從性能和功能兩方面完善提高工業(yè)化住宅的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。由于多年來我國缺乏工業(yè)化住宅的研究積累和工程實(shí)踐，結(jié)構(gòu)構(gòu)件和部品的工業(yè)化率仍然很低。究其原因主要有以下幾方面：

（1）工業(yè)化住宅建筑技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策配套缺乏；工業(yè)化住宅部品認(rèn)證體系及管理體系需要健全；勞動(dòng)力培訓(xùn)體系有待建立和完善。

（2）裝配式混凝土住宅結(jié)構(gòu)基本受力性能及抗震性能研究不夠；相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和構(gòu)造圖集、技術(shù)指南不完善。

（3）裝配式混凝土住宅總體設(shè)計(jì)策劃能力差、細(xì)部構(gòu)造、建筑部品及配套材料研究開發(fā)不夠。

（4）構(gòu)配件生產(chǎn)工藝及施工裝備水平落后，施工管理及施工安裝技術(shù)、檢測手段不能滿足要求。

1.3 主要研究內(nèi)容

（1） 預(yù)制裝配式混凝土住宅建筑的結(jié)構(gòu)性能、抗震性能等關(guān)鍵技術(shù)研究。

（2）建筑配套部品的系統(tǒng)研究、產(chǎn)品開發(fā)、設(shè)計(jì)配套技術(shù)研究。

（3）構(gòu)配件生產(chǎn)、施工安裝關(guān)鍵技術(shù)研究與開發(fā)。

（4）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的研究與編制。

（5）較大規(guī)模的示范工程。

2  住宅工業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)研究

2.1 基礎(chǔ)理論與試驗(yàn)研究

（1）裝配式混凝土建筑結(jié)構(gòu)體系研究：包括框架結(jié)構(gòu)、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)等；主要研究裝配式疊合樓蓋結(jié)構(gòu)性能；裝配式框架節(jié)點(diǎn)受力性能、抗震性能；裝配式剪力墻節(jié)點(diǎn)受力性能、抗震性能；構(gòu)件承載與變形性能，裝配節(jié)點(diǎn)大直徑鋼筋漿錨連接構(gòu)造的承載及連接整體性能等。

（2）裝配式混凝土工業(yè)化住宅的建筑性能研究：包括墻體保溫隔熱性能、接縫防水性能、建筑防火性能、外墻裝飾性能、墻體耐久性能及隔聲性能等。

（3）裝配式混凝土工業(yè)化住宅經(jīng)濟(jì)性能研究：包括設(shè)計(jì)與施工總體策劃管理，標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)與施工技術(shù)，項(xiàng)目實(shí)施的時(shí)效性與規(guī)模效應(yīng)對比等。

2.2 工業(yè)化建筑設(shè)計(jì)技術(shù)

重點(diǎn)研究開發(fā)以下技術(shù)：

（1）結(jié)構(gòu)體系選擇與模數(shù)化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)：我國的住宅建筑工業(yè)化結(jié)構(gòu)體系還沒有完全確立，通用結(jié)構(gòu)體系和專用結(jié)構(gòu)體系的協(xié)調(diào)配合還沒有解決，標(biāo)準(zhǔn)化概念和設(shè)計(jì)技術(shù)還沒有得到足夠重視。導(dǎo)致目前工業(yè)化住宅設(shè)計(jì)方案實(shí)施成本高、周期長，最大的原因是缺乏有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)咨詢?nèi)藛T。

（2）構(gòu)件及裝配節(jié)點(diǎn)的深化設(shè)計(jì)：工業(yè)化住宅的關(guān)鍵是要解決構(gòu)配件的標(biāo)準(zhǔn)化定型和裝配節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造詳圖設(shè)計(jì)。

（3）工業(yè)化專用三維設(shè)計(jì)軟件開發(fā)：由于裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)構(gòu)造的自身特點(diǎn)，要求設(shè)計(jì)方案必須在施工前檢查復(fù)核，確保各專業(yè)的交叉重復(fù)在設(shè)計(jì)階段解決，提高工業(yè)化設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。

2.3 構(gòu)配件優(yōu)質(zhì)高效加工制作技術(shù)

應(yīng)制定采用機(jī)械化水平較高、具有一定規(guī)模的專業(yè)預(yù)制工廠取代目前無質(zhì)量保證的分散的小廠認(rèn)證管理辦法，鼓勵(lì)預(yù)制工廠采用先進(jìn)的生產(chǎn)工藝和流水線、提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量、完善運(yùn)輸安裝過程服務(wù)。實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排和清潔生產(chǎn)。主要研究開發(fā)下列關(guān)鍵技術(shù)。

（1）構(gòu)配件高效生產(chǎn)技術(shù)：采用機(jī)械化生產(chǎn)線可以減少工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

（2）構(gòu)配件清潔生產(chǎn)技術(shù)：采用工廠化定點(diǎn)批量生產(chǎn)，最大限度減少建筑垃圾及廢棄物排放，滿足國家環(huán)境保護(hù)政策對建筑業(yè)推廣綠色施工要求。

（3）構(gòu)配件節(jié)能生產(chǎn)技術(shù)：采用自動(dòng)控溫的節(jié)能養(yǎng)護(hù)窯可有效降低能耗，加速模板周轉(zhuǎn)，縮短工期，降低成本。

2.4 專業(yè)化施工安裝技術(shù)

（1）工業(yè)化施工安裝軟件管理系統(tǒng)開發(fā)：應(yīng)針對工業(yè)化住宅結(jié)構(gòu)體系開發(fā)施工安裝管理軟件，規(guī)范指導(dǎo)預(yù)制構(gòu)件的施工裝配。

（2）安裝設(shè)備及配套機(jī)具開發(fā)：結(jié)合具體工程示范開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化定型化住宅配套設(shè)備安裝機(jī)具。

（3）工業(yè)化定型模板配件及支撐系統(tǒng)開發(fā)：配套模板及支撐固定用腳手架的開發(fā)與完善。

（4）裝配節(jié)點(diǎn)專業(yè)化施工及配套材料開發(fā)：連接套筒及高強(qiáng)無收縮灌漿材料的開發(fā)與應(yīng)用。

3 住宅工業(yè)化實(shí)施方案

3.1 政策引導(dǎo)與行業(yè)管理（政策支持）

充分發(fā)揮政府的指導(dǎo)作用，研究、建立或完善有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策；針對裝配式工業(yè)化建筑的特點(diǎn)，建立推廣裝配式建筑體系的構(gòu)配件工業(yè)化生產(chǎn)、專業(yè)化施工安裝的管理體系；建立設(shè)計(jì)研究、構(gòu)配件生產(chǎn)、安裝施工隊(duì)伍的培訓(xùn)體系；走專業(yè)化、集成化、標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展道路。

3.2 預(yù)制工程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系建立與完善（技術(shù)配套）

建立以科研院所、高校、設(shè)計(jì)單位、大型房地產(chǎn)開發(fā)企業(yè)、構(gòu)配件生產(chǎn)企業(yè)、施工企業(yè)組成的“產(chǎn)學(xué)研”團(tuán)隊(duì)；建立符合受力性能和抗震性能要求的預(yù)制裝配式混凝土住宅結(jié)構(gòu)體系，并建立相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系；建立適用于裝配式住宅建筑體系的節(jié)能配套技術(shù)，保證裝配式建筑的能耗低于現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)。

3.3 設(shè)計(jì)、制作與施工的專業(yè)一體化公司（PCE）模式（經(jīng)濟(jì)考核）

確立以企業(yè)為中心，形成一套完整的建筑產(chǎn)業(yè)化鏈條，建立“研究—設(shè)計(jì)—預(yù)制—施工”一體化的專業(yè)化房屋工廠模式，帶動(dòng)一批傳統(tǒng)建筑企業(yè)向?qū)I(yè)化房屋工廠企業(yè)的轉(zhuǎn)型，長期從事住宅工業(yè)化的設(shè)計(jì)與施工業(yè)務(wù)。進(jìn)而推動(dòng)我國住宅產(chǎn)業(yè)化整體水平的提升。

通過大規(guī)模試點(diǎn)工程的推廣應(yīng)用，形成專業(yè)一體化管理模式為主，預(yù)制構(gòu)件專業(yè)化加工為輔的管理模式和運(yùn)作方式，培訓(xùn)出一批新型建筑工業(yè)化企業(yè)，為新農(nóng)村建設(shè)、城鎮(zhèn)化建設(shè)和政府保障性住房建設(shè)提供良好的住宅體系。