構(gòu)件工廠化生產(chǎn)

1、構(gòu)件工廠化生產(chǎn) 施工裝配式運(yùn)作南京大地建設(shè)集團(tuán)的成功實(shí)踐特約記者/汪士和 繆華昌近年來(lái)，南京建筑市場(chǎng)悄然興起一種新施工方式：速度快16萬(wàn)平方米的5層框架主體工程只用3個(gè)月；用料省能減少模板用量80%；抗震性能好應(yīng)用該方式制作的框架模型結(jié)構(gòu)能抗8度烈度地震本期特別報(bào)道，我們走進(jìn)南京大地集團(tuán)，聽(tīng)于國(guó)家董事長(zhǎng)解讀建筑施工新技術(shù)世構(gòu)技術(shù)體系。低碳經(jīng)濟(jì)，環(huán)保生活，當(dāng)今全球人關(guān)注的主題。有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，建筑能耗已占中國(guó)總能耗的40，建筑節(jié)能成了關(guān)注主題的重點(diǎn)。近年來(lái)，南京建筑市場(chǎng)出現(xiàn)一種新興施工方式，該方式采用世構(gòu)技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)了“構(gòu)件工廠化生產(chǎn)，施工裝配式運(yùn)作”。采用該方式施工，不但房屋質(zhì)量有保證，而且施

2、工速度奇快，能有效為業(yè)主降低成本。如南京金盛國(guó)際家居廣場(chǎng)江北店，框架結(jié)構(gòu)5層，建筑面積16萬(wàn)平方米，僅92天即完成主體工程。還有南京審計(jì)學(xué)院國(guó)際學(xué)術(shù)交流中心、南京仙林國(guó)際汽配城一期工程、南京法伯耳紡織有限公司差別化粘膠長(zhǎng)絲二期工程、大地豪庭小高層住宅等等，這些工業(yè)和民用建筑都是在幾十天內(nèi)即完成主體工程。為何這些項(xiàng)目施工速度這么快？世構(gòu)技術(shù)體系有哪些神奇之處？帶著問(wèn)題，我們來(lái)到上述項(xiàng)目的承建者南京大地建設(shè)集團(tuán)?！肮S化”顛覆了傳統(tǒng)施工模式南京大地建設(shè)集團(tuán)的董事長(zhǎng)于國(guó)家接待了我們。于國(guó)家首先表示：“大地建設(shè)集團(tuán)有自己應(yīng)盡的社會(huì)責(zé)任。我們是建筑人，有義務(wù)提高建筑科技，有加快創(chuàng)新的理念，注重學(xué)習(xí)，才有

3、了今天的業(yè)績(jī)?！睅资陙?lái)，秦磚漢瓦式的中國(guó)建筑施工模式曾經(jīng)在世界建屋史上放射出耀目的光輝。歷史遺留下來(lái)的北京故宮體系，南京明城墻體系，蘇州園林建筑體系以及其他諸多筑城、筑路、筑屋體系，無(wú)不展示著這一建筑施工模式的輝煌。但進(jìn)入20世紀(jì)，隨著工業(yè)化國(guó)家科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，中國(guó)房屋建筑的施工體系受到了新興技術(shù)的沖擊。有關(guān)資料表明，世構(gòu)體系在歐美等發(fā)達(dá)工業(yè)化國(guó)家已經(jīng)盛行了50多年，在當(dāng)?shù)亟ㄖ袌?chǎng)中所占產(chǎn)品份額已高達(dá)40%。如今，全球每天有近12萬(wàn)平方米的世構(gòu)體系產(chǎn)品在安裝。上世紀(jì)八九十年代，新加坡投資方來(lái)無(wú)錫市投資興辦工業(yè)園區(qū)，投資方要求采用世構(gòu)技術(shù)建廠房，以更好更快地形成生產(chǎn)能力，加快投資回報(bào)。但是，當(dāng)

4、時(shí)我國(guó)尚沒(méi)有生產(chǎn)房屋預(yù)制體系的大型設(shè)備，沒(méi)有辦法達(dá)到投資方的要求。為了實(shí)現(xiàn)減少建筑碳排放量的目標(biāo)，提升企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力，同時(shí)實(shí)現(xiàn)業(yè)主利益最大化，2000年，南京大地建設(shè)集團(tuán)派人赴法國(guó)學(xué)習(xí)，引進(jìn)新技術(shù)，與法國(guó)PPB國(guó)際公司共同投資興建的大地普瑞預(yù)制房屋有限公司，成為國(guó)內(nèi)第一家從事世構(gòu)體系生產(chǎn)的企業(yè)。10年來(lái)，該集團(tuán)在南京建筑市場(chǎng)上承建了總計(jì)100萬(wàn)平方米左右的工程，贏得市場(chǎng)的同時(shí)，得到了業(yè)主的高度認(rèn)可和市民的歡迎?！拔覀兊氖┕し绞?，是對(duì)秦磚漢瓦式建筑施工模式顛覆性的挑戰(zhàn)！”于國(guó)家一邊介紹，一邊帶我們仔細(xì)參觀南京大地普瑞預(yù)制房屋有限公司。參觀之后，我們才明白為什么他們的施工速度那么快。原來(lái)，建房所用

5、材料大部分是提前在工廠里生產(chǎn)好的！他們所造構(gòu)筑物的細(xì)部之所以那么美觀，是因?yàn)槟切?gòu)件都在工廠里精雕細(xì)刻出來(lái)的！之所以幾十個(gè)人能完成年產(chǎn)值千萬(wàn)元以上的建筑產(chǎn)品，是因?yàn)樗麄儾扇〉氖茄b配化施工！大地普瑞預(yù)制房屋有限公司有兩套房柱生產(chǎn)線(xiàn)，每套一次生產(chǎn)4根，每根長(zhǎng)14米；兩套房梁生產(chǎn)線(xiàn)，每套一次生產(chǎn)房梁2根，每根長(zhǎng)72米；兩套板材生產(chǎn)線(xiàn)，生產(chǎn)的板材長(zhǎng)78米，寬2.5米，配以自動(dòng)化的拌料機(jī)和先張法整體張拉設(shè)備；鋼筋混凝土構(gòu)件實(shí)施蒸汽養(yǎng)護(hù)，只要7小時(shí)，所需柱、梁、板即可運(yùn)往工地安裝。實(shí)踐證明，南京大地普瑞預(yù)制房屋有限公司引進(jìn)的世構(gòu)技術(shù)體系，符合建筑工業(yè)化的發(fā)展方向，具有節(jié)約型、低碳經(jīng)濟(jì)型的特點(diǎn)，已被住房和城

6、鄉(xiāng)建設(shè)部列入新一輪推廣應(yīng)用的新技術(shù)之一。于國(guó)家告訴我們，所謂世構(gòu)（SCOPE）技術(shù)體系，就是采用現(xiàn)澆或預(yù)制鋼筋混凝土柱，預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土梁、板，通過(guò)鋼筋混凝土后澆筑部分將梁、板、柱及節(jié)點(diǎn)連成整體的新型房屋框架結(jié)構(gòu)體系。在工程實(shí)際應(yīng)用中，世構(gòu)體系主要有三種裝配形式：一是采用預(yù)制柱，預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土疊合梁、板的全裝配；二是采用現(xiàn)澆柱、預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土疊合梁、板，進(jìn)行部分裝配；三是僅采用預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土疊合板，適用于各種類(lèi)型結(jié)構(gòu)的裝配。三類(lèi)裝配方式以第一種最為省時(shí)。由于房屋構(gòu)成的主體是部分或全部為工廠化生產(chǎn)，且樁、柱、梁、板均為專(zhuān)用機(jī)具制作，工裝化水平高，標(biāo)準(zhǔn)化程度高，因此裝配方便，只需將相關(guān)節(jié)點(diǎn)現(xiàn)

7、場(chǎng)連接并用混凝土澆筑密實(shí)，房屋架構(gòu)即可形成。在施工速度上，這種全裝配或半裝配的施工方式是傳統(tǒng)方式難以相比的。呈現(xiàn)綜合多元的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)于國(guó)家介紹說(shuō)，從他們的實(shí)踐來(lái)看，與傳統(tǒng)現(xiàn)澆技術(shù)相比，采用世構(gòu)技術(shù)體系工程造價(jià)可節(jié)約10%以上，工期可縮短30%以上，周轉(zhuǎn)材料可節(jié)約80%以上，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，已是不爭(zhēng)的事實(shí)。談及世構(gòu)體系的突出優(yōu)勢(shì)，于國(guó)家如數(shù)家珍。一是建材工廠化生產(chǎn)。采用預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)鋼筋及高強(qiáng)混凝土，梁板截面積減小，不僅建筑物的自重減輕，而且梁、板的含鋼量也可比現(xiàn)澆梁、板降低30%左右。由于梁、板變細(xì)變薄，同樣節(jié)省水泥也是毋庸置疑的。這對(duì)于每年有幾萬(wàn)億投資的中國(guó)建筑市場(chǎng)，僅鋼材和水泥的節(jié)約就

8、十分可觀，這對(duì)于我國(guó)建設(shè)節(jié)約型社會(huì)，無(wú)疑是一項(xiàng)十分巨大的貢獻(xiàn)。房屋建材生產(chǎn)工廠化后，由于鋼材水泥的大量節(jié)約，同時(shí)也減少了二氧化碳向大氣中的排放量。有專(zhuān)業(yè)人士測(cè)算過(guò)，每建100平方米的房屋，采用世構(gòu)施工體系，比傳統(tǒng)的現(xiàn)澆施工方法可減排二氧化碳8噸。我國(guó)已莊嚴(yán)承諾，到2020年中國(guó)經(jīng)濟(jì)單位GDP，要比現(xiàn)時(shí)的碳排放量減少40%45%，如何實(shí)現(xiàn)這一減排目標(biāo)？作為以鋼鐵、水泥為主要原材料的建筑大行業(yè)，推廣世構(gòu)建房體系責(zé)無(wú)旁貸。二是采用世構(gòu)技術(shù)進(jìn)行房屋生產(chǎn)較好地保護(hù)了施工環(huán)境。揚(yáng)塵污染和噪聲污染是傳統(tǒng)建筑施工生產(chǎn)較難克服的兩大“頑疾”。采用世構(gòu)技術(shù)進(jìn)行房屋生產(chǎn)，柱、梁、板幾大部件出廠后運(yùn)到工地，水泥制品外

9、表光潔如鏡，立柱、搭梁、裝板幾乎無(wú)塵埃污染源，梁、柱、板搭接時(shí)，水泥砂漿用量少，污染易控制。由于減少了現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，振動(dòng)噪音、機(jī)具運(yùn)轉(zhuǎn)噪音、工地汽笛等噪音污染減少90%。這樣每逢高考期間，再也用不著政府部門(mén)強(qiáng)令建筑施工企業(yè)限時(shí)限地生產(chǎn)了。三是采用世構(gòu)技術(shù)進(jìn)行房屋生產(chǎn)有效提升了產(chǎn)品的質(zhì)量。預(yù)制梁、板、柱應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)工廠化生產(chǎn)，配以過(guò)熱蒸汽養(yǎng)護(hù)，其抗裂性能大為提升，克服了現(xiàn)澆柱、梁、板，特別是樓板容易出現(xiàn)裂縫的質(zhì)量通病。同時(shí)，預(yù)制梁、柱、板，規(guī)?；?、標(biāo)準(zhǔn)化工廠生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量更容易得到有效控制，使構(gòu)件外觀光潔，質(zhì)地優(yōu)良，更具有較強(qiáng)的耐久性。且這種搭接式的房屋框架無(wú)需粉刷，天然去雕飾。四是采用世構(gòu)技術(shù)建

10、房不受氣候影響，同時(shí)降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。傳統(tǒng)的建筑施工生產(chǎn)，一直被人們稱(chēng)作“露天工廠”，現(xiàn)澆水泥部件必需在0以上施工，遇有規(guī)模澆筑任務(wù)，必須在好天氣下實(shí)施?，F(xiàn)在工廠生產(chǎn)構(gòu)配件，工人勞動(dòng)強(qiáng)度自然大為降低，更無(wú)需跟著天氣的陰晴去作業(yè)，每7小時(shí)出一批建材構(gòu)配件，拉到工地便可裝配，即使下著雨，穿上雨衣一樣可以干干凈凈地施工。五是采用世構(gòu)技術(shù)建房，極大降低了周轉(zhuǎn)材料的消耗，提升了施工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。首先，柱、梁、板不需要立模，與現(xiàn)澆方法相比減少模板用量80%以上。其次，裝配樓板時(shí)，由于已是成型產(chǎn)品，支撐樓板所用鋼管架量也大大下降，板下支撐立桿間距可以增長(zhǎng)到2.0至2.5米，這樣支撐鋼管數(shù)量跟著減少。工地

11、周轉(zhuǎn)材料占用量的大幅降低，減輕了企業(yè)的購(gòu)置投入或租賃支出，有效提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。六是采用世構(gòu)技術(shù)建房可以大大縮短施工工期。世構(gòu)技術(shù)建房，通俗的比喻就是“搭積木”式的建房，材料構(gòu)件源于工廠，現(xiàn)場(chǎng)施工就是“搭積木”，并且這種“搭積木”的辦法是幾個(gè)樓層一氣呵成。一般預(yù)制構(gòu)造柱長(zhǎng)14米，一旦豎起來(lái)，就是三四層樓高，從低層開(kāi)始，逐層搭接起來(lái)快捷方便。而現(xiàn)場(chǎng)澆筑，每層養(yǎng)護(hù)期在5天以上，兩相對(duì)比不難看出，世構(gòu)技術(shù)建房速度快的優(yōu)勢(shì)極其明顯?？煽康陌踩院土己玫呐涮仔浴笆罉?gòu)技術(shù)施工速度這么快，裝配施工看起來(lái)很簡(jiǎn)單，是否安全可靠？”我們禁不住問(wèn)于國(guó)家董事長(zhǎng)?！斑@個(gè)問(wèn)題是大家擔(dān)心的重點(diǎn)，更是我們擔(dān)心的重點(diǎn)。引進(jìn)新

12、技術(shù)的同時(shí)，大地集團(tuán)與行業(yè)內(nèi)技術(shù)專(zhuān)家和高校的教授共同研究探討世構(gòu)建房安全問(wèn)題，專(zhuān)家們經(jīng)過(guò)理論推敲和反復(fù)的實(shí)驗(yàn)，證明世構(gòu)建房是安全的、抗震的?！庇趪?guó)家介紹道。第一，預(yù)制構(gòu)件連接技術(shù)使房屋結(jié)構(gòu)具有良好的整體性。在世構(gòu)體系諸多預(yù)制構(gòu)件中，其中預(yù)制梁板采用了先張法施工工藝，預(yù)制板主筋1570級(jí)高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力鋼筋，強(qiáng)度設(shè)計(jì)值高達(dá)1110N/mm2，預(yù)制梁受力主筋采用1860級(jí)高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力鋼絞線(xiàn)，強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為1320N/mm2。這些梁、柱的結(jié)合采用鍵槽式連接，這是世構(gòu)體系特殊的連接方式。它的基本要點(diǎn)是梁柱節(jié)點(diǎn)由鍵槽、形鋼筋和后澆混凝土三部分組成，其中的 形鋼筋主要起到連接節(jié)點(diǎn)兩端，并且改變了傳統(tǒng)的將梁的縱向鋼筋

13、在節(jié)點(diǎn)區(qū)錨固的方式，改為與預(yù)制梁端的預(yù)應(yīng)力鋼筋在鍵槽即梁端的塑性鉸區(qū)實(shí)現(xiàn)搭接連接，后澆疊合層混凝土把整個(gè)結(jié)構(gòu)連接成為整體，大大提高了結(jié)構(gòu)的整體性和抗震性能。為研究其連接的可靠和抗震能力，大地普瑞公司與東南大學(xué)共進(jìn)行過(guò)三次試驗(yàn)研究，兩次鍵槽節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)和一次振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，結(jié)果均達(dá)到預(yù)期效果。在住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部組織驗(yàn)收的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中，進(jìn)行了顛覆性試驗(yàn)，所搭接的實(shí)驗(yàn)體穩(wěn)如泰山，沒(méi)有遭到損傷。因此，從構(gòu)件的連接角度看，世構(gòu)技術(shù)是成熟的。第二，預(yù)制房屋具有良好的抗震性。于國(guó)家告訴我們，在世構(gòu)技術(shù)體系生產(chǎn)建房構(gòu)件過(guò)程中，大地普瑞公司先后進(jìn)行了試驗(yàn)：一次是鍵槽節(jié)點(diǎn)擬靜力試驗(yàn)。從試驗(yàn)現(xiàn)象來(lái)看，世構(gòu)體系節(jié)點(diǎn)在低周反復(fù)荷

14、載作用下表現(xiàn)良好，主要的破壞發(fā)生在梁端塑性鉸區(qū)，破壞是梁端受彎破壞，柱子以及節(jié)點(diǎn)核心區(qū)沒(méi)有出現(xiàn)破壞情況。通過(guò)對(duì)試驗(yàn)采集的原始數(shù)據(jù)以及對(duì)數(shù)據(jù)歸類(lèi)分析處理后得到的滯回曲線(xiàn)和骨架曲線(xiàn)等結(jié)果，對(duì)節(jié)點(diǎn)的抗震性能（包括延性、剛度退化和耗能能力等）進(jìn)行了詳細(xì)的分析，結(jié)果表明試件的功比指數(shù)較大，說(shuō)明試件有良好的耗能能力，而節(jié)點(diǎn)延性系數(shù)都大于4，滿(mǎn)足框架結(jié)構(gòu)延性要求，說(shuō)明試件在屈服后的非彈性變形能力很大，延性良好，在強(qiáng)震作用下能達(dá)到延性破壞的目的。一次是世構(gòu)體系振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)。試件設(shè)計(jì)為一個(gè)以六層世構(gòu)體系框架的底部?jī)蓪訛樵停?/2.2縮尺比例的兩層兩跨，預(yù)制柱疊合梁、板的框架結(jié)構(gòu)模型。在對(duì)世構(gòu)體系框架模型結(jié)構(gòu)的模

15、擬地震振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)中，模型結(jié)構(gòu)在9度罕遇地震狀況下破壞輕微，只是在部分柱端及梁端出現(xiàn)彎曲裂縫，樓板未有裂縫產(chǎn)生，疊合面也未出現(xiàn)滑移現(xiàn)象。在加速度幅值達(dá)到3.8g的正弦波激勵(lì)下，產(chǎn)生了共振，晃動(dòng)劇烈，一層部分柱底部有小塊剝落，節(jié)點(diǎn)核心區(qū)微裂，疊合板仍沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯的裂縫，說(shuō)明模型結(jié)構(gòu)保持了較好的整體性。 隨著裂縫和非彈性變形的發(fā)展，結(jié)構(gòu)的頻率不斷下降，而阻尼比則顯著增加，模型結(jié)構(gòu)振型表現(xiàn)出較為明顯的剪切型。本次試驗(yàn)測(cè)得的一階阻尼比明顯高于二階阻尼比。結(jié)構(gòu)在地震下的加速度和位移反應(yīng)隨著輸入地震波峰值的增加而增加，在相同峰值的情況下，以人工波工況加速度和位移地震反應(yīng)值最大，說(shuō)明結(jié)構(gòu)反應(yīng)不僅與地震波峰值有

16、關(guān)還與地震波的頻譜特性有關(guān)。在模擬地震振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)中，自底層向上加速度逐層放大，發(fā)生不同程度的破壞后，加速度放大系數(shù)有逐漸減小的趨勢(shì)。根據(jù)模型實(shí)測(cè)結(jié)果反推，原型結(jié)構(gòu)在小震階段最大層間位移角為1/13631/744，大震階段最大層間位移角達(dá)到1/122，正弦波共振時(shí)層間位移角達(dá)到1/68，均未超過(guò)規(guī)范規(guī)定的變形限值，說(shuō)明模型具有很好的延性。結(jié)構(gòu)在地震作用下的位移反應(yīng)主要是平動(dòng)，沒(méi)有明顯扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象。模型結(jié)構(gòu)鋼筋均處于彈性階段，從應(yīng)變發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，中柱及邊柱節(jié)點(diǎn)處梁筋將先于柱筋屈服，角柱受力較復(fù)雜，在設(shè)計(jì)時(shí)承載力和變形能力上都應(yīng)有較多考慮。在不完全模擬條件下，通過(guò)調(diào)整相似關(guān)系，試驗(yàn)?zāi)Ｐ蛻?yīng)變結(jié)果估計(jì)原型結(jié)

17、構(gòu)的應(yīng)變反應(yīng)是可行的。試驗(yàn)和分析結(jié)果都表明，世構(gòu)體系具有良好的抗震能力，可以進(jìn)一步加大推廣應(yīng)用力度。實(shí)踐充分證明，疊合梁適用于抗震設(shè)防烈度不大于8度的地區(qū)，也可根據(jù)防震的需求，通過(guò)增加強(qiáng)度設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)抗御更高震級(jí)的目的。第三，世構(gòu)技術(shù)生產(chǎn)的建筑構(gòu)配件具有良好的配套性。于國(guó)家介紹，在世構(gòu)體系框架技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，大地普瑞公司在積極開(kāi)發(fā)配套使用的建筑構(gòu)配件成套技術(shù)及產(chǎn)品。例如：預(yù)制樓梯，預(yù)制陽(yáng)臺(tái)，復(fù)合型墻板等。目前，部分內(nèi)容已取得階段性成果。公司自行研發(fā)的預(yù)制樓梯早在2006年5月即已投入到南京港聯(lián)置業(yè)發(fā)展有限公司倉(cāng)儲(chǔ)用房工程中做為試點(diǎn)，現(xiàn)在又應(yīng)用到萬(wàn)科公司的項(xiàng)目中。此外，大地普瑞公司成功地進(jìn)行了預(yù)制裝配式變電站預(yù)制構(gòu)件及安裝技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用。110千伏齊梁變電站工程是江蘇省電力系統(tǒng)響應(yīng)國(guó)家電網(wǎng)關(guān)于“兩型一化”標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的示范工程。主要構(gòu)件及技術(shù)有：預(yù)制房屋柱基、預(yù)制梁柱金屬節(jié)點(diǎn)、預(yù)制圍墻柱、柱基、預(yù)制圍墻板、預(yù)制天溝、預(yù)制外墻板、預(yù)制裝配式變電站結(jié)構(gòu)的安裝技術(shù)、預(yù)制裝配式變電站保溫外墻板的安裝技術(shù)等。該電站已成為江蘇省變電站今后建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)模式