目前,我国建筑业主要采用的是现场施工的方式。这种方式不仅成本高,工期长,而且耗费大量劳动力。随着劳动力成本的大幅上升,预制装配式建筑因其建造速度快,节约劳动力,质量有保证[1],越来越受到业界的的重视。
装配式建筑是指结构系统,外围护系统,设备与管线系统,内装系统的主要部分采用预制部品部件集成装配而成的建筑。
装配式建筑相较于传统现浇建筑,有以下几点优势:
装配式建筑的构件由预制工厂用钢模进行生产,相较于传统现浇建筑,省掉了大量现场施工所需时间,很大程度上提高了生产效率。
目前我国建筑业劳动力紧缺,技术人员匮乏,劳动力成本大幅上升,使得传统建筑方式难以为继。装配式建筑由于构件大量由预制工厂生产,节约了时间,大大减少了工人数量,降低了人工成本,提高了劳动生产率。
装配式建筑的构件在预制工厂中生产,所用的钢模具可以重复利用,减少了手脚架和模板的运用,节约了木材资源。此外,装配式建筑由于减少了现场湿作业,降低了传统建筑方式产生的噪音和烟尘。
装配式建筑在进行建筑设计时,首先对户型进行优选,在选定户型的基础上用BIM技术进行设计和生产。由于每个构件的连接都经过精确的计算,使建筑的质量得到很大提高。
国外装配式建筑的发展起源于二战后,即20世纪50年代,欧洲的经济复苏迅速发展,人口开始向城市集中,但战争破坏了大量的房屋,城市出现了“房荒”的现象。而传统的建筑方式耗时长,无法满足当时房屋增长的迫切需要,这为装配式建筑的发展奠定了先行条件。
德国在世界大战后,住宅产业化迅速发展。德国的装配式住宅主要采取叠合板、混凝土、剪力墙结构体系,剪力墙板、梁、柱、楼板、内隔墙板、外挂板、阳台板等构件采用构件装配式与混凝土结构,耐久性较好,同时也兼顾了节能。
美国于20世纪70年代提出了住宅产业化,美国城市发展部制定了一系列行业标准规范,并沿用至今。总部位于美国的预制与预应力混凝土协会PCI编制的《PCI设计手册》[2],其中就包括了装配式结构相关的部分。
日本于1968年提出了装配式建筑的概念。20世纪90年代,日本的装配式建筑多为框架结构,抗震性能好,生产效率高,并且住宅内部结构可变,适应多样化的需求。同时日本通过立法来保证混凝土构件的质量。
我国装配式建筑的发展可分为四个阶段。
第一阶段为20世纪50年代,我国早在第一个5年计划中就提出:要学习东欧国家和前苏联的经验,推行装配式建筑的房屋建造模式,并于1955年在北京东郊百子湾兴建了北京第一建筑构件厂。
第二阶段为20世纪60到80年代,建筑外形单一,易于标准化生产,人们对建筑的抗震性能要求不高,建设量不大,因此构件工厂可以满足需求,装配式建筑得到了快速发展。
第三阶段为20世纪80年代末开始,随着生活水平的提高,大板住宅建筑所出现的渗水,隔音差,保温差的问题渐渐凸显出来。我国建筑设计规模急剧增长,建筑更加多样化,个性化,大量农民工进城打工,带来了大量优质廉价的劳动力,模板手脚架普及,现浇技术得到了很大发展,现浇结构相较于装配式结构更适合我国国情。
第四阶段是2008年左右开始至今,劳动力成本大幅上升,对环境的污染严重,为了保护环境,减少建筑成本,改善作业条件,装配式建筑又得到了很大发展。
总之,我国装配式建筑发展时间较短,施工技术尚未成熟,与发达国家有不小的差距,仍需推广和发展。
在预制构件进场时,由于进场PC构件量巨大等原因,负责进场验收的管理人员对构件验收不到位,导致现场构件质量无法得到保证,经常出现预制构件质量不合格,关键质量证明文件缺失等情况,导致施工周期变长,建筑成本增加等后果。
对于构件进场验收,管理人员应注意以下问题:
预制构件通常由专业企业生产或由总包单位制作。预制构件进场时,现场管理人员应检查其质量证明文件(包括产品合格证明书、混凝土强度检验报告及其他重要检验报告等);预制构件的钢筋、混凝土原材料、预应力材料、预埋件等的检验报告在预制构件进场时可不提供,但应在构件生产企业存档保留,以便需要时查阅。对于进场时不做结构性能检验的预制构件,质量证明文件应包含预制构件生产过程中的重要验收记录。
预制构件结合面的处理关系到建筑的结构强度,防水,隔音等重要指标。在实际施工中,常常由于对工人技术交底不到位和及现场管理人员的监督不到位,导致后期验收时各项指标未达到要求,造成返工,延误工期等影响。有时可以发现预制板或预制剪力墙的底部,预制剪力墙的顶部未设置粗糙面同时未设置键槽的情况,这样会导致剪力墙上下层之间的链接失效,给工程安全带来极大隐患[3]。
对于预制构件结合面的处理,管理人员应注意以下问题:
装配整体式结构中预制构件与后浇混凝土结合的界面称为结合面,具体可为粗糙面或设置键槽两种形式。预制结构粗糙面的质量及键槽的数量应符合设计要求,粗糙面的面积不宜小于结合面的80%,如图1所示。
预制板的粗糙面凸凹深度不宜小于4mm,预制梁端,预制墙端,预制柱端的粗糙面凸凹深度不宜小于6mm;施工缝和后浇带处的结合面应为粗糙面,应清理浮浆,松动石子,软弱混凝土层,接合面应洒水湿润,不应有积水,柱墙水平施工缝水泥砂浆接浆层厚度不应大于30mm,接浆层水泥砂浆成分应与混凝土浆液成分相同。
在预制构件的吊运与堆放过程中,预制构件有固定形状且在运输过程中对质量和形状有严格的要求。由于工人对该方面经验不足,现场管理不力等原因,常常会发生构件吊运混乱,预制板对方方式和养护措施不当等情况,对施工安全和建筑质量都可能留下隐患。实际起吊及堆放板式构件时,可能出现吊错了上下面位置(支点位置与吊点位置应一致)导致梁板折断,如图2所示;构件移动时未专门设置特制的固定架及摆放位置不正确,导致梁体倾覆发生事故。
现场还可能出现堆放预制构件的场地不平整、不坚实或有积水现象,存放一段时间后地面软化下沉,构件会因此折断和损坏。构件堆放时未考虑构件的刚度和受力情况,或存放层数过多(一般大型构件水平堆放最多3层,预制梁堆垛不宜多于4层)[4],这些情况将会损害构件。
对于预制构件预制构件的吊运,管理人员应注意以下问题:
1)因根据预制构件形状,尺寸,重量和作业半径等要求选择吊具和起重设备,所采用的吊具及起重设备及其施工操作,应符合国家现行标准及产品应用技术手册的有关规定;
2)应采取措施来保证起重设备的吊钩位置,吊具及构建中心在竖直方向上重合;吊索与构件的水平夹角不宜小于60度,不应小于45度,吊运过程应平稳,不宜有较大晃动,且不能长时间悬停;
3)应设专人指挥,操作人员应位于安全位置。
对于预制构件预制构件的堆放,管理人员应注意以下问题:
1)堆放场地平整坚实,无积水现象;
2)垫木或垫块在构件下的位置应与脱模,吊装时的起吊位置一致;
3)重叠堆放构件时,每层构件间的垫木或垫块应在同一垂直线上;
4)堆放时应考虑构件的刚度及受力情况,必要时应设置防止构件倾塌的支架;
5)施工现场堆放的构件,应根据安装顺序分类放置,宜在吊车工作范围内且不受其他工序施工影响的区域。
装配式建筑的预制构件在临时固定时,预制构件对于垂直度和水平度的要求较高,但在实际施工过程构成中,在垂直度和水平度控制方面依然存在问题。
对于预制构件的临时固定,管理人员应注意以下问题:
1)预制构件安装过程中应根据水准点和轴线矫正位置,安装就位后应及时采取临时固定措施。
2)预制构件与吊具的分离应在校准位置及临时固定措施安装完成后进行。临时固定措施的拆除应在装配式结构能达到后续工程施工要求后进行。
3)采用临时支撑时,应符合如下规定:每个预制构件的临时支撑不宜少于2道,对预制柱,墙板的上部斜撑,其支撑点距离底部的距离不宜小于高度的2/3,且不应小于高度的1/2.构件安装就位后,可通过临时支撑对构件的位置极其垂直度进行微调,如图3、图4所示。
我国的装配式建筑在技术方面取得了长足的进步,无论是构件生产技术,还是现场施工的工艺规范都已经有了很大进步,但是装配式建筑实际施工质量依然无法满足要求。经过对现场施工中存在的问题的分析,并结合国内外装配式建筑的发展过程可以得出,施工过程中存在的很多技术问题的根源都是施工现场的管理问题。施工现场的管理问题成为了制约装配式建筑施工水平发展的关键因素。
这是由于我国建筑业长期以来都是以现场施工为主,绝大多数建筑施工单位,以及工人习惯于现场作业,因此对于装配式建筑的管理存在经验不足以及相对不适应的问题。因此在预制构件运输、进场、现场测量、吊装、连接等各道工序中,都应该不断提高管理水平。
据此本文提出如下提高现场管理水平的建议:
(1)首先必须严格按照规范要求,在施工过程中,首先对施工人员进行详细技术交底,确保施工人员清楚规范流程,便于管理人员的现场管理;
(2)其次在现场施工过程中,可以培养专业的管理团队,对现场进行有效的管理,形成管理考核制度,明确管理责任;
(3)借助信息系统平台,进行信息采集,系统检测和管理统计,对现场处理信息进行有效把控。
本文基于对装配建筑生产施工质量问题的初步分析得出了现场管理水平是制约装配式建筑现场施工质量的关键因素。随着装配式建筑的发展,现场施工管理水平的提高,系统的装配式建筑的质量控制方法逐步建立,装配式建筑的质量将随之提升,装配式建筑也将成为未来建筑行业发展的重要趋势。
摘要：装配式建筑作为我国建筑业未来发展的一个重要方向,在施工工艺和预制构件加工上已经有了很大的突破,但在实际施工质量仍不尽人意。本文介绍了装配式建筑的发展过程,提出了施工过程中存在的问题,并阐述了对于存在问题的解决思路。通过对各个问题的进行的分析与总结,发现施工现场管理是制约装配式建筑施工质量的重要因素。
关键词：装配式建筑,发展,施工,管理
[1] 于龙飞,张家春.装配式建筑发展研究,低温建筑技术[J],2015,(9):40-42
[2] 顾泰昌.国内外装配式建筑发展现状,工程建设标准化[J],2014:49-51
[3] 石磊,崔士起,刘传卿,刘文正,宋双阳,崔琛预制混凝土构件裂缝与未设粗糙面的原因与对策(B)建筑技术[J],2015(9)236-237
[4] 张华明.预制构件堆放和运输及吊装质量分析(A)山西建筑[J],2007,(36)135
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