王曉斌，凌靜，楊冬升，汪繼超，騰虎

（1.貴州師范大學(xué) 材料與建筑工程學(xué)院，貴州 貴陽 550001；2.貴州超亞納米科技有限公司，貴州 貴陽 550008；3.深圳市物業(yè)國際建筑設(shè)計(jì)有限公司貴州分公司，貴州 貴陽 550007）

0 引言

隨著社會(huì)的發(fā)展，相對(duì)于目前的住宅結(jié)構(gòu)體系以砌體結(jié)構(gòu)及現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)為主，裝配式建筑是目前建筑行業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要趨勢(shì)[1-4]，它對(duì)建筑工業(yè)化的發(fā)展有舉足輕重的作用。能夠提高工業(yè)化生產(chǎn)效率并節(jié)約能源，對(duì)綠色建筑的發(fā)展亦有促進(jìn)作用，并且能提高房屋安全可靠度[5]。與傳統(tǒng)施工工藝相比，裝配式建筑采用的是綠色施工，更能符合目前國家提倡節(jié)地、節(jié)能、節(jié)材等環(huán)境保護(hù)要求，能降低對(duì)環(huán)境的一些負(fù)面影響，減少材料浪費(fèi)，遵循可持續(xù)發(fā)展的原則。而且，裝配式建筑可以將全部工序拆成1個(gè)或者多個(gè)，并能按順序地在工廠完成，從而能夠減少現(xiàn)場的工程機(jī)械種類及數(shù)量，充分利用工序的停閑時(shí)間，實(shí)現(xiàn)交叉作業(yè)的最大化，提高生產(chǎn)效率，為綠色施工提供保障。

國家在城市規(guī)劃建設(shè)管理工作中提出了若干條意見，其中一條即為：大力推廣“裝配式建筑”。裝配建筑在上部結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化制作、工廠按照一定的模數(shù)統(tǒng)一化生產(chǎn)、現(xiàn)場根據(jù)總裝配圖整體裝配施工。裝配式住宅建筑目前一般用在結(jié)構(gòu)墻板，墻板自承重，特別適用于農(nóng)村住宅建設(shè)。因?yàn)檫@樣能實(shí)現(xiàn)房屋生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、批量化，建造成本相對(duì)于之前的各家各戶單棟房屋自行生產(chǎn)會(huì)有所降低。更重要的是，統(tǒng)一化生產(chǎn)可使房屋質(zhì)量更有保障，對(duì)將來新農(nóng)村大規(guī)模建設(shè)的拆遷重建能節(jié)約大量資源。由于房屋本身是規(guī)?；模ü究梢栽诮ㄔO(shè)地點(diǎn)處理好地基、基礎(chǔ)，然后把構(gòu)件從工廠運(yùn)送到現(xiàn)場重新組裝起來，費(fèi)用相對(duì)較低。因此，裝配式住宅建筑建設(shè)過程始于高效的現(xiàn)代工廠流水線技術(shù)。預(yù)制組件被運(yùn)到現(xiàn)場并進(jìn)行積木式結(jié)構(gòu)架設(shè)。工作時(shí)間不會(huì)因?yàn)閭鹘y(tǒng)混凝土的固化時(shí)間或材料缺失而延遲，建筑時(shí)間可大幅度提前。本文主要介紹一種復(fù)合蜂巢板的裝配式住宅，并對(duì)其中一層主要材料及費(fèi)用進(jìn)行分析。

1 工程概況

本工程試點(diǎn)項(xiàng)目位于貴陽市小河區(qū)，以其中一棟3層的住宅工程為例，本棟住宅總建筑面積為238.54 m2，無地下室，地上一層住宅層高3.3 m，二層、三層住宅層高均為3.0 m，采用的是坡屋面，建筑高度為11.10 m，工程耐火等級(jí)二級(jí)，屋面防水等級(jí)二級(jí)，設(shè)計(jì)使用年限50年，建筑及結(jié)構(gòu)三維模型如圖1所示。

圖1 建筑及結(jié)構(gòu)三維模型

2 結(jié)構(gòu)體系及建筑主要材料

本工程采用裝配式鋼框架結(jié)構(gòu)，項(xiàng)目所在地為6度抗震設(shè)防，抗震設(shè)防類別為丙類，鋼框架抗震等級(jí)根據(jù)建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范按非抗震設(shè)防考慮。裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系主要包括鋼框架結(jié)構(gòu)體系、圍護(hù)體系，圍護(hù)體系主要采用外墻板、內(nèi)墻板，分別是：外墻采用60 mm復(fù)合蜂巢板+120 mm泡沫混凝土+60 mm復(fù)合蜂巢板，泡沫混凝土體積密度為200 kg/m3，內(nèi)墻采用120mm厚復(fù)合蜂巢板。復(fù)合蜂巢板截面形狀如圖2所示，復(fù)合蜂巢板材的性能參數(shù)見表1。

圖2 復(fù)合蜂巢板截面形狀及尺寸

表1 復(fù)合蜂巢板材的性能參數(shù)

根據(jù)復(fù)合蜂巢板物理性能參數(shù)實(shí)測(cè)的性能參數(shù)來看，GB 50016—2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》中要求：耐火等級(jí)為三級(jí)非承重外墻、疏散走道兩側(cè)隔墻及房間隔墻應(yīng)采用非燃燒體，其耐火極限其耐火極限均不應(yīng)低于0.5 h，本工程的墻板為自承重結(jié)構(gòu)，材料的耐火極限符合消防要求。傳熱系數(shù)及材料的抗彎破壞荷載等均符合GB 50176—2016《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB/T 50152—2012《混凝土結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》所規(guī)定的要求。本次試點(diǎn)項(xiàng)目，復(fù)合蜂巢板僅用在結(jié)構(gòu)墻板，墻板自承重。后期待制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范及主體結(jié)構(gòu)的計(jì)算軟件研發(fā)后，最終將實(shí)現(xiàn)無鋼框架結(jié)構(gòu)的復(fù)合蜂巢板完全裝配式建筑。

3 預(yù)制裝配式構(gòu)件連接

預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)詳圖設(shè)計(jì)是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)[6-7]，由于本項(xiàng)目是試點(diǎn)工程，鋼框架為主要的承重構(gòu)件，考慮到連接方便，梁、柱截面形式均采用方鋼管。梁柱間連接采取焊縫連接，連接節(jié)點(diǎn)如圖3所示，試件的主要參數(shù)見表2。

圖3 試點(diǎn)工程梁柱連接節(jié)點(diǎn)示意

表2 試件主要參數(shù)

鋼框架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中的復(fù)合蜂巢板僅起到圍護(hù)與分割作用，不作為承重構(gòu)件，自重全部通過連接節(jié)點(diǎn)傳到鋼框架上，復(fù)合蜂巢板與主鋼架采用外掛式柔性連接，外墻板的連接件具有足夠的延性和適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)動(dòng)能力，這種連接的優(yōu)點(diǎn)在于：允許連接部位產(chǎn)生局部的變形，減少了墻板在水平及豎向荷載作用下墻板產(chǎn)生破壞的可能性，能更好地保護(hù)墻體并且對(duì)主體結(jié)構(gòu)的剛度影響不大。

4 預(yù)制裝配式建筑成本分析

一種新型建筑材料應(yīng)用于一種結(jié)構(gòu)體系時(shí)，除了大家關(guān)心的結(jié)構(gòu)安全問題，其次就是住宅的造價(jià)問題。本試點(diǎn)項(xiàng)目（建筑面積為238.54 m2）的裝配式住宅主要材料費(fèi)用分析見表3。

表3 裝配式住宅主要材料及費(fèi)用分析（單層）

從表3數(shù)據(jù)來看，鋼結(jié)構(gòu)住宅房屋的直接土建工程造價(jià)一般略高于傳統(tǒng)住宅房屋[8]，主要原因是鋼材的價(jià)格較普通混凝土的成本高、專業(yè)的人工成本費(fèi)也相對(duì)較高。但從綜合成本考慮，鋼結(jié)構(gòu)住宅房屋具有一定的經(jīng)濟(jì)效益，主要體現(xiàn)在：

（1）鋼結(jié)構(gòu)各構(gòu)件基本是在工廠預(yù)制、現(xiàn)場安裝，大量的工序由車間加工完成，其中構(gòu)件的種類主要有：外墻板、內(nèi)墻板、樓板、屋面板、門窗邊板、樓板等。和傳統(tǒng)建筑施工工序相比，結(jié)構(gòu)的施工周期較短，不需要大量的支模、澆筑混凝土、養(yǎng)護(hù)、拆模等工序，現(xiàn)場裝配，現(xiàn)場現(xiàn)澆工序大大減少，施工人員相對(duì)減少。

（2）采用建筑、裝修全過程設(shè)計(jì)、施工，主體結(jié)構(gòu)施工完成后裝修幾乎同步完成，在設(shè)計(jì)過程中還可以由專門的設(shè)計(jì)院出多種不同造價(jià)成本裝配式住宅方案，供不同需求的人群選擇。

（3）可根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)，各廠家采用相同的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)化程度越高，相應(yīng)的構(gòu)件成本也會(huì)下降，整個(gè)裝配式建筑造價(jià)成本會(huì)降低，從而會(huì)越來越被人們所接受。

5 結(jié)語

（1）裝配式住宅根據(jù)業(yè)主方的需求可以區(qū)分不同的檔次，由各地住建和土地管理部門統(tǒng)一規(guī)劃，結(jié)合各地的城市規(guī)劃要求及特點(diǎn)，請(qǐng)專門的設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)多種不同造價(jià)的“裝配式住宅方案”，供不同需求的人群自行選擇，甚至可以成立專門的代建公司來運(yùn)作。代建公司根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙的要求在工廠預(yù)先生產(chǎn)好房屋所需構(gòu)件，在房屋建設(shè)地點(diǎn)做好基礎(chǔ)，構(gòu)件運(yùn)到現(xiàn)場進(jìn)行裝配即可。

（2）裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅提倡設(shè)計(jì)、施工、裝修一體化，在裝修完后直接交付業(yè)主方使用，是一種提高建筑業(yè)生產(chǎn)效率的有效策略。本項(xiàng)目采用的復(fù)合蜂巢板，采用一板到底的創(chuàng)新理念，通過擠出成型實(shí)現(xiàn)內(nèi)外墻一體成型，其強(qiáng)度達(dá)到30 MPa以上，同時(shí)預(yù)留接口實(shí)現(xiàn)快速裝配，在傳統(tǒng)建筑市場方面以“一板”替代現(xiàn)有的外墻材料、外墻墻面材料、內(nèi)墻材料、內(nèi)墻墻面材料、樓板材料、屋面材料，一板建房。墻板的顏色可根據(jù)業(yè)主方的需求采用豐富多彩的飾面，是一種性價(jià)比較高的外墻板。

（3）與傳統(tǒng)建筑相比，裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑強(qiáng)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)及工廠化生產(chǎn)的緊密性。本項(xiàng)目在完成建筑設(shè)計(jì)圖紙后交付工廠進(jìn)行流水線生產(chǎn)。工廠的生產(chǎn)全部是高度的一體化，產(chǎn)品運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場直接安裝，最大化地縮短建設(shè)周期。