構件工廠化生產(chǎn)

1、構件工廠化生產(chǎn) 施工裝配式運作南京大地建設集團的成功實踐特約記者/汪士和 繆華昌近年來，南京建筑市場悄然興起一種新施工方式：速度快16萬平方米的5層框架主體工程只用3個月；用料省能減少模板用量80%；抗震性能好應用該方式制作的框架模型結構能抗8度烈度地震本期特別報道，我們走進南京大地集團，聽于國家董事長解讀建筑施工新技術世構技術體系。低碳經(jīng)濟，環(huán)保生活，當今全球人關注的主題。有關數(shù)據(jù)顯示，建筑能耗已占中國總能耗的40，建筑節(jié)能成了關注主題的重點。近年來，南京建筑市場出現(xiàn)一種新興施工方式，該方式采用世構技術體系，實現(xiàn)了“構件工廠化生產(chǎn)，施工裝配式運作”。采用該方式施工，不但房屋質量有保證，而且施

2、工速度奇快，能有效為業(yè)主降低成本。如南京金盛國際家居廣場江北店，框架結構5層，建筑面積16萬平方米，僅92天即完成主體工程。還有南京審計學院國際學術交流中心、南京仙林國際汽配城一期工程、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即完成主體工程。為何這些項目施工速度這么快？世構技術體系有哪些神奇之處？帶著問題，我們來到上述項目的承建者南京大地建設集團。“工廠化”顛覆了傳統(tǒng)施工模式南京大地建設集團的董事長于國家接待了我們。于國家首先表示：“大地建設集團有自己應盡的社會責任。我們是建筑人，有義務提高建筑科技，有加快創(chuàng)新的理念，注重學習，才有

3、了今天的業(yè)績?！睅资陙?，秦磚漢瓦式的中國建筑施工模式曾經(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，無不展示著這一建筑施工模式的輝煌。但進入20世紀，隨著工業(yè)化國家科學技術的進步，中國房屋建筑的施工體系受到了新興技術的沖擊。有關資料表明，世構體系在歐美等發(fā)達工業(yè)化國家已經(jīng)盛行了50多年，在當?shù)亟ㄖ袌鲋兴籍a(chǎn)品份額已高達40%。如今，全球每天有近12萬平方米的世構體系產(chǎn)品在安裝。上世紀八九十年代，新加坡投資方來無錫市投資興辦工業(yè)園區(qū)，投資方要求采用世構技術建廠房，以更好更快地形成生產(chǎn)能力，加快投資回報。但是，當

4、時我國尚沒有生產(chǎn)房屋預制體系的大型設備，沒有辦法達到投資方的要求。為了實現(xiàn)減少建筑碳排放量的目標，提升企業(yè)核心競爭力，同時實現(xiàn)業(yè)主利益最大化，2000年，南京大地建設集團派人赴法國學習，引進新技術，與法國PPB國際公司共同投資興建的大地普瑞預制房屋有限公司，成為國內第一家從事世構體系生產(chǎn)的企業(yè)。10年來，該集團在南京建筑市場上承建了總計100萬平方米左右的工程，贏得市場的同時，得到了業(yè)主的高度認可和市民的歡迎?！拔覀兊氖┕し绞?，是對秦磚漢瓦式建筑施工模式顛覆性的挑戰(zhàn)！”于國家一邊介紹，一邊帶我們仔細參觀南京大地普瑞預制房屋有限公司。參觀之后，我們才明白為什么他們的施工速度那么快。原來，建房所用

5、材料大部分是提前在工廠里生產(chǎn)好的！他們所造構筑物的細部之所以那么美觀，是因為那些構件都在工廠里精雕細刻出來的！之所以幾十個人能完成年產(chǎn)值千萬元以上的建筑產(chǎn)品，是因為他們采取的是裝配化施工！大地普瑞預制房屋有限公司有兩套房柱生產(chǎn)線，每套一次生產(chǎn)4根，每根長14米；兩套房梁生產(chǎn)線，每套一次生產(chǎn)房梁2根，每根長72米；兩套板材生產(chǎn)線，生產(chǎn)的板材長78米，寬2.5米，配以自動化的拌料機和先張法整體張拉設備；鋼筋混凝土構件實施蒸汽養(yǎng)護，只要7小時，所需柱、梁、板即可運往工地安裝。實踐證明，南京大地普瑞預制房屋有限公司引進的世構技術體系，符合建筑工業(yè)化的發(fā)展方向，具有節(jié)約型、低碳經(jīng)濟型的特點，已被住房和城

6、鄉(xiāng)建設部列入新一輪推廣應用的新技術之一。于國家告訴我們，所謂世構（SCOPE）技術體系，就是采用現(xiàn)澆或預制鋼筋混凝土柱，預制預應力混凝土梁、板，通過鋼筋混凝土后澆筑部分將梁、板、柱及節(jié)點連成整體的新型房屋框架結構體系。在工程實際應用中，世構體系主要有三種裝配形式：一是采用預制柱，預制預應力混凝土疊合梁、板的全裝配；二是采用現(xiàn)澆柱、預制預應力混凝土疊合梁、板，進行部分裝配；三是僅采用預制預應力混凝土疊合板，適用于各種類型結構的裝配。三類裝配方式以第一種最為省時。由于房屋構成的主體是部分或全部為工廠化生產(chǎn)，且樁、柱、梁、板均為專用機具制作，工裝化水平高，標準化程度高，因此裝配方便，只需將相關節(jié)點現(xiàn)

7、場連接并用混凝土澆筑密實，房屋架構即可形成。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)綜合多元的競爭優(yōu)勢于國家介紹說，從他們的實踐來看，與傳統(tǒng)現(xiàn)澆技術相比，采用世構技術體系工程造價可節(jié)約10%以上，工期可縮短30%以上，周轉材料可節(jié)約80%以上，具有顯著的經(jīng)濟和社會效益，已是不爭的事實。談及世構體系的突出優(yōu)勢，于國家如數(shù)家珍。一是建材工廠化生產(chǎn)。采用預應力高強鋼筋及高強混凝土，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、板變細變薄，同樣節(jié)省水泥也是毋庸置疑的。這對于每年有幾萬億投資的中國建筑市場，僅鋼材和水泥的節(jié)約就

8、十分可觀，這對于我國建設節(jié)約型社會，無疑是一項十分巨大的貢獻。房屋建材生產(chǎn)工廠化后，由于鋼材水泥的大量節(jié)約，同時也減少了二氧化碳向大氣中的排放量。有專業(yè)人士測算過，每建100平方米的房屋，采用世構施工體系，比傳統(tǒng)的現(xiàn)澆施工方法可減排二氧化碳8噸。我國已莊嚴承諾，到2020年中國經(jīng)濟單位GDP，要比現(xiàn)時的碳排放量減少40%45%，如何實現(xiàn)這一減排目標？作為以鋼鐵、水泥為主要原材料的建筑大行業(yè)，推廣世構建房體系責無旁貸。二是采用世構技術進行房屋生產(chǎn)較好地保護了施工環(huán)境。揚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”。采用世構技術進行房屋生產(chǎn)，柱、梁、板幾大部件出廠后運到工地，水泥制品外

9、表光潔如鏡，立柱、搭梁、裝板幾乎無塵埃污染源，梁、柱、板搭接時，水泥砂漿用量少，污染易控制。由于減少了現(xiàn)場作業(yè)，振動噪音、機具運轉噪音、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強令建筑施工企業(yè)限時限地生產(chǎn)了。三是采用世構技術進行房屋生產(chǎn)有效提升了產(chǎn)品的質量。預制梁、板、柱應用預應力技術工廠化生產(chǎn)，配以過熱蒸汽養(yǎng)護，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)裂縫的質量通病。同時，預制梁、柱、板，規(guī)?；藴驶S生產(chǎn)，產(chǎn)品質量更容易得到有效控制，使構件外觀光潔，質地優(yōu)良，更具有較強的耐久性。且這種搭接式的房屋框架無需粉刷，天然去雕飾。四是采用世構技術建

10、房不受氣候影響，同時降低工人的勞動強度。傳統(tǒng)的建筑施工生產(chǎn)，一直被人們稱作“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，必須在好天氣下實施。現(xiàn)在工廠生產(chǎn)構配件，工人勞動強度自然大為降低，更無需跟著天氣的陰晴去作業(yè)，每7小時出一批建材構配件，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。五是采用世構技術建房，極大降低了周轉材料的消耗，提升了施工企業(yè)的經(jīng)濟效益。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，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、周轉材料占用量的大幅降低，減輕了企業(yè)的購置投入或租賃支出，有效提升企業(yè)的經(jīng)濟效益。六是采用世構技術建房可以大大縮短施工工期。世構技術建房，通俗的比喻就是“搭積木”式的建房，材料構件源于工廠，現(xiàn)場施工就是“搭積木”，并且這種“搭積木”的辦法是幾個樓層一氣呵成。一般預制構造柱長14米，一旦豎起來，就是三四層樓高，從低層開始，逐層搭接起來快捷方便。而現(xiàn)場澆筑，每層養(yǎng)護期在5天以上，兩相對比不難看出，世構技術建房速度快的優(yōu)勢極其明顯?？煽康陌踩院土己玫呐涮仔浴笆罉嫾夹g施工速度這么快，裝配施工看起來很簡單，是否安全可靠？”我們禁不住問于國家董事長?！斑@個問題是大家擔心的重點，更是我們擔心的重點。引進新

12、技術的同時，大地集團與行業(yè)內技術專家和高校的教授共同研究探討世構建房安全問題，專家們經(jīng)過理論推敲和反復的實驗，證明世構建房是安全的、抗震的?！庇趪医榻B道。第一，預制構件連接技術使房屋結構具有良好的整體性。在世構體系諸多預制構件中，其中預制梁板采用了先張法施工工藝，預制板主筋1570級高強預應力鋼筋，強度設計值高達1110N/mm2，預制梁受力主筋采用1860級高強預應力鋼絞線，強度設計值為1320N/mm2。這些梁、柱的結合采用鍵槽式連接，這是世構體系特殊的連接方式。它的基本要點是梁柱節(jié)點由鍵槽、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)點兩端，并且改變了傳統(tǒng)的將梁的縱向鋼筋

13、在節(jié)點區(qū)錨固的方式，改為與預制梁端的預應力鋼筋在鍵槽即梁端的塑性鉸區(qū)實現(xiàn)搭接連接，后澆疊合層混凝土把整個結構連接成為整體，大大提高了結構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共進行過三次試驗研究，兩次鍵槽節(jié)點試驗和一次振動臺試驗，結果均達到預期效果。在住房和城鄉(xiāng)建設部組織驗收的現(xiàn)場測試中，進行了顛覆性試驗，所搭接的實驗體穩(wěn)如泰山，沒有遭到損傷。因此，從構件的連接角度看，世構技術是成熟的。第二，預制房屋具有良好的抗震性。于國家告訴我們，在世構技術體系生產(chǎn)建房構件過程中，大地普瑞公司先后進行了試驗：一次是鍵槽節(jié)點擬靜力試驗。從試驗現(xiàn)象來看，世構體系節(jié)點在低周反復荷

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)點核心區(qū)沒有出現(xiàn)破壞情況。通過對試驗采集的原始數(shù)據(jù)以及對數(shù)據(jù)歸類分析處理后得到的滯回曲線和骨架曲線等結果，對節(jié)點的抗震性能（包括延性、剛度退化和耗能能力等）進行了詳細的分析，結果表明試件的功比指數(shù)較大，說明試件有良好的耗能能力，而節(jié)點延性系數(shù)都大于4，滿足框架結構延性要求，說明試件在屈服后的非彈性變形能力很大，延性良好，在強震作用下能達到延性破壞的目的。一次是世構體系振動臺試驗。試件設計為一個以六層世構體系框架的底部兩層為原型，1/2.2縮尺比例的兩層兩跨，預制柱疊合梁、板的框架結構模型。在對世構體系框架模型結構的模

15、擬地震振動臺試驗中，模型結構在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。在加速度幅值達到3.8g的正弦波激勵下，產(chǎn)生了共振，晃動劇烈，一層部分柱底部有小塊剝落，節(jié)點核心區(qū)微裂，疊合板仍沒有發(fā)現(xiàn)明顯的裂縫，說明模型結構保持了較好的整體性。 隨著裂縫和非彈性變形的發(fā)展，結構的頻率不斷下降，而阻尼比則顯著增加，模型結構振型表現(xiàn)出較為明顯的剪切型。本次試驗測得的一階阻尼比明顯高于二階阻尼比。結構在地震下的加速度和位移反應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值最大，說明結構反應不僅與地震波峰值有

16、關還與地震波的頻譜特性有關。在模擬地震振動臺試驗中，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。根據(jù)模型實測結果反推，原型結構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到1/122，正弦波共振時層間位移角達到1/68，均未超過規(guī)范規(guī)定的變形限值，說明模型具有很好的延性。結構在地震作用下的位移反應主要是平動，沒有明顯扭轉現(xiàn)象。模型結構鋼筋均處于彈性階段，從應變發(fā)展趨勢來看，中柱及邊柱節(jié)點處梁筋將先于柱筋屈服，角柱受力較復雜，在設計時承載力和變形能力上都應有較多考慮。在不完全模擬條件下，通過調整相似關系，試驗模型應變結果估計原型結

17、構的應變反應是可行的。試驗和分析結果都表明，世構體系具有良好的抗震能力，可以進一步加大推廣應用力度。實踐充分證明，疊合梁適用于抗震設防烈度不大于8度的地區(qū)，也可根據(jù)防震的需求，通過增加強度設計，以實現(xiàn)抗御更高震級的目的。第三，世構技術生產(chǎn)的建筑構配件具有良好的配套性。于國家介紹，在世構體系框架技術應用過程中，大地普瑞公司在積極開發(fā)配套使用的建筑構配件成套技術及產(chǎn)品。例如：預制樓梯，預制陽臺，復合型墻板等。目前，部分內容已取得階段性成果。公司自行研發(fā)的預制樓梯早在2006年5月即已投入到南京港聯(lián)置業(yè)發(fā)展有限公司倉儲用房工程中做為試點，現(xiàn)在又應用到萬科公司的項目中。此外，大地普瑞公司成功地進行了預制裝配式變電站預制構件及安裝技術的研發(fā)應用。110千伏齊梁變電站工程是江蘇省電力系統(tǒng)響應國家電網(wǎng)關于“兩型一化”標準設計的示范工程。主要構件及技術有：預制房屋柱基、預制梁柱金屬節(jié)點、預制圍墻柱、柱基、預制圍墻板、預制天溝、預制外墻板、預制裝配式變電站結構的安裝技術、預制裝配式變電站保溫外墻板的安裝技術等。該電站已成為江蘇省變電站今后建設的標準模式