隨著建筑工業(yè)化進(jìn)程的加速,裝配式建筑以其高效、環(huán)保、質(zhì)量可控等優(yōu)勢(shì),正成為現(xiàn)代建筑業(yè)發(fā)展的重要方向。其核心在于將傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)澆筑的施工方式,轉(zhuǎn)變?yōu)樵诠S預(yù)制構(gòu)件、運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝的技術(shù)路徑。目前,主流的裝配式建筑技術(shù)模式主要分為三大類(lèi):裝配式預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)、裝配式鋼結(jié)構(gòu)以及裝配式木結(jié)構(gòu)。這三種模式在材料特性、施工工藝、應(yīng)用場(chǎng)景及技術(shù)要點(diǎn)上各有千秋,共同推動(dòng)著建筑產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。
一、裝配式預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)施工
裝配式預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)是指將梁、板、柱、墻等混凝土構(gòu)件在工廠預(yù)先制作成型,然后運(yùn)輸?shù)浇ㄖさ兀ㄟ^(guò)可靠的連接方式(如套筒灌漿連接、漿錨搭接連接、螺栓連接等)現(xiàn)場(chǎng)裝配成為整體結(jié)構(gòu)。
其建筑施工流程主要包括:
- 設(shè)計(jì)與拆分:基于建筑設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)計(jì)算,將建筑拆分為標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的預(yù)制構(gòu)件,并深化連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)。
- 工廠化生產(chǎn):在現(xiàn)代化預(yù)制構(gòu)件廠內(nèi),利用鋼模具、自動(dòng)化生產(chǎn)線進(jìn)行鋼筋綁扎、混凝土澆筑、養(yǎng)護(hù)。此環(huán)節(jié)質(zhì)量控制嚴(yán)格,構(gòu)件尺寸精確,表面平整度高。
- 運(yùn)輸與堆放:根據(jù)吊裝順序,使用專(zhuān)用運(yùn)輸車(chē)輛將構(gòu)件運(yùn)抵現(xiàn)場(chǎng),并在指定區(qū)域分類(lèi)堆放,做好成品保護(hù)。
- 現(xiàn)場(chǎng)吊裝與安裝:這是施工的核心環(huán)節(jié)。使用大型塔吊等起重設(shè)備,按照預(yù)先制定的安裝方案,將預(yù)制柱、墻板、疊合樓板、樓梯等構(gòu)件依次吊裝就位。安裝精度要求極高,需嚴(yán)格控制標(biāo)高、垂直度與位置。
- 節(jié)點(diǎn)連接與后澆:構(gòu)件就位后,立即進(jìn)行臨時(shí)支撐固定,隨后進(jìn)行關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的連接作業(yè)(如灌漿套筒施工)。部分區(qū)域(如板與板之間、部分梁柱節(jié)點(diǎn))會(huì)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)后澆混凝土,將預(yù)制構(gòu)件結(jié)合成整體,確保結(jié)構(gòu)的整體性和抗震性能。
- 外圍護(hù)與內(nèi)裝集成:主體結(jié)構(gòu)裝配完成后,安裝預(yù)制外墻板、窗戶等圍護(hù)系統(tǒng),并同步進(jìn)行管線分離、集成化內(nèi)裝施工。
其優(yōu)勢(shì)在于耐久性好、防火性能佳、造價(jià)相對(duì)經(jīng)濟(jì),是目前我國(guó)住宅、公共建筑中應(yīng)用最廣泛的形式。技術(shù)難點(diǎn)在于構(gòu)件重量大、對(duì)運(yùn)輸和吊裝設(shè)備要求高,以及節(jié)點(diǎn)連接的精細(xì)化施工。
二、裝配式鋼結(jié)構(gòu)施工
裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑是以鋼梁、鋼柱為主要承重構(gòu)件,配合樓承板、墻板等圍護(hù)系統(tǒng),在工廠完成構(gòu)件加工,現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行螺栓連接或焊接組裝的建筑體系。
其建筑施工流程特點(diǎn)如下:
- 設(shè)計(jì)深化與加工:采用BIM技術(shù)進(jìn)行一體化設(shè)計(jì),將結(jié)構(gòu)模型直接轉(zhuǎn)化為加工詳圖。工廠利用數(shù)控機(jī)床、自動(dòng)生產(chǎn)線對(duì)鋼材進(jìn)行切割、鉆孔、焊接,形成高精度的鋼構(gòu)件。
- 現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)施工:同時(shí)進(jìn)行混凝土基礎(chǔ)或地下結(jié)構(gòu)的施工,預(yù)埋地腳螺栓,精度要求嚴(yán)苛。
- 主體結(jié)構(gòu)安裝:構(gòu)件運(yùn)抵現(xiàn)場(chǎng)后,采用吊裝設(shè)備進(jìn)行安裝。安裝順序通常為“柱→梁→次梁→樓承板”。連接方式以高強(qiáng)螺栓連接為主,施工速度快,受天氣影響小。鋼結(jié)構(gòu)自重輕,對(duì)地基壓力小,吊裝效率高。
- 樓板施工:多采用鋼筋桁架樓承板或壓型鋼板組合樓板,鋪設(shè)后澆筑混凝土面層,形成整體樓蓋。
- 圍護(hù)系統(tǒng)安裝:安裝預(yù)制外墻掛板、玻璃幕墻或輕型墻體材料(如ALC板),以及屋面系統(tǒng)。鋼結(jié)構(gòu)體系為圍護(hù)系統(tǒng)的多樣化和個(gè)性化提供了靈活空間。
- 內(nèi)裝與管線集成:鋼結(jié)構(gòu)空間開(kāi)闊,便于管線穿越,易于實(shí)現(xiàn)內(nèi)裝工業(yè)化。
鋼結(jié)構(gòu)裝配式的核心優(yōu)勢(shì)是自重輕、強(qiáng)度高、抗震性能優(yōu)越、施工周期極短、材料可回收。廣泛應(yīng)用于大跨度廠房、場(chǎng)館、超高層建筑以及模塊化建筑。其技術(shù)重點(diǎn)在于防腐防火處理、連接節(jié)點(diǎn)可靠性以及控制施工過(guò)程中的結(jié)構(gòu)變形。
三、裝配式木結(jié)構(gòu)施工
裝配式木結(jié)構(gòu)建筑主要采用工程木產(chǎn)品(如膠合木、正交膠合木、工字型木擱柵等)作為主體結(jié)構(gòu)材料,構(gòu)件在工廠預(yù)制,現(xiàn)場(chǎng)裝配而成。
其建筑施工流程具有獨(dú)特之處:
- 材料準(zhǔn)備與加工:使用干燥、分級(jí)、膠合等工藝處理的規(guī)格材或工程木材料。工廠根據(jù)數(shù)字化設(shè)計(jì)進(jìn)行精確切割、開(kāi)槽、鉆孔,甚至預(yù)組裝成墻板、樓板、屋架等大型模塊。
- 基礎(chǔ)與地梁板:通常為混凝土基礎(chǔ),上設(shè)防腐處理的木地梁板,作為上部木結(jié)構(gòu)的起點(diǎn)和防潮層。
- 墻體、樓蓋與屋架安裝:將工廠預(yù)制的墻體模塊(已集成門(mén)窗、保溫層、部分管線)整體吊裝就位,固定在底板上,墻體之間通過(guò)連接件緊固。隨后安裝預(yù)制樓板桁架和屋架系統(tǒng)。安裝過(guò)程如同“搭積木”,速度非常快。
- 連接與加固:大量使用金屬連接件(如螺栓、釘板、剪力墻覆面板)來(lái)保證木構(gòu)件之間的可靠連接和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,增強(qiáng)抗側(cè)力能力。
- 圍護(hù)與裝修:安裝外掛板、屋面瓦及防水透氣膜,內(nèi)部進(jìn)行石膏板安裝等裝修作業(yè)。木結(jié)構(gòu)天然具有良好的保溫隔熱性能。
木結(jié)構(gòu)裝配式的突出優(yōu)點(diǎn)是綠色環(huán)保(固碳減排)、可再生、自重輕、保溫性能好、居住舒適度高,且工廠預(yù)制化率可以做到極高。主要應(yīng)用于低多層住宅、度假別墅、景觀建筑等。其施工關(guān)鍵點(diǎn)在于嚴(yán)格的防潮防腐防火處理、精細(xì)化工廠加工以及現(xiàn)場(chǎng)連接的精準(zhǔn)性。
裝配式預(yù)制混凝土、鋼結(jié)構(gòu)和木結(jié)構(gòu)是當(dāng)前裝配式建筑的三大主流技術(shù)路徑。它們?cè)谑┕ど瞎蚕怼肮S預(yù)制、現(xiàn)場(chǎng)裝配”的核心理念,但在具體材料、工藝、速度、性能和應(yīng)用領(lǐng)域上形成差異化互補(bǔ)。選擇合適的裝配式技術(shù)模式,需綜合考量建筑功能、地域特點(diǎn)、成本控制、環(huán)保要求及產(chǎn)業(yè)鏈配套等因素。隨著技術(shù)的融合創(chuàng)新(如鋼-混組合結(jié)構(gòu)、木-混混合結(jié)構(gòu))和智能建造技術(shù)的深度應(yīng)用,這三種模式將繼續(xù)演進(jìn),共同構(gòu)建更加高效、綠色、高品質(zhì)的現(xiàn)代化建筑產(chǎn)業(yè)體系。