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              一位中國老建筑總工對混凝土預制和現澆的思考
              一位中國老建筑總工對混凝土預制和現澆的思考
              來源:砼商網 作者:admin 發布日期:Sep 24, 2022 閱讀次數:654 收藏 打印 



              近年來,在推進住宅產業化的過程中,自上而下把預制混凝土裝配式建筑看作實現建筑工業化的途徑、普及綠色建筑的捷徑;卻無視當今機械化現澆混凝土的先進適用性,仍被看作是傳統的甚至是落后的施工方式,這種看法是不符合實際的,十分片面的。本人是學混凝土出身,與混凝土有不解之緣,50年來親歷了混凝土預制和現澆的發展變化。我認為:混凝土是一種在常溫條件下就能從液態向固態轉化并產生高強度的獨特材料,因此就形成了預制和現澆兩種施工方式。預制是先在工廠里制作成混凝土構件,然后運送到施工現場進行裝配連接,形成裝配式混凝土結構;現澆是在施工現場將混凝土直接澆注入模成型,形成整體混凝土結構。鋼材則不然,在常溫下就是固態,不可能現澆,必須在工廠里加工成鋼構件,然后運送到施工現場焊接裝配。但是,混凝土從液態向固態的轉化是不可逆的,堅固的混凝土不能像鋼材那樣在高溫下可熔化成液態,預制混凝土構件也不能像鋼構件那樣可以通過焊接熔合成一體。就確?;炷两ㄖY構的整體性和安全性而言,混凝土在施工現場澆筑成型才能真正發揮其獨特優勢,這是其他材料無可比擬的。而預制混凝土構件通過技術措施連接后形成的裝配式混凝土結構,無論在理論上還是實際上,其整體性和安全性都不如現澆混凝土結構;預制構件之間的連接通常采用現澆混凝土(或采用鋼筋套筒灌漿),也就是將伸出兩個構件的鋼筋(俗稱:胡子筋)共同錨固在現澆混凝土中來實現的,現澆混凝土與預制混凝土構件只是粘接而已,沒有也不可能連結成整體,因此,構件連接部位是裝配式混凝土結構的薄弱環節,處理不當就會形成安全隱患,還可能發生滲漏和結露,解決構件的連接及防水、保溫問題并確保其可靠性、耐久性,歷來是國內外研究的技術關鍵,而現澆混凝土則不存在這些問題,這也是近30年現澆混凝土取得迅速發展和廣泛應用的根本原因。

              混凝土通過近200年的發展,特別是最近50多年的發展,國內外的預制和現澆技術都取得了巨大的進步,都實現了工業化。但客觀地說,國內預制混凝土技術與國外尚有差距;而全國各地鱗次櫛比、拔地而起的混凝土高層建筑則說明:我國的現澆混凝土技術與國外相比毫不遜色。前幾年,為完成北京市住建委下達的調研課題,我收集和研究了混凝土發展的歷史資料。下面,我從混凝土的發展說起,回顧北京混凝土預制和現澆的發展情況,最后談幾點看法,供有關領導部門參考。


              一、混凝土的發展


              混凝土是由膠結材(無機的、有機的或無機、有機復合的)、顆粒狀骨料以及必要時加入的化學外加劑和礦物摻合料等組分的混合物,加水進行攪拌,經硬化后形成的具有堆聚結構的復合建筑材料。通常所說的混凝土,是指以水泥為膠結材,以砂、石為骨料的普通混凝土。1824年,波特蘭水泥(即:普通硅酸鹽水泥)在英國問世后,很快出現了水泥砂漿和混凝土。1850年,法國發明鋼筋混凝土,解決了混凝土抗拉強度不足的問題,19世紀末,出現了鋼筋混凝土設計規范,自此以后,鋼筋混凝土技術不斷發展,廣泛用于各種建設工程,混凝土的用量急劇增加,已成為世界上用量最多的人造建筑材料,成為中、高層建筑不可或缺的主體結構材料。

              北京采用混凝土始于清朝末年,20世紀初葉建造的東交民巷和清華學堂,是迄今所知北京最早采用現澆鋼筋混凝土的磚混結構建筑。1909-1911年建造的清華學堂西段門廳,采用了現澆鋼筋混凝土圓柱,那時北京還沒有生產水泥,水泥應該是從“唐山洋灰公司”運過來的,這也是北京人過去把水泥叫“洋灰”的原因。1939—1944年興建并投產的北京琉璃河水泥廠,是北京首家水泥廠,從此,北京可以用自己生產的水泥來建造磚混結構房屋了。隨著水泥和混凝土技術的發展和應用,北京的建筑從低層發展到多層,又從多層發展到高層,并使混凝土從現澆到預制,又從預制到現澆,或預制、現澆相結合,形成安全可靠的鋼筋混凝土結構,滿足了經濟社會和建設事業迅速發展的需要。

              混凝土強度、流動性和耐久性是衡量混凝土性能的主要指標,在很長一段時期內混凝土強度和施工流動性是難以解決的矛盾,混凝土現澆和預制技術的發展與此密切相關。1918年,美國最早提出了計算混凝土強度的水灰比理論,經不斷完善沿用至今。強度與水灰比成反比,流動性與用水量成正比。水灰比低則強度高,為了提高強度而采用低水灰比時,新拌混凝土的流動性就會降低,影響施工操作,我們稱之為“工作性差”,在此情況下,只能通過增加用水量來提高流動性,同時必須相應地增加水泥用量,以保持水灰比不變,才能保證強度指標。上世紀50年代,為了提高混凝土強度和節約水泥,便減少用水量,采用流動性較差的干硬性或半干硬性混凝土(坍落度0-5cm),同時采用振搗成型工藝使混凝土“液化”、實施澆注入模成型,以保證其密實度,加大了現澆施工的難度。因此,出現了在施工現場和工廠里預制混凝土構件,然后運送到現場吊裝就位連接,這就是“裝配式建筑”,提高了施工效率和現場文明,但也增加了相關工序和費用。上世紀60年代,日本、德國發明了以高效能減水劑為代表的外加劑,其后又發明了混凝土運輸和泵送設備,使混凝土技術及其現澆技術取得了革命性的重大發展。在混凝土混合物中摻入高效減水劑可以大幅度地降低水灰比(可降至0.25—0.3)來提高強度,在不需要增加水和水泥的情況下,可提高新拌混凝土的流動性(坍落度可達20㎝以上),使混凝土的拌制、運送、泵送、澆注和成型等工藝過程變得十分容易,混凝土的性能也得到改善。上世紀80年代,北京緊跟國際潮流,學習和引進國外混凝土成套先進技術,實現了混凝土由干硬性向流動性轉化,現澆混凝土的應用取得發展,至90年代已基本形成了混凝土在商品混凝土站預拌生產,用攪拌運輸車運送到施工現場,用泵送工藝(移動式混凝土泵車或現場設置混凝土固定泵和輸送管道)使混凝土“就地上樓”、澆注入模(定型模板)成型的成套機械化施工技術,施工方便快捷,混凝土結構整體性、抗震性好,實現了“技術先進、經濟合理、質量可靠”,充分發揮了混凝土的獨特優勢,滿足了北京高層建筑迅速發展的需要。近10多年來,外加劑和摻合料已成為混凝土的重要組分,采用“雙摻法”(即:同時摻加外加劑和摻合料)可以配置出高性能混凝土,有效地提高混凝土的強度、工作性能和耐久性能,使混凝土發展成為性能更加優良的綠色建材,也推動了北京現澆混凝土技術的進一步發展。據統計,2013年北京鋼筋混凝土結構所占比例高達87%,基本上都是現澆混凝土。


              二、預制混凝土的發展


              上世紀50年代初,北京的混凝土逐步由人工攪拌改為攪拌機攪拌,并在工程施工現場支模板、澆注混凝土。不久,開始推行干硬性混凝土,給現澆施工增加了難度,各建筑公司便從現場預制開始,相繼建立半永久性鋼筋混凝土構件廠,露天預制生產磚混結構所需的混凝土梁板通用構件,然后運送到施工現場吊裝就位,與工程其他結構部位相連接。1955年,在東郊百子灣動工興建北京第一建筑構件廠,生產工藝參照蘇聯列寧格勒構件廠,機械化流水作業,從法國引進每小時產量50立方米的混凝土攪拌站。1958年正式投產,主要產品為混凝土屋面板和空心樓板。1958年在西郊蘆溝橋籌建北京第二建筑構件廠,主要產品是混凝土空心樓板和橋梁構件。1958年成立北京東郊十里堡構件廠,后發展為北京第三建筑構件廠,1980年更名為北京住宅壁板廠,占地500畝,設計年生產能力16萬立方米,是北京裝配式混凝土大板建筑的生產基地,并被譽為亞洲最大的預制構件廠或房屋工廠。

              北京的預制構件用于高層混凝土結構是從裝配式框架結構開始的。1959年,8-12層北京民族飯店首次采用預制裝配式框架-剪力墻結構。1960年,14層的北京民航大樓;1974年,建國門16層外交公寓等,都采用工廠預制框架梁柱,運至施工現場裝配,節點現澆連接。1974-1977年,在廠橋、東大橋、安定門、西二環路和雙井等處興建一批9-14層裝配式框架-剪力墻結構住宅,1975-1983年,還研究建成了一批5-6層的裝配式框架輕板住宅,都采用加氣混凝土條板拼裝的內、外墻板,梁和樓板為預制,柱子先是預制,1976年唐山地震后改為現澆。上世紀80年代起,由于現澆混凝土技術的發展和出于抗震安全的考慮,北京框架-剪力墻的高層建筑都采用現澆混凝土施工,以提高結構的整體性和安全性。北京沒有再建裝配式框架結構建筑。

              北京預制混凝土發展的高峰是形成裝配式混凝土大板住宅(簡稱:大板住宅)建筑工業化體系。大板住宅是在工廠用混凝土預制成內外墻板、樓板、屋面板等大型構件,然后運送到施工現場進行裝配和連接而成。這種工業化建筑體系起源于20世紀40年代,是歐洲國家(如:蘇聯、法國等)為解決第二次世界大戰造成的房荒和勞動力不足而研究開發的,適應了戰后大規模住宅建設的迫切需要,上世紀60-70年代發展成熟,東歐和蘇聯應用量較大。

              1958年7月,北京組織城市建設訪問團赴蘇聯參觀學習,當時莫斯科正在大力推行裝配式大板住宅,約占住宅建筑總面積的40%。北京以學習蘇聯裝配式建筑技術為基礎,迅速組織進行大板住宅的試驗研究,并于1958年11月在小黃莊建工部建筑科學研究院(現中國建筑科學研究院)內首次建成1棟2層裝配式混凝土大板試驗樓(已拆除)。1960年,在復興門外羊坊店建成1棟5層混凝土薄腹大板試驗住宅,建筑面積為3744平方米,這棟樓經抗震加固,尚在使用。

              1964~1974年,首次完成了裝配式大板住宅標準設計圖,建立了大板生產基地和專業施工隊伍,在水碓子、龍潭湖、左家莊、三里屯、新中街等5個住宅小區,建成4--5層大板住宅建筑86棟,約25萬平方米,內墻采用厚140㎜的振動磚壁板,外墻為厚240—280㎜的整間混凝土夾芯墻板。

              1975年前后,把多層大板住宅的內墻板改為普通混凝土大板,形成了“76板住1”、“77板住1”等多層大板住宅標準設計。外墻板有兩種,一種是以加氣混凝土為保溫層的混凝土夾芯板,另一種輕骨料混凝土板,樓板采用預應力整間混凝土大樓板。其間,開始研究發展高層大板建筑,在天壇南小區東端1號樓首次進行10~11層裝配式大板住宅試點,恰遇1976年7月28日唐山大地震波及北京的考驗,經專家檢查,證實該住宅的結構體系能滿足原設計抗7度地震的要求,允許繼續建造2~4號高層裝配式大板住宅樓。1976~1979年,在和平里和天壇東側路興建了11層和12層裝配式大板建筑。

              1978--1985年,裝配式大板建筑技術日益成熟,形成完整的建筑工業化體系。一是具有多層和高層大板住宅的系列標準設計;二是具有年產18萬立方米混凝土大板配套構件、折合裝配式大板建筑面積50萬平方米的生產基地—占地500畝、生產工藝和設施先進的北京住宅壁板廠;三是具有兩個大板建筑專業化施工公司(即:北京住宅二公司、五公司),配備了10多個專業施工隊,采用統一的施工工藝和成套的施工機具(包括大板運輸車、靠放架、現場插放架、墻板安裝操作平臺、專用固定器具、安全抱角架、窗口緊線器、支撐及空腔車等20余種);形成了裝配式混凝土大板住宅科研、設汁、生產、施工一體化優勢,提高了大板住宅成片建設的速度和質量。在此期間,先后建成了裝配式多層和高層大板住宅占較大比例的的團結湖住宅區、左家莊住宅區、西壩河住宅區、五路居住宅區等。1984年,在和平里興化路建成16層塔式大板住宅。北京市的裝配式大板住宅在1983~1985年形成建設高潮,年竣工面積遞增到52萬平方米。那些位于東北三環的裝配式大板住宅群高低錯落、昂首挺立,記載著當年大板住宅建設的興旺。

              1985年開始的經濟體制改革打破了計劃經濟的“大鍋飯”,引發了不同類型房屋建筑的性能和價格競爭。特別是迅速發展的機械化現澆混凝土建筑,其性價比明顯高于裝配式混凝土建筑,并適應了高層建筑的發展和市場的多樣化需要。在市場競爭中,裝配式大板住宅竣工面積逐年下降。大板生產基地----住宅壁板廠的產品滯銷,銷售滑坡,1988年企業出現虧損,越虧越多,1989年,在十里堡后八里莊小區,由北京住總組織建造的2棟18層大板住宅(單棟建筑總面積為10300平方米),竟成為大板住宅的絕唱。1991年2月經北京市建委同意,撤銷住宅壁板廠建制,裝配式大板住宅也退出北京建筑市場。

              裝配式大板住宅是北京最早研究發展并形成規模的建筑工業化體系,現場作業量少,施工速度快,受季節影響小,施工環境整潔文明,1958—1991年,北京累計建成裝配式大板住宅386萬㎡,其中10層以上為90萬㎡,高峰期曾占北京市住宅年竣工量的10%左右,為北京成片、大規模住宅區的快速開發建設作出了貢獻。但是,在市場經濟條件下,裝配式混凝土大板住宅卻被淘汰出局,大致有以下原因:一是大板住宅體系未能解決設計標準化與多樣化的矛盾,難以適應人民生活水平提高對住宅建筑平面多樣化和使用功能提升的要求;二是唐山大地震后,人們對建筑物的抗震安全性尤為關注,裝配式大板住宅的結構整體性和抗震安全性不如現澆混凝土建筑。三是北京機械化現澆混凝土迅速發展,施工速度逐步加快,可以與裝配式預制混凝土相媲美。四是大板生產建廠投資大,構件價格高,加上構件運輸、裝配等費用,造成建筑造價增高,當時多層大板住宅的價格高于磚混住宅,高層大板住宅的價格高于現澆混凝土住宅,因此失去了市場競爭力。從1992年至今,北京未建裝配式混凝土大板建筑。

              1990年后,由于北京現澆混凝土成套技術的迅速發展,以及技術、經濟等方面的原因,北京混凝土預制構件的產量開始下降。大板住宅停建后,混凝土復合外墻板曾在現澆混凝土大模建筑中占一席之地,后因板縫滲漏和價格較高,也逐漸淡出北京的建筑市場。但是,少量高檔次帶裝飾面的預制混凝土夾心保溫外掛墻板和剪力墻板仍在北京榆樹莊構件廠生產,技術上有所改進和創新。

              據統計,1988年上等級的混凝土構件廠有169家(其中全民43家),生產能力約210萬立方米,1985-1986年的產量為160-170萬立方米,1988年為120萬立方米,1990年后,北京的混凝土構件廠進入低谷,出現停產和轉產。截止2012年,北京仍然在生產的混凝土構件企業約有50個,主要分布在郊區的平原地區,生產各類混凝土預制構件總產量約140萬立方米,主要是橋梁、地鐵等市政構件,占總產量的80%以上,建筑構件不足總產量的20%。

              半個世紀以來北京預制混凝土構件,特別是裝配式預制混凝土大板建筑的興衰起落歷程,值得進一步總結研究,這對于如何結合國情和工程實際推進建筑產業現代化,具有借鑒和啟示作用。


              三、現澆混凝土的發展


              上世紀50年代初期,北京就在施工現場澆注混凝土框架結構,相繼興建了和平賓館、新僑飯店、國際飯店、北京飯店西樓和前門飯店,當時的現澆方式簡單而落后,耗用大量的人工和木材。

              上世紀70年代中期,北京開始研究和發展鋼筋混凝土高層建筑,采取因地制宜、從實際出發、混凝土預制裝配化和現澆機械化施工并舉的做法,同時開展了4類高層建筑結構體系的試驗研究、工程試點和推廣應用,即:1.裝配式混凝土大板;2.現澆混凝土剪力墻;3.現澆混凝土框架-剪力墻;4.現澆混凝土滑模。經過工程實踐的較量,現澆混凝土剪力墻大模建筑拔得頭籌,5年累計的竣工建筑面積超過了預制混凝土裝配式大板住宅20年的總和。

              現澆混凝土大模建筑是采用大型工具式模板在現場組裝,以機械化的方法在現場澆注混凝土承重墻體而建造的房屋,適用于內墻較多的住宅、旅館等。因采用大模板施工工藝,便把這種現澆混凝土建筑簡稱作“大模建筑”。法國、瑞典等國從上世紀50年代開始,廣泛采用大模板現澆混凝土工藝建造高層混凝土墻體的房屋。值得注意的是:蘇聯和東歐,這些推崇裝配式混凝土建筑的國家上世紀60年代也發展現澆混凝土建筑。日、德是發明高效減水劑、商品混凝土及運輸車、泵送設備的國家,為現澆混凝土的發展作出了重大貢獻。30年前,我們北京住總采用的混凝土攪拌運輸車和混凝土泵車,就是從日本購買的?,F在一說日本,就是裝配式混凝土技術如何先進,似乎已經取代了現澆混凝土,這肯定是片面的。

              北京1974年起,在建國門橋東北側3棟14-16層外交公寓進行現澆混凝土大模板體系高層住宅試點,采用內墻現澆,外墻、樓梯、隔墻等預制。

              1976年開始興建的“前三門”大街9~16層的34棟住宅和旅館,全面采用大模板現澆混凝土內墻和預制混凝土保溫外墻板相結合的體系,簡稱為“內澆外掛(板)”;1977年,在勁松住宅區開始試點并推行大模板現澆混凝土內墻和砌筑清水磚外墻相結合的體系,簡稱為“內澆外砌(磚)”;樓板、樓梯、陽臺等均為預制,形成了“內澆外掛”和“內澆外砌”兩種小開間大模板成套技術,在全市10-16層住宅成街成片大量推廣應用。采用保溫外墻板和37㎝磚墻是為了確保外墻的熱工性能,提高居住舒適度。

              北京大模體系建筑的施工,一開始是用中型模板組合成大模板,后來發展制作整間墻面的鋼質大模板,1978年開展大模板設計會戰,解決了大模板制作、安裝的關鍵問題。在成功進行現澆混凝土大模建筑施工方法的試驗研究和工程實踐后,大?,F澆混凝土剪力墻高層建筑取得迅速發展。

              上世紀50年代以來,國內建筑界曾普遍認為預制裝配是實現建筑工業化的唯一道路。機械化現澆混凝土施工的成功實踐,“打破了只有混凝土預制裝配才是建筑工業化的框框”,證明了現澆混凝土也能實現建筑工業化,更能發揮混凝土的獨特優勢,提高結構整體性和抗震安全性。其后,北京的現澆混凝土施工按照建筑工業化的要求,推進建筑設計和工具式模板的標準化、多樣化,推進商品混凝土及泵送技術、鋼筋連接技術和建筑制品的發展,推進建筑施工全過程的機械化,大?,F澆剪力墻建筑體系成套技術日趨完善,取得更快的發展。

              1984年起,研究和應用“底層大空間、上層大開間大模板高層建筑技術”,進行12—18層板式商住樓試點。1990年后,北京相繼開展30%和50%建筑節能,外墻內保溫和外保溫技術逐步成熟,為適應建筑多樣化和18層以上高層建筑的市場需求,高層住宅采用內外墻全現澆混凝土的大模板施工,由小開間向大開間發展。1994年起,在望京新城全面興建18~30層全現澆大模板住宅。在混凝土外墻上再做外保溫或內保溫,形成復合墻體,可滿足建筑節能的需要。

              北京現澆混凝土技術的不斷發展,適應了市場經濟新條件下北京高層建筑快速發展的需要,也拉動了商品混凝土、工具式模板、泵送設備和相關產業的發展。北京的各大建筑公司和都建立了商品混凝土攪拌站和模板公司;1988年,全市已有17個商品混凝土攪拌站,年產量達130萬立方米,超過了同年全市混凝土構件廠的構件產量。有些混凝土構件廠生產停滯,先后轉產商品混凝土。2000年,具有資質的商品混凝土攪拌站增加到56個,年產量達到891萬立方米;2010年,商品混凝土攪拌站增加到169家,年產量達到4764萬立方米。滿足了北京大規模的房屋建設和市政建設的需要;現在,從混凝土外加劑、摻和料生產到商品混凝土生產、運輸、泵送上樓、澆注入模以及專業化模板生產,已形成了“成套技術”。預拌混凝土采用泵送工藝已達80%以上,混凝土泵車的輸送高度可達50米,混凝土固定泵的輸送高度可達300米;混凝土平均強度等級從上世紀80年代以前長期徘徊的C20(Mpa20),發展到以C30、C40為主,C50、C60也已大量使用,完全可以滿足各種建筑工程現澆混凝土機械化施工的需要。資料顯示:至2001年末,北京累計建成各種大模建筑5660萬平方米,其中10層以上住宅4600萬平方米,占同期10層以上住宅竣工總面積的70%以上。進入21世紀后,機械化現澆鋼筋混凝土結構(包括:剪力墻結構,框架-剪力墻結構,框架結構)在北京建筑中應用的比例達80%以上。

              現澆混凝土大模建筑是北京發展最快、應用最廣的建筑工業化體系,是名副其實的“中國特色”、“北京創造”,凝聚著北京建筑界的智慧和心血。大模建筑之所以取得迅速發展,是因為它確實具有諸多優勢。首先,現澆混凝土大模建筑的結構整體性好,因而抗震性能好,能做成大開間、大空間,滿足市場對建筑多樣化的需要,適應我國大中城市人多地少、發展高層建筑的需要;第二,現澆混凝土工藝設備簡單,一次投資少,技術容易掌握,便于普及推廣,技術經濟效果好;第三,現澆混凝土大模建筑成套技術先進適用,施工速度快,工程質量好,是以機械化為核心的建筑工業化的新形式和新發展。目前,北京的商品混凝土技術、工具式模板技術、機械化施工技術等正向著建筑工業化、現代化的方向發展,拉動了諸多相關產業的發展,基本形成了機械化現澆混凝土完整的產業鏈,因而保證了北京現澆混凝土建筑的持續發展。


              四、我的一些看法


              1.正確認識建筑工業化

              建筑工業化是上世紀40年代歐洲工業革命和新建筑運動后形成的新概念,“實行工廠預制、現場機械裝配”是建筑工業化最初的雛形。二戰后,歐洲國家在亟需解決大量住房而勞動力又嚴重缺乏的情況下,裝配式混凝土建筑應運而生,迅速發展。我國建國初期學習蘇聯建設經驗,明確以“三化”(標準化、工廠化、機械化)為內容推行建筑工業化,北京從1958年起,學習、研究和推廣蘇聯的裝配式預制混凝土大板建筑,20年來國內普遍認為裝配式混凝土建筑是實現建筑工業化的唯一道路。裝配式大板建筑確實具有現場工作量和現場用工少,施工速度快,施工現場文明等優勢,當時提倡采用的干硬性或半干硬性混凝土也適合于工廠預制生產。但大板建筑也存在混凝土構件廠建廠投資大、時間長,構件生產成本高,加上構件的運輸、吊裝及裝配連接等費用,使當時多層裝配式大板住宅的造價比磚混住宅高出30%以上,后來發展起來的高層裝配式大板住宅造價也比現澆剪力墻住宅高出20%以上,即使實現了大批量生產和大規模施工,工程造價依然居高不下。好在當時的住宅建設都由政府投資,政府推行建筑工業化,大板建筑的資金有保障,才得以推廣和發展。

              從1974年開始,北京研究發展高層建筑,打破了“只有混凝土預制裝配才是建筑工業化”的框框,確定了混凝土預制裝配化和現澆機械化施工并舉的方針,促進了現澆混凝土技術的發展。1980年前后北京建筑界4次開會,結合建筑業和混凝土的特點,總結經驗,解放思想,重新認識建筑工業化的內涵,一是從理論上弄清了:“大工業生產的特征,首先是使用機器代替手工工具操作,工業化的核心應該是機械化”,認為:“發展工業化建筑必須以多快好省的實際效果作為檢驗的標準,在相當長的時間內,還要采取預制和現澆相結合、干法作業和必要的濕法作業相結合、新材料和傳統材料相結合、工廠生產和現場預制相結合等一系列兩條腿走路的方針,調動一切積極因素,因地制宜,多種途徑,走我們自己發展工業化建筑的道路”(注:引號內的文字摘自胡世德先生著述《歷史回顧》),認定了現澆混凝土機械化施工也是建筑工業化,更能發揮現澆混凝土整體性好的優勢。二是認識到:建筑產品與工業產品不同,其體型龐大、工序繁多,產品本身是固定的,施工人員和機具設備是流動的,而工業產品則是在工廠的生產線上流動的,操作人員和機具設備是固定的,因此,應該把施工現場看成建筑產品生產的“工廠”,全面研究解決現場工業化的問題。自此以后,北京出現了以大模、滑模、隧道模等命名的現澆混凝土剪力墻高層建筑和采用定型模板現澆混凝土的框架-剪力墻高層建筑體系,都被列為工業化建筑。高效減水劑和混凝土泵送設備的大量應用,更使得北京的現澆混凝土技術面貌一新,并顯現出現澆混凝土高層建筑結構整體性抗震安全性比裝配式大板建筑好、造價比裝配式大板建筑低的優勢。北京按照建筑工業化的要求,統一模數協調原則,推行建筑設計標準化和模板的定型化,實現了靈活組合,解決了建筑多樣化和標準化相結合的難題。1986年后,隨著現澆混凝土建筑的迅速發展,裝配式大板建筑盛極而衰,在競爭中逐步退出建筑市場。經過30年的發展,北京現澆混凝土建筑工業化水平不斷提高,現澆混凝土從拌制運輸、泵送上樓到澆注入模成型,都實現了機械化,施工作業變得簡單易行,施工速度快、質量好。北京的實踐證明:現澆混凝土完全實現了建筑工業化。這幾年,北京每年竣工建筑面積都在4000萬平方米左右,85%以上是鋼筋混凝土結構,基本上都采用機械化現澆混凝土的現場工業化方式建造。

              當前,各地都在開展綠色建筑行動,積極推廣裝配式預制混凝土建筑,但有的地方搞“目標責任制”,追求預制化率,加大推廣力度,這就有問題了。歷史和現實都證明:裝配化混凝土建筑整體性不如現澆混凝土建筑,造價卻高出20%左右;預制化率越高,裝配連接的要求越高,造價也越高,安全隱患可能增多。造價的增加是資源消耗增加的直接反映,怎么能說裝配化混凝土的“綠色度”比現澆混凝土高呢?!本人認為:必須走出理論上的誤區,確認機械化現澆混凝土是建筑工業化途徑,我國的高層混凝土建筑應以現澆混凝土為主體,以確保結構的整體性和抗震性,可局部采用預制混凝土構件或鋼構件,并按照建筑產業現代化的要求加以完善發展。發展裝配式混凝土建筑要吸取歷史教訓,堅持從工程實際需要出發,慎重研究決策,建一個構件廠,少則幾億,多則十幾億,切不可盲目發展、一轟而起。那些用裝配式預制混凝土來貶低和排斥機械化現澆混凝土的論調,是沒有正確認識建筑工業化和混凝土的獨特優勢,是根本站不住腳的。真正具有裝配式建筑天然優勢的是鋼結構,鋼結構強度高、自重輕,適合工廠化生產,在工程現場裝配焊接成型后能熔成一體,保持了結構的整體性,抗震性能好,能滿足多種建筑高度、多種建筑平面的需要,能與非承重輕質墻體材料配套使用,施工安裝工業化程度高,并符合環境保護和可持續發展原則。目前我國已具備大范圍推廣鋼結構的條件,應結合我國“城鎮化建設”和“建筑產業現代化”,積極研究、大力推廣鋼結構建筑。


              2.合理應用現澆混凝土和預制混凝土

              機械化現澆混凝土和裝配化預制混凝土是實現混凝土建筑工業化的不同途徑,有各自的優勢和適用范圍,應根據工程實際情況合理選擇,也可以揚長避短、優化組合,實行現澆-預制相結合。對于北京這樣8度抗震設防、結構安全要求高的高層混凝土建筑,優先采用現澆混凝土或現澆為主預制為輔,有利于確保建筑結構的整體性,是科學合理的,適應市場需要的。對于多層和小高層建筑,采用裝配式預制混凝土或現澆、預制相結合,也是可供選擇的結構方案。

              最早建成的建國門橋東北側3棟14-16層現澆混凝土剪力墻外交公寓是現澆-預制相結合的典型工程,采用內墻現澆,復合外墻板、復合樓板和樓梯、內隔墻等為預制構件。北京的“前三門”、勁松小區等也實行現澆-預制相結合。北京高層現澆混凝土建筑還采用預應力、雙鋼筋、冷軋扭等三種疊合樓板,僅亞運村工程就用了60多萬㎡雙鋼筋疊合樓板,最大樓板尺寸為:7.8m×8.1m,簡化了樓板施工工藝,縮短了施工工期,提高了現場文明。北京高層混凝土建筑實行現澆、預制相結合方面延續了很長一段時期,取得了較好的效果。后來,北京現澆混凝土技術不斷發展,建設規模也不斷擴大,在市場經濟條件下,出現了低價競爭,放松了標準化管理,標準化設計“倒退”了,預制構件不用了,搞起了“全現澆”,施工現場出現了不同程度的“亂象”,資源消耗增加,建筑垃圾增多,以樓板和樓梯間施工對環境的影響最為嚴重。但我們不能因為出現一些問題,就貶低和排斥現澆混凝土,而應該實事求是地總結經驗,加以改進完善。

              本人認為,建筑現代化的前提是實現建筑工業化,工業化的核心是機械化,基礎是標準化。對于混凝土而言,不管是現澆、預制或預制、現澆相結合,都是實現建筑產業現代化的途徑。推進北京混凝土結構建筑現代化,一要堅持模數協調原則,推進基本單元、基本間、戶內專用功能部位(廚房、衛生間、樓梯間)的標準化設計,建立通用結構構件和功能性部品的標準體系;二要堅持技術創新,采用隔震減震、高強混凝土、高強鋼筋等新技術、新材料,研究開發先進適用的構件連接技術,保證商品混凝土和預制構件質量,提高混凝土建筑的結構安全與使用功能。三要因地制宜、循序漸進,全面實現建筑的基礎、結構、裝修工程機械化施工和信息化管理。

              近年來,北京市推進住宅產業化,規定高層混凝土剪力墻建筑以現澆為主、預制為輔,即:內墻現澆,復合外墻板(60米或21層以下)、樓梯、陽臺(疊合)、空調板、疊合樓板底板等預制,并要求室內裝修一步到位,這個實施方案是比較合理和可行的,符合城市發展和環境保護的需要。但是建筑造價有所增加,增量成本超過400元/㎡,超出全現澆建筑造價約20%。造價增加的主要因素是預制混凝土夾芯保溫剪力墻板,一是該板生產費用比現澆混凝土加外保溫費用高;二是該板增加了運輸、堆放費用;三是該板重量通常超過5噸,增加了塔吊費用;四是該板增加了上下鋼筋套筒灌漿連接和四邊現澆鋼筋混凝土連接的費用。有的地方強行推廣預制混凝土夾芯保溫外墻板,認為這樣可實現保溫與結構同壽命,實踐證明:北京預制混凝土夾芯保溫外墻板的面層開裂、板縫滲漏、保溫失效多有發生,在大板建筑眾多的莫斯科街頭外墻板板縫整修的污痕也隨處可見。北京惠新西街舊樓節能改造,外墻板因長年開裂滲水,其傳熱系數實測值還不如37磚墻。僅管現在外墻板技術上有所創新,也不能保證根除以上弊端;特別是上下外墻采用套筒灌漿連接,對構件生產和施工安裝的精準、灌漿材料和工藝的可靠具有很高的要求,如何切實保證上下外墻的連接質量和整體性,一直有人提出質疑,確實令人擔憂。

              表面上看,采用預制混凝土夾芯保溫承重外墻板似乎實現了結構與保溫一體化,解決了保溫與防火的矛盾;而實質上,最大的問題是削弱了混凝土結構外墻的整體性,增加了外墻連接處的安全隱患和相關費用,在技術和經濟上都不盡合理,不應盲目推廣。對于非承重的預制混凝土夾芯保溫外墻掛板,則可根據需要,應用于鋼或混凝土框架結構工程,不適用于剪力墻結構工程。對于高層混凝土剪力墻建筑,本人還是推崇現澆混凝土加外保溫的復合外墻做法,一是確保外墻混凝土的整體性和抗震安全性;二是保證外墻保溫層和抹面層的連續性,避免了預制保溫外墻板的熱橋和板縫滲漏。新發布的《建筑防火設計規范》規定,采用B1級有機保溫材料的薄抹灰外保溫系統,首層防護層厚度15mm,標準層防護層5mm,每層設置防火隔離帶,可適用于100米以下的住宅建筑,這是總結了國內外試驗研究和工程實踐的結果,有效地解決了保溫和防火的矛盾,其可靠性是不容置疑的。薄抹灰外保溫系統采用科技含量很高的耐堿玻璃纖維增強聚合物砂漿作抹面層,防止了混凝土面層可能開裂的隱患,具有良好的抗裂、防水作用和一定的防火作用,德國柏林首例聚苯板薄抹灰外保溫工程至今已50多年,還在正常使用?,F在國內外都在推廣被動式超低能耗建筑,外墻采用30cm左右的聚苯板薄抹灰外保溫系統,其可靠性和耐候性是值得信賴的。需要強調的是,我們必須認真解決外保溫工程低價競爭、市場不規范帶來的質量問題,實行外保溫工程專業化施工和市場準入制度,實行外保溫系統材料由供應商配套供應,嚴格按照外墻外保溫工程技術標準的規定,加強行業管理和工程監理,切實保證和提高外保溫工程質量。

              有一種說法:發達國家工業化建筑比例高達60-70%,我們還是粗放建造,處于較低水平。對此應作具體分析。國外如:歐美、澳洲,地多人少,住宅多為“獨門獨院”的低層建筑(1-3層),多采用裝配式木結構、鋼結構,工業化水平自然就高,高層混凝土結構就不見得都是預制裝配。我國人多地少,連縣級城鎮都在建高層建筑,又不認可機械化現澆混凝土是建筑工業化途徑,住宅工業化水平自然就低,于是提出推廣裝配式混凝土建筑,以提高住宅工業化水平,并引發一些地方搞全裝配混凝土建筑,追求預制化率,認為預制化率高,就是工業化程度高。其實,裝配預制混凝土集利弊于一身,預制化率高,現場工作量減少,這是利;但增加了構件連接的工作量和可靠性要求,增加了建造成本,這是弊。由于混凝土從液態向固態轉化是不可逆的,因此混凝土構件與構件之間不可能連接成一體,主要靠鋼筋的套筒灌漿連接和漿錨搭接,對材料、機具和專業操作人員的要求較高,萬一質量出問題,就是安全隱患。因此,盲目追求預制率或裝配化率,構件的連接處理就會增多,混凝土結構的整體性和安全性就會下降。有人一說裝配式混凝土建筑,就提日本的裝配式混凝土框架結構高層建筑。日本確實多采用框架結構,但現澆和預制兼而有之。位于日本東京銀座地區的兩座58層塔樓,總高193m,總建筑面積38萬㎡,是全世界最高的裝配式混凝土框架結構建筑,采用隔震和抗側力等先進技術,其土建造價高于現澆結構,采用裝配的主要原因是市中心施工場地不足、環保要求高,不允許采用現澆混凝土施工。

              因此,我們不能盲目推廣裝配式混凝土建筑。選擇預制還是現澆,或是預制和現澆相結合,不能刻意強求,不要搞行政命令,也無先進落后之分,都應該從實際出發,根據工程條件和市場需要來確定。我國人多地少、建筑抗震要求高,對于量大面廣的高層混凝土結構建筑,還應堅持以機械化現澆混凝土為主,完善提高現場工業化水平,以確?;炷两Y構的整體性和抗震安全性。

                

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