装配式建筑体系及研究进展简介

装配式建筑体系及研究进展简介中国建筑科学研究院建筑工业化研究中心田春雨李然2017.2内容4装配式建筑的相关政策1装配式建筑的发展历程和应用现状2装配式建筑的技术体系介绍3装配式结构体系研究进展《装配式混凝土结构建筑技术规范》：建筑的结构系统、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。《装配式建筑评价标准》：装配式建筑是用预制构件、部品部件在工地装配而成的建筑；基本特征：设计标准化、生产工厂化、施工装配化、装修一体化、管理信息化1.1装配式建筑的定义和特征结构体系混凝土钢结构木结构……外围护体系外墙、屋面、外门窗及附属物设备管线系统给排水、供暖通风空调、电气和智能化、燃气等设备及管线内装系统楼地面、墙面、轻质隔墙、吊顶、内门窗、厨房、卫生间和套内设备管线等系统建筑物组成44发展历史：国内20世纪50年代：开创（主要是前苏联技术）20世纪60～80年代：发展20世纪90年代：低潮21世纪10年代：恢复、发展、创新，形成技术体系和技术标准，开展推广应用1.1我国装配式建筑发展历程第I阶段20世纪50年代早在第一个五年计划中就提出借鉴前苏联、东欧国家经验推行标准化、工厂化、装配式施工的房屋建筑建造方式1955年在北京东郊百子湾兴建北京第一建筑构件厂51.1我国装配式建筑发展历程起步阶段第II阶段20世纪60年代至80年代初多种装配式建筑体系得到快速发展原因：1.当时各类建筑标准不高、形式单一，容易采用标准化方式建造；2.房屋建筑抗震性能要求不高；3.总体建设量不大，预制构件厂供应可满足需求；4.木模板、支撑体系和建筑用钢筋短缺；5.施工企业用工采用固定制，预制装配可减少现场劳动力投入。6持续发展阶段1.1我国装配式建筑发展历程装配式混凝土建筑发展停滞7低潮阶段1.1我国装配式建筑发展历程唐山大地震中预制装配房屋破坏严重，结构整体性、抗震性差；大板住宅建筑等出现渗漏、隔音差、保温差等使用性能方面问题。我国建筑建设规模急剧增长；建筑设计出现个性化、多样化、复杂化的特点；房屋建筑抗震性能要求提高；农民工大量进入城镇，劳动力成本低；各类模板、脚手架的应用普及，商混普及，现浇施工技术大发展；现浇结构相较装配式结构更适应这一时期国情现浇结构应用广泛第III阶段20世纪80年代末开始88劳动力成本上升，降低劳动强度，改善作业条件的需求节能环保的要求：大幅度减少建筑垃圾，降低噪声污染，节约用水技术逐步成熟，经济实力逐步增强建筑功能和质量要求提高1.1我国装配式建筑发展历程装配式结构逐渐符合现阶段国情新发展阶段第Ⅳ阶段2008年左右开始至今1.2国外装配式建筑发展及应用西方发达国家的装配式混凝土结构建筑经过几十年甚至上百年的时间，已经发展到了相对成熟、完善的阶段。日本、美国、澳大利亚、欧洲等国家和地区按照各自的经济、社会、工业化程度、自然条件等特点，选择了不同的道路和方式。建筑工业化起源于二战后欧洲社会背景-战争损坏大量房屋，战后欧洲经济迅速发展,人口向城市集中，房荒严重-劳动力不足,传统技工特缺-传统的建筑施工效率很低,不能适应当时所面临的房屋增长的迫切需要。技术基础-工业的底子厚，战后恢复和发展都迅速-充裕的水泥、钢材和施工机械等，为建筑工业化的推行提供了更为有利的条件-英国莱茵建筑体系、瑞典的哥腾堡公寓建筑体系、法国的卡缪大板住宅建筑、苏联的盒子结构建筑等。1970年代欧洲住宅建筑工业化水平-东欧：东德、匈牙利、捷克、前苏联等工业化水平达到50%--90%-西欧：英国、丹麦、荷兰、挪威、法国等工业化水平达到20%--40%。1.2国外装配式建筑发展及应用装配式建筑的发展与社会经济、地理环境和科技水平相关-欧洲非地震区，低层和多层建筑为主，且工业化水平和科技水平较高，劳动力稀缺，因而德国、法国、丹麦等欧洲发达国家基本实现了高装配化建筑;-日本地震烈度大，等同现浇为主，减震隔震技术先进;完备的装配式建筑产业链十分关键-英国和德国的全产业（供应）链管理-配套部品部件体系政府的作用十分明显，政府采购中强制采用-新加坡组屋中强制推行装配式混凝土建筑-强制要求建筑模数化选择适合的装配式建筑发展技术路线-法国、丹麦以装配式混凝土建筑为主;英国走了钢结构建筑道路;瑞典木结构为主-更多的国家选择多元化发展的道路1.3总结与启示完善法律法规可促进装配式建筑发展-美国工业化住宅建设和安全标准为建材产品和部品部件产业发展奠定了基础-日本立法来保证混凝土构件的质量技术基础和进步十分关键-基本建筑体系和关键技术-产业化技术工人-工业化部品部件生产质量水平-部品部件物流体系-质量管理和评价体系等认证和评价制度可提升质量水平-日本BL优良部品认证制度-美国“节能之星”评价制度-加拿大CPI认证1.3总结与启示内容2装配式建筑的技术体系介绍4装配式建筑的相关政策1装配式建筑的发展历程和应用现状3装配式结构体系研究进展框架结构剪力墙结构框架-剪力墙其他框架-支撑结构框架-核心筒大板结构、箱式结构等框架、框架-支撑、钢管束剪力墙结构轻钢体系新型模块式结构、板柱结构、交错桁架结构等装配式混凝土结构木（竹）结构钢结构装配式结构体系2装配式建筑的技术体系介绍按结构形式：框架结构框架支撑结构剪力墙结构框架-剪力墙结构按装配程度：结构主体现浇，围护、楼梯等采用预制构件部分竖向构件现浇剪力墙结构结构主体全部装配按连接方式：湿式连接及干式连接强连接及弱连接混合2.1装配式混凝土结构体系装配式混凝土结构湿连接（装配整体式）干连接（全装配式）按连接形式（通过连接件将相邻构件的受力纵筋相连，在连接处浇混凝土。为等同现浇形式。）（连接区通过焊接、螺栓、预应力或者栓钉连接，不需要现浇混凝土。为非等同现浇形式。）目前主要的研究和应用形式，等同现浇，JGJ1-201417类型优缺点技术成熟度工业化程度国内应用情况适用范围装配整体式混凝土框架结构预制梁、现浇柱框架结构设计同现浇结构，结构整体性好，检验方便；现场湿作业量大；施工速度一般成熟，有规范依据较低较少多层及中高层建筑；公共建筑梁、柱预制，节点区后浇混凝土连接设计等同现浇，结构整体性好；后浇混凝土施工要求高，节点施工难度大，钢筋连接检验不便，施工速度一般较成熟，有规范依据较高较少世构体系施工方便；检验方便，，施工速度较快节点抗震性能略差较成熟，有规范依据较高较少预埋型钢等辅助连接的框架结构体系设计需专门研究施工较快，成本略高需要进一步研究，专门技术规范编制中较高较少全装配式框架结构施工很快，便于检验，成本低适用高度低，性能及设计方法需要专门研究尚需进行系统研究，技术规范不完善很高没有低层、多层建筑；公共建筑装配整体式框架结构结合减、隔震技术体系抗震性能好尚需进行系统研究，无专门技术规范较高较少高层建筑；公共建筑框架结构1818现浇剪力墙配预制围护墙体系装配整体式剪力墙结构体系叠合式剪力墙体系多层剪力墙体系剪力墙结构2.1装配式混凝土结构体系预制（叠合）板、预制（叠合）梁、预制外围护墙或外墙模、预制楼梯、预制隔墙等构件现浇剪力墙、柱等核心仍是现浇剪力墙体系注重外挂墙板的设计以及安装施工（线连接、点连接）内浇外挂及PCF剪力墙结构20套筒灌浆连接的预制剪力墙浆锚搭接连接的预制剪力墙底部预留后浇区的预制剪力墙部分预制的套筒灌浆连接的预制剪力墙浆锚搭接连接的的预制剪力墙底部预留后浇区的预制剪力墙竖向钢筋在构件内连接竖向钢筋在后浇区连接剪力墙结构2.1装配式混凝土结构体系21浆锚搭接连接剪力墙结构2.1装配式混凝土结构体系降低了套筒的使用数量，仅在“预制腿”处应用套筒灌浆连接，降低了综合成本在预制墙体内预留孔洞，由顶端浇注混凝土，自上而下的灌注产生了强大的压力确保了后浇区内混凝土的密实程度底部预留后浇区的预制剪力墙2.1装配式混凝土结构体系叠合板式预制剪力墙双板剪力墙沿厚度方向分为三层，外层预制，中间层现浇。通过桁架钢筋连接。但预制混凝土板及其内的钢筋网与上下层不相连接强化现浇边缘构件，增加适用高度适用于地下结构宝业，元大、宇辉等剪力墙结构2.1装配式混凝土结构体系多层剪力墙体系23111-123120201≥10d4剪力墙结构2.1装配式混凝土结构体系类型优缺点技术成熟度主体结构工业化程度国内应用情况适用范围装配整体式剪力墙结构竖向钢筋套筒灌浆连接连接可靠；成本高、施工繁琐；不便质量检验成熟，有规范依据一般~较高较多住宅高层建筑竖向钢筋浆锚搭接连接成本较低；不宜用于动载、一级抗震结构；加工较难、不便质量检验较成熟，规范依据尚不足一般~较高较多底部预留后浇区竖向分布钢筋连接连接可靠，检验方便；后浇混凝土量增加；构件制作难度增加较成熟度，无规范依据一般~较高试点竖向钢筋在水平后浇带内采用环套搭接连接和机械连接等方式钢筋连接性能研究不充分；施工较方便；质量检验方便研发阶段，相关规范正在编制中一般~较高试点内浇外挂体系安全可靠；施工难度较低，便于检验较成熟，有规范依据一般较多住宅高层建筑叠合板剪力墙结构适用高度低生产、施工效率高成本较低，检验方便较成熟，有规范依据较高较少住宅多层及高层建筑剪力墙结构2.1装配式混凝土结构体系预制框架-现浇剪力墙预制框架-现浇核心筒预制框架-预制剪力墙南科大厦框架-剪力墙2.1装配式混凝土结构体系日本进行过类似研究并有大量工程实践，但体系稍有不同，国内基本处于空白状态，正在开展研究。钢筋桁架叠合楼板，可做单向、双向板，总板厚130mm楼盖体系2.1装配式混凝土结构体系清水面，带防滑条，栏杆预埋件，两端简支预制楼梯线支撑，物理性能好，内浇外挂体系，远大、万科南方用外挂墙板其他构配件2828现有“等同现浇”结构体系的问题：大量用湿式连接节点，现浇与装配混杂，效率低节点构造复杂施工安装质量差，连接有安全隐患成本偏高实际应用中的问题：2.1装配式混凝土结构体系2929适合我国工业化建筑的多元化、专业化技术体系；加大相关应用基础研究：高强钢筋、大直径钢筋、大间距配筋设计技术、高强约束箍筋技术、高强高性能混凝土结构应用技术（抗震、防火）、隔震和减震技术、结构抗震性能化设计技术；一体化设计技术，标准化、通用化部品及接口；信息化技术的应用配套产品的研发；适合的施工机具及相应施工工法；质量检测技术、检测设备、验收技术研发；标准的完善思考2.1装配式混凝土结构体系多种建筑形式应用广泛大跨度公共建筑高层建筑、超高层建筑的外框架轻型门式刚架、钢结构排架等工业建筑钢结构住宅302.2钢结构体系轻型钢结构普通钢框架集装箱房结构系统钢框架—支撑钢管混凝土束剪力墙+框架柱+楼盖模块钢框架+混凝土核心筒多层高层2.2钢结构体系特点工业化程度高施工周期短轻质高强•尚存问题建造成本略高钢结构设计队伍稍薄弱现场焊接作业量大钢结构住宅中防火防腐，使用性能，集结构、保温与外饰面一体的外围护结构体系研发尚未很好解决322.2钢结构体系1）应用范围：地震多发地区政府投资的学校、幼托、敬老院、园林景观等低层公建2）多地试点工程3）木结构建筑企业4）科研成果5）标准规范：《木结构设计规范》GB50005-2003、《木结构工程施工质量验收规范》GB50206-2012、《木结构试验方法标准》GB/T50329-2012等2.3木结构发展历史木结构建筑可追溯至3500年前发展现状现代木结构：1）梁柱式木结构2）轻型木结构3）节能木墙技术体系问题和瓶颈2.3木结构1）认可度偏低2）关键技术有待完善3）多高层木结构标准规范相对滞后4）手续办理困难5）产业能力和基础薄弱6）人才储备和培育机制不完善发展思路与对策1）编制发展规划2）开展关键技术研究3）逐步完善标准规范4）开展示范工程5）研发木质新型墙体的应用6）建立、完善木结构建设管理制度7）加强木结构一线人员的能力建设8）广泛宣传、消除误解35内容4装配式建筑的相关政策2装配式建筑的技术体