构件工厂化生产

1、构件工厂化生产 施工装配式运作南京大地建设集团的成功实践特约记者/汪士和 缪华昌近年来，南京建筑市场悄然兴起一种新施工方式：速度快16万平方米的5层框架主体工程只用3个月；用料省能减少模板用量80%；抗震性能好应用该方式制作的框架模型结构能抗8度烈度地震本期特别报道，我们走进南京大地集团，听于国家董事长解读建筑施工新技术世构技术体系。低碳经济，环保生活，当今全球人关注的主题。有关数据显示，建筑能耗已占中国总能耗的40，建筑节能成了关注主题的重点。近年来，南京建筑市场出现一种新兴施工方式，该方式采用世构技术体系，实现了“构件工厂化生产，施工装配式运作”。采用该方式施工，不但房屋质量有保证，而且施

2、工速度奇快，能有效为业主降低成本。如南京金盛国际家居广场江北店，框架结构5层，建筑面积16万平方米，仅92天即完成主体工程。还有南京审计学院国际学术交流中心、南京仙林国际汽配城一期工程、南京法伯耳纺织有限公司差别化粘胶长丝二期工程、大地豪庭小高层住宅等等，这些工业和民用建筑都是在几十天内即完成主体工程。为何这些项目施工速度这么快？世构技术体系有哪些神奇之处？带着问题，我们来到上述项目的承建者南京大地建设集团。“工厂化”颠覆了传统施工模式南京大地建设集团的董事长于国家接待了我们。于国家首先表示：“大地建设集团有自己应尽的社会责任。我们是建筑人，有义务提高建筑科技，有加快创新的理念，注重学习，才有

3、了今天的业绩。”几十年来，秦砖汉瓦式的中国建筑施工模式曾经在世界建屋史上放射出耀目的光辉。历史遗留下来的北京故宫体系，南京明城墙体系，苏州园林建筑体系以及其他诸多筑城、筑路、筑屋体系，无不展示着这一建筑施工模式的辉煌。但进入20世纪，随着工业化国家科学技术的进步，中国房屋建筑的施工体系受到了新兴技术的冲击。有关资料表明，世构体系在欧美等发达工业化国家已经盛行了50多年，在当地建筑市场中所占产品份额已高达40%。如今，全球每天有近12万平方米的世构体系产品在安装。上世纪八九十年代，新加坡投资方来无锡市投资兴办工业园区，投资方要求采用世构技术建厂房，以更好更快地形成生产能力，加快投资回报。但是，当

4、时我国尚没有生产房屋预制体系的大型设备，没有办法达到投资方的要求。为了实现减少建筑碳排放量的目标，提升企业核心竞争力，同时实现业主利益最大化，2000年，南京大地建设集团派人赴法国学习，引进新技术，与法国PPB国际公司共同投资兴建的大地普瑞预制房屋有限公司，成为国内第一家从事世构体系生产的企业。10年来，该集团在南京建筑市场上承建了总计100万平方米左右的工程，赢得市场的同时，得到了业主的高度认可和市民的欢迎。“我们的施工方式，是对秦砖汉瓦式建筑施工模式颠覆性的挑战！”于国家一边介绍，一边带我们仔细参观南京大地普瑞预制房屋有限公司。参观之后，我们才明白为什么他们的施工速度那么快。原来，建房所用

5、材料大部分是提前在工厂里生产好的！他们所造构筑物的细部之所以那么美观，是因为那些构件都在工厂里精雕细刻出来的！之所以几十个人能完成年产值千万元以上的建筑产品，是因为他们采取的是装配化施工！大地普瑞预制房屋有限公司有两套房柱生产线，每套一次生产4根，每根长14米；两套房梁生产线，每套一次生产房梁2根，每根长72米；两套板材生产线，生产的板材长78米，宽2.5米，配以自动化的拌料机和先张法整体张拉设备；钢筋混凝土构件实施蒸汽养护，只要7小时，所需柱、梁、板即可运往工地安装。实践证明，南京大地普瑞预制房屋有限公司引进的世构技术体系，符合建筑工业化的发展方向，具有节约型、低碳经济型的特点，已被住房和城

6、乡建设部列入新一轮推广应用的新技术之一。于国家告诉我们，所谓世构（SCOPE）技术体系，就是采用现浇或预制钢筋混凝土柱，预制预应力混凝土梁、板，通过钢筋混凝土后浇筑部分将梁、板、柱及节点连成整体的新型房屋框架结构体系。在工程实际应用中，世构体系主要有三种装配形式：一是采用预制柱，预制预应力混凝土叠合梁、板的全装配；二是采用现浇柱、预制预应力混凝土叠合梁、板，进行部分装配；三是仅采用预制预应力混凝土叠合板，适用于各种类型结构的装配。三类装配方式以第一种最为省时。由于房屋构成的主体是部分或全部为工厂化生产，且桩、柱、梁、板均为专用机具制作，工装化水平高，标准化程度高，因此装配方便，只需将相关节点现

7、场连接并用混凝土浇筑密实，房屋架构即可形成。在施工速度上，这种全装配或半装配的施工方式是传统方式难以相比的。呈现综合多元的竞争优势于国家介绍说，从他们的实践来看，与传统现浇技术相比，采用世构技术体系工程造价可节约10%以上，工期可缩短30%以上，周转材料可节约80%以上，具有显著的经济和社会效益，已是不争的事实。谈及世构体系的突出优势，于国家如数家珍。一是建材工厂化生产。采用预应力高强钢筋及高强混凝土，梁板截面积减小，不仅建筑物的自重减轻，而且梁、板的含钢量也可比现浇梁、板降低30%左右。由于梁、板变细变薄，同样节省水泥也是毋庸置疑的。这对于每年有几万亿投资的中国建筑市场，仅钢材和水泥的节约就

8、十分可观，这对于我国建设节约型社会，无疑是一项十分巨大的贡献。房屋建材生产工厂化后，由于钢材水泥的大量节约，同时也减少了二氧化碳向大气中的排放量。有专业人士测算过，每建100平方米的房屋，采用世构施工体系，比传统的现浇施工方法可减排二氧化碳8吨。我国已庄严承诺，到2020年中国经济单位GDP，要比现时的碳排放量减少40%45%，如何实现这一减排目标？作为以钢铁、水泥为主要原材料的建筑大行业，推广世构建房体系责无旁贷。二是采用世构技术进行房屋生产较好地保护了施工环境。扬尘污染和噪声污染是传统建筑施工生产较难克服的两大“顽疾”。采用世构技术进行房屋生产，柱、梁、板几大部件出厂后运到工地，水泥制品外

9、表光洁如镜，立柱、搭梁、装板几乎无尘埃污染源，梁、柱、板搭接时，水泥砂浆用量少，污染易控制。由于减少了现场作业，振动噪音、机具运转噪音、工地汽笛等噪音污染减少90%。这样每逢高考期间，再也用不着政府部门强令建筑施工企业限时限地生产了。三是采用世构技术进行房屋生产有效提升了产品的质量。预制梁、板、柱应用预应力技术工厂化生产，配以过热蒸汽养护，其抗裂性能大为提升，克服了现浇柱、梁、板，特别是楼板容易出现裂缝的质量通病。同时，预制梁、柱、板，规模化、标准化工厂生产，产品质量更容易得到有效控制，使构件外观光洁，质地优良，更具有较强的耐久性。且这种搭接式的房屋框架无需粉刷，天然去雕饰。四是采用世构技术建

10、房不受气候影响，同时降低工人的劳动强度。传统的建筑施工生产，一直被人们称作“露天工厂”，现浇水泥部件必需在0以上施工，遇有规模浇筑任务，必须在好天气下实施。现在工厂生产构配件，工人劳动强度自然大为降低，更无需跟着天气的阴晴去作业，每7小时出一批建材构配件，拉到工地便可装配，即使下着雨，穿上雨衣一样可以干干净净地施工。五是采用世构技术建房，极大降低了周转材料的消耗，提升了施工企业的经济效益。首先，柱、梁、板不需要立模，与现浇方法相比减少模板用量80%以上。其次，装配楼板时，由于已是成型产品，支撑楼板所用钢管架量也大大下降，板下支撑立杆间距可以增长到2.0至2.5米，这样支撑钢管数量跟着减少。工地

11、周转材料占用量的大幅降低，减轻了企业的购置投入或租赁支出，有效提升企业的经济效益。六是采用世构技术建房可以大大缩短施工工期。世构技术建房，通俗的比喻就是“搭积木”式的建房，材料构件源于工厂，现场施工就是“搭积木”，并且这种“搭积木”的办法是几个楼层一气呵成。一般预制构造柱长14米，一旦竖起来，就是三四层楼高，从低层开始，逐层搭接起来快捷方便。而现场浇筑，每层养护期在5天以上，两相对比不难看出，世构技术建房速度快的优势极其明显。可靠的安全性和良好的配套性“世构技术施工速度这么快，装配施工看起来很简单，是否安全可靠？”我们禁不住问于国家董事长。“这个问题是大家担心的重点，更是我们担心的重点。引进新

12、技术的同时，大地集团与行业内技术专家和高校的教授共同研究探讨世构建房安全问题，专家们经过理论推敲和反复的实验，证明世构建房是安全的、抗震的。”于国家介绍道。第一，预制构件连接技术使房屋结构具有良好的整体性。在世构体系诸多预制构件中，其中预制梁板采用了先张法施工工艺，预制板主筋1570级高强预应力钢筋，强度设计值高达1110N/mm2，预制梁受力主筋采用1860级高强预应力钢绞线，强度设计值为1320N/mm2。这些梁、柱的结合采用键槽式连接，这是世构体系特殊的连接方式。它的基本要点是梁柱节点由键槽、形钢筋和后浇混凝土三部分组成，其中的 形钢筋主要起到连接节点两端，并且改变了传统的将梁的纵向钢筋

13、在节点区锚固的方式，改为与预制梁端的预应力钢筋在键槽即梁端的塑性铰区实现搭接连接，后浇叠合层混凝土把整个结构连接成为整体，大大提高了结构的整体性和抗震性能。为研究其连接的可靠和抗震能力，大地普瑞公司与东南大学共进行过三次试验研究，两次键槽节点试验和一次振动台试验，结果均达到预期效果。在住房和城乡建设部组织验收的现场测试中，进行了颠覆性试验，所搭接的实验体稳如泰山，没有遭到损伤。因此，从构件的连接角度看，世构技术是成熟的。第二，预制房屋具有良好的抗震性。于国家告诉我们，在世构技术体系生产建房构件过程中，大地普瑞公司先后进行了试验：一次是键槽节点拟静力试验。从试验现象来看，世构体系节点在低周反复荷

14、载作用下表现良好，主要的破坏发生在梁端塑性铰区，破坏是梁端受弯破坏，柱子以及节点核心区没有出现破坏情况。通过对试验采集的原始数据以及对数据归类分析处理后得到的滞回曲线和骨架曲线等结果，对节点的抗震性能（包括延性、刚度退化和耗能能力等）进行了详细的分析，结果表明试件的功比指数较大，说明试件有良好的耗能能力，而节点延性系数都大于4，满足框架结构延性要求，说明试件在屈服后的非弹性变形能力很大，延性良好，在强震作用下能达到延性破坏的目的。一次是世构体系振动台试验。试件设计为一个以六层世构体系框架的底部两层为原型，1/2.2缩尺比例的两层两跨，预制柱叠合梁、板的框架结构模型。在对世构体系框架模型结构的模

15、拟地震振动台试验中，模型结构在9度罕遇地震状况下破坏轻微，只是在部分柱端及梁端出现弯曲裂缝，楼板未有裂缝产生，叠合面也未出现滑移现象。在加速度幅值达到3.8g的正弦波激励下，产生了共振，晃动剧烈，一层部分柱底部有小块剥落，节点核心区微裂，叠合板仍没有发现明显的裂缝，说明模型结构保持了较好的整体性。 随着裂缝和非弹性变形的发展，结构的频率不断下降，而阻尼比则显著增加，模型结构振型表现出较为明显的剪切型。本次试验测得的一阶阻尼比明显高于二阶阻尼比。结构在地震下的加速度和位移反应随着输入地震波峰值的增加而增加，在相同峰值的情况下，以人工波工况加速度和位移地震反应值最大，说明结构反应不仅与地震波峰值有

16、关还与地震波的频谱特性有关。在模拟地震振动台试验中，自底层向上加速度逐层放大，发生不同程度的破坏后，加速度放大系数有逐渐减小的趋势。根据模型实测结果反推，原型结构在小震阶段最大层间位移角为1/13631/744，大震阶段最大层间位移角达到1/122，正弦波共振时层间位移角达到1/68，均未超过规范规定的变形限值，说明模型具有很好的延性。结构在地震作用下的位移反应主要是平动，没有明显扭转现象。模型结构钢筋均处于弹性阶段，从应变发展趋势来看，中柱及边柱节点处梁筋将先于柱筋屈服，角柱受力较复杂，在设计时承载力和变形能力上都应有较多考虑。在不完全模拟条件下，通过调整相似关系，试验模型应变结果估计原型结

17、构的应变反应是可行的。试验和分析结果都表明，世构体系具有良好的抗震能力，可以进一步加大推广应用力度。实践充分证明，叠合梁适用于抗震设防烈度不大于8度的地区，也可根据防震的需求，通过增加强度设计，以实现抗御更高震级的目的。第三，世构技术生产的建筑构配件具有良好的配套性。于国家介绍，在世构体系框架技术应用过程中，大地普瑞公司在积极开发配套使用的建筑构配件成套技术及产品。例如：预制楼梯，预制阳台，复合型墙板等。目前，部分内容已取得阶段性成果。公司自行研发的预制楼梯早在2006年5月即已投入到南京港联置业发展有限公司仓储用房工程中做为试点，现在又应用到万科公司的项目中。此外，大地普瑞公司成功地进行了预制装配式变电站预制构件及安装技术的研发应用。110千伏齐梁变电站工程是江苏省电力系统响应国家电网关于“两型一化”标准设计的示范工程。主要构件及技术有：预制房屋柱基、预制梁柱金属节点、预制围墙柱、柱基、预制围墙板、预制天沟、预制外墙板、预制装配式变电站结构的安装技术、预制装配式变电站保温外墙板的安装技术等。该电站已成为江苏省变电站今后建设的标准模式