装配式建筑体系及研究进展简介-中建院.2

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：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；房屋建筑抗震性能要求不高；总体建设量不大，预制构件厂供应可满足需求；木模板、支撑体系和建筑用钢筋短缺；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配式式建建筑筑的的发发展展与与社社会会经经济济、、地地理理环环境境和和科科技技水水平平相相关关-欧洲洲非非地地震震区区，，低低层层和和多多层层建建筑筑为为主主，，且且工工业业化化水水平平和和科科技技水水平平较较高高，，劳劳动动力力稀缺缺，，因而而德德国国、、法法国国、、丹丹麦麦等等欧欧洲洲发发达达国国家家基基本本实实现现了了高高装装配配化化建建筑筑;-日本本地地震震烈烈度度大大，等等同同现现浇浇为为主主，，减减震震隔震震技技术术先先进进;完备备的装装配配式式建建筑筑产产业业链链十十分分关关键键-英国国和和德德国国的的全全产产业业（（供供应应））链链管管理理-配套套部部品品部部件件体体系系政府府的作作用用十十分分明明显显，，政政府府采采购购中中强强制制采采用用-新加加坡坡组组屋屋中中强强制制推推行行装装配配式式混混凝凝土土建建筑筑-强制制要要求求建建筑筑模模数数化化选择择适合合的的装装配配式式建建筑筑发发展展技技术术路路线线-法国国、、丹丹麦麦以以装装配配式式混混凝凝土土建建筑筑为为主主;英国国走走了了钢钢结结构构建建筑筑道道路路;瑞典典木木结结构构为为主主-更多多的的国国家家选选择择多多元元化化发发展展的的道道路路1.3总结结与启启示示完善善法律律法法规规可可促促进进装装配配式式建建筑筑发发展展-美国国工工业业化化住住宅宅建建设设和和安安全全标标准准为为建建材材产产品品和和部部品品部部件件产产业业发发展展奠奠定定了了基基础础-日本本立立法法来来保保证证混混凝凝土土构构件件的的质质量量技术术基础础和和进进步步十十分分关关键键-基本本建建筑筑体体系系和和关关键键技技术术-产业业化化技技术术工工人人-工业业化化部部品品部部件件生生产产质质量量水水平平-部品品部部件件物物流流体体系系-质量量管管理理和和评评价价体体系系等等认证证和评评价价制制度度可可提提升升质质量量水水平平-日本本BL优良良部部品品认认证证制制度度-美国国““节节能能之之星星””评评价价制制度度-加拿拿大大CPI认证证1.3总结结与启启示示内容容2装配配式式建建筑筑的的技技术术体体系系介介绍绍4装配配式式建建筑筑的的相相关关政政策策1装配配式式建建筑筑的的发发展展历历程程和和应应用用现现状状3装配配式式结结构构体体系系研研究究进进展展框架结构剪力墙结构框架-剪力墙其他框架架-支撑撑结结构构框架架-核心心筒筒大板板结构构、、箱箱式式结结构构等等框架、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配式式混混凝凝土土结结构构木（（竹竹））结结构构钢结结构构装配配式式结结构构体体系系2装配配式式建建筑筑的的技技术术体体系系介介绍绍按结结构构形形式式：：框架架结结构构框架架支支撑撑结结构构剪力力墙墙结结构构框架架-剪力力墙墙结结构构按装装配配程程度度：：结构构主主体体现现浇浇，，围围护护、、楼楼梯梯等等采采用用预预制制构构件件部分分竖竖向向构构件件现现浇浇剪剪力力墙墙结结构构结构构主主体体全全部部装装配配按连接方方式：湿式连接接及干式式连接强连接及及弱连接接混合2.1装配式混混凝土结结构体系系装配式混凝土结构湿连接（装配整体式）干连接（全装配式）按连接形形式（通过连接件将相邻构构件的受受力纵筋筋相连，，在连接处处浇混凝土土。为等同现浇浇形式。）（连接区区通过焊接接、螺栓栓、预应应力或者者栓钉连连接，不不需要现现浇混凝凝土。为非等同现现浇形式。）目前主要要的研究究和应用用形式，，等同现现浇，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；公共建筑框架结构构1818现浇剪力力墙配预预制围护护墙体系系装配整体体式剪力力墙结构构体系叠合式剪剪力墙体体系多层剪力力墙体系系剪力墙结结构2.1装配式混混凝土结结构体系系预制（叠合）板、预制制（叠合）梁、预制外围护墙墙或外墙墙模、预制楼梯、预制隔隔墙等构件现浇剪力墙、、柱等核心仍是是现浇剪剪力墙体体系注重外挂挂墙板的的设计以以及安装装施工（（线连接接、点连连接）内浇外挂挂及PCF剪力墙结结构20套筒灌浆浆连接的的预制剪剪力墙浆锚搭接接连接的的预制剪剪力墙底部预留留后浇区区的预制制剪力墙墙部分预制制的套筒筒灌浆连连接的预预制剪力力墙浆锚搭接接连接的的的预制制剪力墙墙底部预留留后浇区区的预制制剪力墙墙竖向钢筋筋在构件件内连接接竖向钢筋筋在后浇浇区连接接剪力墙结结构2.1装配式混混凝土结结构体系系21浆锚搭接接连接剪力墙结结构2.1装配式混混凝土结结构体系系降低了套套筒的使使用数量量，仅在“预制腿”处应用套套筒灌浆浆连接，，降低了了综合成成本在预制墙墙体内预预留孔洞洞，由顶端浇注注混凝土土，自上上而下的的灌注产产生了强强大的压压力确保保了后浇浇区内混混凝土的的密实程程度底部预留留后浇区区的预制制剪力墙墙2.1装配式混混凝土结结构体系系叠合板式式预制剪剪力墙双板剪力力墙沿厚度方方向分为为三层，，外层预制，中中间层现现浇。通过桁桁架钢筋筋连接。但预制混混凝土板板及其内的钢钢筋网与与上下层层不相连接强化现浇浇边缘构构件，增增加适用用高度适用于地地下结构构宝业，元元大、宇宇辉等剪力墙结结构2.1装配式混混凝土结结构体系系多层剪力力墙体系剪力墙结结构2.1装配式混混凝土结结构体系系剪力墙结结构2.1装配式混混凝土结结构体系系预制框架架-现浇剪力力墙预制框架架-现浇核心心筒预制框架架-预制剪力力墙南科大厦厦框架-剪力墙2.1装配式混混凝土结结构体系系日本进行行过类似似研究并并有大量量工程实实践，但但体系稍稍有不同同，国内内基本处处于空白白状态，正在开开展研究究。钢筋桁架架叠合楼楼板，可可做单向向、双向向板，总总板厚>130mm楼盖体系系2.1装配式混混凝土结结构体系系清水面，，带防滑滑条，栏栏杆预埋埋件，两两端简支支预制楼梯梯线支撑，，物理性性能好，，内浇外外挂体系系，远大大、万科科南方用用外挂墙板板其他构配配件2828现有“等等同现浇浇”结构构体系的的问题：：大量用湿湿式连接接节点，，现浇与与装配混混杂，效效率低节点构造造复杂施工安装装质量差差，连接接有安全全隐患成本偏高高实际应用用中的问问题：2.1装配式混混凝土结结构体系系2929适合我国国工业化化建筑的的多元化化、专业业化技术术体系；；加大相关关应用基基础研究究：高强强钢筋、、大直径径钢筋、、大间距距配筋设设计技术术、高强强约束箍箍筋技术术、高强强高性能能混凝土土结构应应用技术术（抗震震、防火火）、隔隔震和减减震技术术、结构构抗震性性能化设设计技术术；一体化设设计技术术，标准准化、通通用化部部品及接接口；信息化技技术的应应用配套产品品的研发发；适合的施施工机具具及相应应施工工工法；质质量检测测技术、、检测设设备、验验收技术术研发；；标准的完完善思考2.1装配式混混凝土结结构体系系多种建筑筑形式应应用用广泛大跨度公公共建筑筑高层建筑筑、超高高层建筑筑的外框框架轻型门式式刚架、、钢结构构排架等等工业建建筑钢结构住住宅302.2钢结构体体系轻型钢结结构普通钢框框架集装箱房房结构系统统钢框架—支撑钢管混凝凝土束剪剪力墙+框架柱+楼盖模块块钢框架+混凝土核核心筒多层高层2.2钢结构体体系特点工业化程程度高施工周期期短轻质高强强尚存问题题建造成本本略高钢结构设设计队伍伍稍薄弱弱现场焊接接作业量量大钢结构住住宅中防防火防腐腐，使用用性能，，集结构构、保温温与外饰饰面一体体的外围围护结构构体系研研发尚未未很好解解决322.2钢结构体体系1）应用范围围：地震震多发地地区政府投资资的学校校、幼托托、敬老老院、园园林景观观等低层层公建2）多地试点工程程3）木结构建筑企企业4）科研成果5）标准规范：《《木结构设计计规范》GB50005-2003、《木结构工工程施工质量量验收规范》》GB50206-2012、《木结构试试验方法标准准》GB/T50329-2012等2.3木结构发展历史木结构建筑可可追溯至3500年前发展现状现代木结构：：1）梁柱式木结结构2）轻型木结构构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）关键技术有待待完善3）多高层木结构构标准规范相相对滞后4）手续办理困难难5）产业能力和基基础薄弱6）人才储备和培培育机制不完完善发展思路与对对策1）编制发展规划划2）开展关键技术术研究3）逐步完善标准准规范4）开展示范工程程5）研发木质新型型墙体的应用用6）建立、完善木木结构建设管管理制度7）加强木结构一一线人员的能能力建设8）广泛宣传、消消除误解35内容4装配式建筑的的相关政策2装配式建筑的的技术体系介介绍3装配式结构体体系研究进展1装配式建筑的的发展历程和和应用现状主持科技部十十二五国家科科技支撑计划划项目“新型预制装装配式混凝土土建筑技术研研究与示范””，负责其中中“装配式建筑混混凝土框架结结构关键技术术研究”“装配式框架-剪力墙结构设设计方法研究究”“安装施施工关键技术术与规模化示示范工程应用用”课题。住建部质量司委托建研院院课题：建筑产业现代代化结构技术术体系研究。用于建设部部领导参考的的方向性研究究。与万科、二十二二冶等企业合作进进行大量的开开发性、研究究性、验证性性试验。中国绿建委委委托建研院课课题：装配式混凝土土结构设计关关键技术研究、预制装装配式混凝土土构配件生产产制造中关键键问题研究、、装配式建筑筑工程质量检检验关键技术术研究、建筑筑工业化综合合技术经济分分析研究，为政府提供供决策参考并并引领行业发发展。3737采用钢筋灌浆浆套筒连接构构件受力性能能试验钢筋灌浆套筒筒连接技术研研究灌浆套筒工艺艺及力学性能能试验行标《钢筋套筒灌浆浆连接应用技技术规程》行标《装配式混凝土土结构技术规规程》3838钢筋混凝土结结合面的剪切切性能研究24个试件3939叠合梁：跨中拼接、、封闭组合箍装配式混凝土土框架结构研研究预制柱：钢筋筋连接、柱底底拼缝叠合板：板端端构造，设计计方法梁柱节点：钢钢筋连接锚固固构造新型配筋技术术：配置高强强、大直径、、大间距钢筋筋的构件、节点、、整体结构性性能研究行标《装配式混凝土土结构技术规规程》经济性与施工工便利性40装配整体式剪剪力墙结构研研究三种类型试件件共9组，27个4141线支承式外挂挂墙板受力性性能研究42创新抗震理论论新型连接节点点框架-BRB支撑、隔震框框架体系装配式框架——剪力墙结构体体系多层装配式墙墙板体系目标：提高建建造效率，提提高装配质量量，降低综合合成本展望内容4装配式建筑的的相关政策2装配式建筑的的技术体系介介绍3装配式结构体体系研究进展展1装配式建筑的的发展历程和和应用现状44国家政策党的十八大报报告提出坚定不移移地走“新型型工业化道路路”《国家新型城镇镇化规划（2014-2020年）》已明确提出““强力推进建建筑工业化””《绿色建筑行动动方案》（国办发〔2013〕〕1号）也将“推推动建筑工业业化”作为重重点任务《2014-2015年节能减排低低碳发展行动动方案》（国办发〔2014〕〕23号），明确提提出要“以住住宅为重点，，以建筑工业业化为核心，，加大对建筑筑部品生产的的扶持力度，，推进建筑产产业现代化””4.1政策支持45行业政策《建筑业发展““十二五”规规划》（建市〔2011〕〕90号）中提出““积极推动建建筑工业化””、“提高建建筑构配件的的工业化制造造水平；鼓励励建设工程制制造、装配技技术发展”《关于推进建筑筑业发展和改改革的若干意意见》（建市〔2014〕〕92号），明确提提出了深化建建筑业改革，，要把“加快快促进建筑产产业现代化””作为转变行行业发展方式式的首要目标标《工程质量治理理两年行动方方案》（建市[2014]130号）中提出从从加强政策引引导、实施技技术推动、强强化监管保障障三个方面大大力推动建筑筑产业现代化化发展4.1政策支持46《中共中央国务务院关于进一一步加强城市市规划建设管管理工作的若若干意见》（2016年2月6日）大力推广装配配式建筑，减少建筑垃垃圾和扬尘污污染，缩短建建造工期，提提升工程质量量制定装配式建建筑设计、施施工和验收规规范加大政策支持持力度，力争争用10年左右时间，，使装配式建建筑占新建建建筑的比例达达到30%积极稳妥推广广钢结构建筑筑。在具备条条件的地方，，倡导发展现现代木结构建建筑4.1政策支持47《2016年政府工作报报告》（2016年3月5日）积极推广绿色色建筑和建材材，大力发展展钢结构和装装配式建筑《国民经济和社社会发展第十十三个五年规规划纲要》（2016年3月17日）发展适用、经经济、绿色、、美观建筑，，提高建筑技技术水平、安安全标准和工工程质量，推广装配式建建筑和钢结构构建筑4.1政策支持48《国务院办公厅厅关于大力发发展装配式建建筑的指导意意见》（国办发〔2016〕〕71号，16年9月27日）以京津冀、长三角、珠珠三角三大城城市群为重点点推进地区，，常住人口超超过300万的其他城市市为积极推进进地区，其余余城市为鼓励励推进地区，，因地制宜发展展装配式混凝凝土结构、钢钢结构和现代代木结构等装装配式建筑力争用10年左右的时间间，使装配式式建筑占新建建建筑面积的的比例达到30%完善善法法律律法法规规、、技技术术标标准准和和监监管管体体系系，，推推动动形形成成一一批批设设计计、、施施工工、、部部品品部部件件规规模模化化生生产产企企业业，，具具有有现现代代装装配配建建造造水水平平的的工工程程总总承承包包企企业业以以及及与与之之相相适适应应的的专专业业化化技技能能队队伍伍4.1政策策支支持持4.1政策策支支持持《建筑筑产产业业现现代代化化发发展展纲纲要要》到2020年，，装装配配式式建建筑筑占占新新建建建建筑筑的的比比例例20%以上上，，直直辖辖市市、、计计划划单单列列市市及及省省会会城城市市30%以上上，，保保障障性性安安居居工工程程采采取取装装配配式式建建造造的的比比例例达达到到40%以上上。。新新开开工工全全装装修修成成品品住住宅宅面面积积比比率率30%以上上。。直直辖辖市市、、计计划划单单列列市市及及省省会会城城市市保保障障性性住住房房的的全全装装修修成成品品房房面面积积比比率率达达到到50%以上上。。到2025年，，装装配配式式建建筑筑占占新新建建建建筑筑的的比比例例50%以上上，，保保障障性性安安居居工工程程采采取取装装配配式式建建造造的的比比例例达达到到60%以上上。。全全面面普普及及成成品品住住宅宅，，新新开开工工全全装装修修成成品品住住宅宅面面积积比比率率50%以上上，，保保障障性性住住房房的的全全装装修修成成品品房房面面积积比比率率达达到到70%以上上。。502010年以以来来，，住住建建部部共共发发布布19项政政策策文文件件，，12部工工程程建建设设国国家家标标准准引导导建建筑筑工工业业化化发发展展据不不完完全全统统计计27省级级行行政政单单位位发布布了了113项地地方方政政策策文文件件30项地地方方标标准准4.1政策策支支持持51强制制推推广广：商商品品房房挂挂钩钩土土地地出出让让，，政政府府投投资资强强制制鼓励励推广广：奖奖励励（（资资金金补补贴贴，，容容积积率率3%，保障房政府府承担增量成成本，提前预预售，税费优惠，信贷优先，分分段验收，评评优等）装配式建筑产产业用地优惠惠政策全装修：鼓励励全装修一体化：设计计、生产、施施工、运维一一体化，建筑筑结构装装修机电一体体化信息化：BIM全过程E