装配式建筑体系及进展简介三

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式建筑的的发展与社会会经济、地理理环境和科技技水平相关-欧洲非地震区区，低层和多多层建筑为主主，且工业化化水平和科技技水平较高，，劳动力稀缺，因而德国、法法国、丹麦等等欧洲发达国国家基本实现现了高装配化化建筑;-日本地震烈度度大，等同现浇为为主，减震隔震技术先进进;完备的装配式建筑筑产业链十分分关键-英国和德国的的全产业（供供应）链管理理-配套部品部件件体系政府的作用十分明明显，政府采采购中强制采采用-新加坡组屋中中强制推行装装配式混凝土土建筑-强制要求建筑筑模数化选择适合的装配式式建筑发展技技术路线-法国、丹麦以以装配式混凝凝土建筑为主主;英国走了钢结结构建筑道路路;瑞典木结构为为主-更多的国家选选择多元化发发展的道路1.3总结与启示完善法律法规可促促进装配式建建筑发展-美国工业化住住宅建设和安安全标准为建建材产品和部部品部件产业业发展奠定了了基础-日本立法来保保证混凝土构构件的质量技术基础和进步十十分关键-基本建筑体系系和关键技术术-产业化技术工工人-工业化部品部部件生产质量量水平-部品部件物流流体系-质量管理和评评价体系等认证和评价制度可可提升质量水水平-日本BL优良部品认证证制度-美国“节能之之星”评价制制度-加拿大CPI认证1.3总结与启示内容2装配式建筑的的技术体系介介绍4装配式建筑的的相关政策1装配式建筑的的发展历程和和应用现状3装配式结构体体系研究进展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土结构木（竹）结构构钢结构装配式结构体体系2装配式建筑的的技术体系介介绍按结构形式：：框架结构框架支撑结构构剪力墙结构框架-剪力墙结构按装配程度：：结构主体现浇浇，围护、楼楼梯等采用预预制构件部分竖向构件件现浇剪力墙墙结构结构主体全部部装配按连接方式：：湿式连接及干干式连接强连接及弱连连接混合2.1装配式混凝土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的受力纵筋相相连，在连接处浇混凝土。为为等同现浇形式。）（连接区通过焊接、螺螺栓、预应力力或者栓钉连连接，不需要要现浇混凝土土。为非等同现浇形式。）目前主要的研研究和应用形形式，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1818现浇剪力墙配配预制围护墙墙体系装配整体式剪剪力墙结构体体系叠合式剪力墙墙体系多层剪力墙体体系剪力墙结构2.1装配式混凝土土结构体系预制（叠合）板、预制（叠合）梁、预制外围护墙或外外墙模、预制楼梯、预制隔墙等构件现浇剪力墙、柱等核心仍是现浇浇剪力墙体系系注重外挂墙板板的设计以及及安装施工（（线连接、点点连接）内浇外挂及PCF剪力墙结构20套筒灌浆连接接的预制剪力力墙浆锚搭接连接接的预制剪力力墙底部预留后浇浇区的预制剪剪力墙部分预制的套套筒灌浆连接接的预制剪力力墙浆锚搭接连接接的的预制剪剪力墙底部预留后浇浇区的预制剪剪力墙竖向钢筋在构构件内连接竖向钢筋在后后浇区连接剪力墙结构2.1装配式混凝土土结构体系21浆锚搭接连接接剪力墙结构2.1装配式混凝土土结构体系降低了套筒的的使用数量，仅在“预制腿”处应用套筒灌灌浆连接，降降低了综合成成本在预制墙体内内预留孔洞，，由顶端浇注混凝凝土，自上而而下的灌注产产生了强大的的压力确保了了后浇区内混混凝土的密实实程度底部预留后浇浇区的预制剪剪力墙2.1装配式混凝土土结构体系叠合板式预制制剪力墙双板剪力墙沿厚度方向分分为三层，外层预制，中间层层现浇。通过桁架钢钢筋连接。但预制混凝土土板及其内的钢筋网网与上下层不不相连接强化现浇边缘缘构件，增加加适用高度适用于地下结结构宝业，元大、、宇辉等剪力墙结构2.1装配式混凝土土结构体系多层剪力墙体系剪力墙结构2.1装配式混凝土土结构体系剪力墙结构2.1装配式混凝土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装配式混凝土土结构体系日本进行过类类似研究并有有大量工程实实践，但体系系稍有不同，，国内基本处处于空白状态态，正在开展研研究。钢筋桁架叠合合楼板，可做做单向、双向向板，总板厚厚>130mm楼盖体系2.1装配式混凝土土结构体系清水面，带防防滑条，栏杆杆预埋件，两两端简支预制楼梯线支撑，物理理性能好，内内浇外挂体系系，远大、万万科南方用外挂墙板其他构配件2828现有“等同现现浇”结构体体系的问题：：大量用湿式连连接节点，现现浇与装配混混杂，效率低低节点构造复杂杂施工安装质量量差，连接有有安全隐患成本偏高实际应用中的的问题：2.1装配式混凝土土结构体系2929适合我国工业业化建筑的多多元化、专业业化技术体系系；加大相关应用用基础研究：：高强钢筋、、大直径钢筋筋、大间距配配筋设计技术术、高强约束束箍筋技术、、高强高性能能混凝土结构构应用技术（（抗震、防火火）、隔震和和减震技术、、结构抗震性性能化设计技技术；一体化设计技技术，标准化化、通用化部部品及接口；；信息化技术的的应用配套产品的研研发；适合的施工机机具及相应施施工工法；质质量检测技术术、检测设备备、验收技术术研发；标准的完善思考2.1装配式混凝土土结构体系多种建筑形式式应用广广泛大跨度公共建建筑高层建筑、超超高层建筑的的外框架轻型门式刚架架、钢结构排排架等工业建建筑钢结构住宅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—支撑钢管混凝土束束剪力墙+框架柱+楼盖模块钢框架+混凝土核心筒筒多层高层2.2钢结构体系特点工业化程度高高施工周期短轻质高强尚存问题建造成本略高高钢结构设计队队伍稍薄弱现场焊接作业业量大钢结构住宅中中防火防腐，，使用性能，，集结构、保保温与外饰面面一体的外围围护结构体系系研发尚未很很好解决322.2钢结构体系1）应用范围：地地震多发地区区政府投资的学学校、幼托、、敬老院、园园林景观等低低层公建2）多地试点工程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《钢筋套筒灌灌浆连接应应用技术规规程》行标《装配式混凝凝土结构技技术规程》3838钢筋混凝土土结合面的的剪切性能能研究24个试件3939叠合梁：跨中拼接接、封闭组合箍箍装配式混凝凝土框架结结构研究预制柱：钢钢筋连接、、柱底拼缝缝叠合板：板板端构造，，设计方法法梁柱节点：：钢筋连接接锚固构造造新型配筋技技术：配置置高强、大大直径、大大间距钢筋筋的构件、节点点、整体结结构性能研究行标《装配式混凝凝土结构技技术规程》经济性与施施工便利性性40装配整体式式剪力墙结结构研究三种类型试试件共9组，27个4141线支承式外外挂墙板受受力性能研研究42创新抗震理理论新型连接节节点框架-BRB支撑、隔震震框架体系系装配式框架架——剪力墙结构构体系多层装配式式墙板体系系目标：提高高建造效率率，提高装装配质量，，降低综合合成本展望内容4装配式建筑筑的相关政政策2装配式建筑筑的技术体体系介绍3装配式结构构体系研究究进展1装配式建筑筑的发展历历程和应用用现状44国家政策党的十八大大报告提出坚定不不移地走““新型工业业化道路””《国家新型城城镇化规划划（2014-2020年）》已明确提出出“强力推推进建筑工工业化”《绿色建筑行行动方案》（国办发〔2013〕1号）也将““推动建筑筑工业化””作为重点点任务《2014-2015年节能减排排低碳发展展行动方案案》（国办发〔2014〕23号），明确确提出要““以住宅为为重点，以以建筑工业业化为核心心，加大对对建筑部品品生产的扶扶持力度，，推进建筑筑产业现代代化”4.1政策支持45行业政策《建筑业发展展“十二五五”规划》（建市〔2011〕90号）中提出出“积极推推动建筑工工业化”、、“提高建建筑构配件件的工业化化制造水平平；鼓励建建设工程制制造、装配配技术发展展”《关于推进建建筑业发展展和改革的的若干意见见》（建市〔2014〕92号），明确确提出了深深化建筑业业改革，要要把“加快快促进建筑筑产业现代代化”作为为转变行业业发展方式式的首要目目标《工程质量治治理两年行行动方案》（建市[2014]130号）中提出出从加强政政策引导、、实施技术术推动、强强化监管保保障三个方方面大力推推动建筑产产业现代化化发展4.1政策支持46《中共中央国国务院关于于进一步加加强城市规规划建设管管理工作的的若干意见见》（2016年2月6日）大力推广装装配式建筑筑，减少建筑筑垃圾和扬扬尘污染，，缩短建造造工期，提提升工程质质量制定装配式式建筑设计计、施工和和验收规范范加大政策支支持力度，，力争用10年左右时间间，使装配配式建筑占占新建建筑筑的比例达达到30%积极稳妥推推广钢结构构建筑。在在具备条件件的地方，，倡导发展展现代木结结构建筑4.1政策支持47《2016年政府工作作报告》（2016年3月5日）积极推广绿绿色建筑和和建材，大大力发展钢钢结构和装装配式建筑筑《国民经济和和社会发展展第十三个个五年规划划纲要》（2016年3月17日）发展适用、、经济、绿绿色、美观观建筑，提提高建筑技技术水平、、安全标准准和工程质质量，推广装配式式建筑和钢钢结构建筑筑4.1政策支持48《国务院办公公厅关于大大力发展装装配式建筑筑的指导意意见》（国办发〔2016〕71号，16年9月27日）以京津冀、长三角、、珠三角三三大城市群群为重点推推进地区，，常住人口口超过300万的其他城城市为积极极推进地区区，其余城城市为鼓励励推进地区区，因地制宜发发展装配式式混凝土结结构、钢结结构和现代代木结构等等装配式建建筑力争用10年左右的时时间，使装装配式建筑筑占新建建建筑面积的的比例达到到30%完善法律法法规、技术术标准和监监管体系，，推动形成成一批设计计、施工、、部品部件件规模化生生产企业，，具有现代代装配建造造水平的工工程总承包包企业以及及与之相适适应的专业业化技能队队伍4.1政策支持4.1政策支持《建筑产业现现代化发展展纲要》到2020年，装配配式建筑占占新建建筑筑的比例20%以上，直辖辖市、计划划单列市及及省会城市市30%以上，保障障性安居工工程采取装装配式建造造的比例达达到40%以上。新新开工全装装修成品住住宅面积比比率30%以上。直辖辖市、计划划单列市及及省会城市市保障性住住房的全装装修成品房房面积比率率达到50%以上。到2025年，装配式式建筑占新新建建筑的的比例50%以上，保障障性安居工工程采取装装配式建造造的比例达达到60%以上。全面面普及成品品住宅，新新开工全装装修成品住住宅面积比比率50%以上，保障障性住房的的全装修成成品房面积积比率达到到70%以上。502010年以来，住住建部共发发布19项政策文件件，12部工程建设设国家标准准引导建筑工工业化发展展据不完全统统计27省级行政单单位发布了113项地方政策策文件30项地方标准准4.1政策支持51强制推广：商品房挂挂钩土地出出让，政府府投资强制制鼓励推广：奖励（资资金补贴，，容积率3%，保障房政政府承担增增量成本，，提前预售售，税费优惠，信贷优先，，分段验收收，评优等等）装配式建筑筑产业用地地优惠政策策全装修：鼓鼓励全装修修一体化：设设计、生产产、施工、、运维一体体化，建筑筑结构构装修机电电一体化信息化：BIM全过程EPC：总包管理理模式政策小结52政策小结政策鼓励多多针对装配式商品品房住宅。上海实施施最好目前发展装装配式混凝凝土结构住住宅的经济济效益主要要来自于各各地的优惠惠政策，直接接补贴或者者容积率奖奖励鼓励政策多多为对开发发商的鼓励励和补助（（重庆有对对构件厂的的补助），，对其他业业务环节补补助很少，，各方积极极性调动不不够53科技支持“十三五””绿色建筑筑与建筑工工业化重点点研发项目目1.基础数据系系统和理论论方法2.规划设计方方法与模式式3.建筑节能与与室内环