民用建筑工业化

民用建筑工业化15.1.2我国建筑工业化的发展和工业化建筑体系1、发展20世纪80年代以后，建筑业逐渐发展成为我国经济的支柱产业之一，单纯采用标准设计已不能满足建筑工业发展需要，必须走工业化建筑体系的道路。2、工业化建筑体系工业化建筑体系分为专用体系和通用体系两种。专用体系是指以定型房屋为基础进行构配件配套的一种体系，其产品是定型房屋。通用体系是指以通用构配件为基础，进行多样化房屋组合的一种体系，其产品是定型构配件。近年来我国和大多数国家一样，都趋向于从专用体系转向通用体系。15.1概述第15章民用建筑工业化15.1.3工业化建筑的类型通常按结构类型与施工工艺的综合特征将工业化建筑划分为以下类型：砌块建筑、大板建筑、框架板材建筑、大模板建筑、滑模建筑、升板建筑、盒子建筑等。根据目前我国建筑工业的现状和发展趋势，本章主要介绍大板建筑、框架板材建筑和大模板建筑，对砌块建筑、滑模和升板建筑、盒子建筑及密肋壁板建筑只作简略介绍。15.1概述第15章民用建筑工业化15.2.1大板建筑的特点大板建筑是大楼板、大墙板、大屋面板的简称，是装配式建筑的主导做法。大板建筑是除基础以外，地上的全部构件均采用预制构件，在施工现场进行拼装，形成不同的建筑，如图15-1所示。15.2大板建筑第15章民用建筑工业化（1）大板建筑的优点是：①装配化程度高，建设速度快，可缩短工期，提高劳动生产率。国外经验认为它比一般的传统施工方法可缩短工期40%～50%；②施工现场湿作业非常少，施工不受天气和季节影响，大部分工作移入工厂进行，改善了工人的劳动条件；③板材的承载能力比砖混结构高，可减少墙厚和结构自重，对抗震有利，且扩大了使用面积。第15章民用建筑工业化（2）大板建筑的缺点是：①一次性投资大，要先投入一部分资金修建大板厂；②需要大型吊装运输设备，在坡地或窄路上运输比较困难；③钢材和水泥用量比砖混结构大，房屋造价也比砖混结构高。大板建筑常用于多层和高层住宅、宿舍、办公楼等小开间的建筑。第15章民用建筑工业化15.2.2大板建筑的主要构件大板建筑采用的预制构件包括：外墙板、内墙板、楼板、屋面板和其他构件（楼梯、挑檐板、阳台板）等，下面分别予以介绍。1、墙板类型（1）外墙板在大板建筑体系中，外墙板是房屋的外围护构件，有承重和非承重两种，所以外墙板既要有足够的强度和刚度，同时还应满足保温、隔热、防止风雨渗透等功能要求及立面美观的要求。15.2大板建筑第15章民用建筑工业化外墙板按构造形式可分单一材料板和复合材料板。单一材料外墙板主要有实心板和空心板两种(图15-2)，复合材料外墙板是根据功能要求由防水层、保温层、结构层等组合而成的多层外墙板(图15-3)。第15章民用建筑工业化（2）内墙板在大板建筑体系中，内墙板起承重和分隔空间的作用。因此，应具有足够的强度和刚度，还须有隔声、防火能力。为了减少墙板的规格并简化施工，从底层到顶层均采用同一厚度，多层建筑内墙板厚为140～160mm，高层为180～240mm。由于内墙板不需要考虑保温与隔热，多采用单一材料制作。常见的构造形式有实心墙板、空心墙板和振动砖墙板（见图15-4）。第15章民用建筑工业化2、楼板和屋面板在大板建筑体系中，楼板起承重和分隔上下层空间的作用。为了加强房屋的整体刚度，一般多采用整间一块的大楼板，其装配效率高，板面平整，且与其他板材重量相似，便于统一起吊设备。制作时一般采用钢筋混凝土楼板，按其构造形式通常可分为实心板、空心板、肋形板等（见图15-5）。为了便于板材间的连接，楼板、屋面板的四边应预留缺口，并甩出连接用的钢筋（见图15-6）。第15章民用建筑工业化3、其他构件（1）楼梯大板建筑的楼梯通常是梯段和平台板分开预制，以方便施工。为了减轻构件的重量，梯段可预制成空心楼梯段。当有较强的起重能力时，也可将梯段和平台预制成整体构件(见图15-7)。楼梯段一般支承在带肋的平台板上，平台板支承在焊于侧墙板的钢牛腿上(见图15-8)。第15章民用建筑工业化3、其他构件（2）阳台板预制阳台板的制作方法一般有阳台板与楼板整体预制和阳台板单独预制两种。挑阳台板与楼板制作成一块整板，这种形式整体性好，构造简单，装配化程度高，但楼板尺寸过大而不便运输；分开预制比较方便，故采用较多。采用分开预制时，应保证挑阳台板和楼板与外墙板的整体连接，以确保阳台不致倾覆(图15-9)。第15章民用建筑工业化3、其他构件（3）挑檐板和女儿墙板屋面的挑檐板可采用与屋面板预制成整体或单独预制两种方法。女儿墙板是非承重构件，制作方法应与下部外墙板结构相同，以便连接。同时，由于女儿墙板悬于屋面上空，因此应与屋面应有可靠连接（见图15-10）。第15章民用建筑工业化15.2.3大板建筑的节点构造节点的设计和施工是大板建筑中的关键问题。大板建筑的节点设计应满足强度、刚度、延性的要求，同时还应满足防腐、防水、保温等功能的要求。节点的构造直接影响建筑物的整体性、稳定性和使用年限。1、板材连接板材连接主要包括墙板与墙板、墙板与楼板之间的连接构造措施。连接方法一般有干法连接和湿法连接两种。第15章民用建筑工业化（1）干法连接干法连接是通过构件上的预埋铁件与连接钢板或钢筋焊接，使板材之间连接成整体（图15-11）。其优点是：施工简便，无需保养时间，施工速度快；缺点是：耗钢量大，节点容易产生应力集中现象，连接件容易锈蚀，因而对连接件的质量要求较高，致使其使用收到限制。第15章民用建筑工业化（2）湿法连接湿法连接是在板材边缘预留钢筋（也称甩筋），安装时将这些甩筋相互绑扎或焊接，然后在板缝中浇灌混凝土，从而形成类似的圈梁或构造柱，使大板建筑的整体刚度增强。其优点是：房屋整体性好、刚度大，连接钢筋被混凝土包住，不易锈蚀。但湿法连接施工工序多，操作复杂，必须有一定的养护时间，使接头混凝土达到足够强度后才能继续上层板安装。图15-12为内外墙板的连接及墙板与楼板的连接构造。第15章民用建筑工业化15.2.3大板建筑的节点构造2、外墙板的接缝防水构造外墙板作为建筑的承重和围护构件，由于既要承受自然气候条件的影响，还要承受结构本身变形的作用及施工等因素的影响，外墙板的接缝处成为构造的薄弱环节。因此，必须采取措施，以满足墙体的防水、保温、耐久、经济、美观和便于施工等要求。外墙板板缝的防水构造措施有两种方法，即材料填缝防水和构造防水（见图15-13、15-14）。通过大量工程实践的验证，合理利用材料的性能和构造采取防排结合的做法，板缝处的防水效果更好。第15章民用建筑工业化第15章民用建筑工业化第15章民用建筑工业化15.3.1框架板材建筑的特点框架板材建筑是指以柱、梁、板组成的框架为承重结构，以轻型墙板为围护与分隔构件的新型建筑形式（图15-15）。其承重结构一般有两种形式，一种是由梁、柱组成承重结构，再搁置楼板和非承重的内外墙板的框架结构体系；另一种是由柱和楼板组成板柱结构体系，内外墙为非承重。其结构特征是由框架承重，墙体仅作围护和分隔。框架板材建筑适用于具有较大建筑空间的多层、高层建筑和大型公共建筑。15.3框架板材建筑第15章民用建筑工业化第15章民用建筑工业化15.3.2框架结构的分类（1）按所用材料分框架按所用材料可分为钢筋混凝土框架、钢框架和木框架。从材料来源、建筑造价等方面比较，钢筋混凝土框架是常用的结构形式；钢框架多用于高层框架建筑中，其装配化程度高，自重轻；而木框架已经很少使用。（2）按施工方法分框架按施工方法可分为装配式框架、现浇式框架和装配整体式框架三种。其中，现浇式框架现场湿作业较多，寒冷地区冬期施工还要采取防寒措施，故采用另外两种施工方法更为有利。15.3框架板材建筑第15章民用建筑工业化（3）按构件组成分框架按构件组成可分为梁板柱框架、板柱框架和剪力墙框架（图15-16）。其中梁板柱框架由梁、楼板和柱子构成框架，梁与柱的连接见图15-17。板柱框架由楼板和柱子组成框架，楼板可用梁板合一的肋形楼板，也可用实心楼板。剪力墙框架则是在以上两种框架中增设一些剪力墙，从而增大了结构的刚度，同时剪力墙承担约80%的水平荷载，框架主要承受竖向荷载，提高了结构的抗震性能，简化了框架的节点构造，一般适合在高层建筑中采用。第15章民用建筑工业化第15章民用建筑工业化第15章民用建筑工业化15.3.3装配式框架结构的构件连接装配式框架是由梁、板、柱等多种构件连接起来形成的整体骨架。其构件连接主要有梁与柱、梁与板、板与柱的连接。（1）梁与柱的连接梁与柱通常在柱顶进行连接，工程中常采用叠合梁的做法和浆锚叠压式做法。叠合梁做法是在预制梁端部和顶部预留锚固筋，与上下柱预留钢筋连接，加配箍筋后浇筑混凝土成型。这种做法兼有预制和现浇的优越性，节点的整体性好、刚度大，故应用较多（图15-17a）。浆锚叠压法是将纵横梁压在柱顶，上层柱再压在梁的端部，上下柱的纵筋插入梁端预留的圆孔内，并在孔内灌入高强砂浆，形成了梁柱的刚性节点。这种做法构造简单、节省钢材（图15-17b）。第15章民用建筑工业化15.3.3装配式框架结构的构件连接装配式框架是由梁、板、柱等多种构件连接起来形成的整体骨架。其构件连接主要有梁与柱、梁与板、板与柱的连接。（1）梁与柱的连接梁与柱通常在柱顶进行连接，工程中常采用叠合梁的做法和浆锚叠压式做法。叠合梁做法是在预制梁端部和顶部预留锚固筋，与上下柱预留钢筋连接，加配箍筋后浇筑混凝土成型。这种做法兼有预制和现浇的优越性，节点的整体性好、刚度大，故应用较多（图15-17a）。浆锚叠压法是将纵横梁压在柱顶，上层柱再压在梁的端部，上下柱的纵筋插入梁端预留的圆孔内，并在孔内灌入高强砂浆，形成了梁柱的刚性节点。这种做法构造简单、节省钢材（图15-17b）。第15章民用建筑工业化第15章民用建筑工业化15.3.3装配式框架结构的构件连接（2）梁与板的连接梁与板的连接通常采用楼板和叠合梁整体现浇的做法。叠合梁由预制和现浇两部分组成。将叠合梁的预制部分顶面上预留箍筋，与放置在其上的预制板端部甩出的锚固钢筋连接，并在后浇梁的上部放置纵向架立钢筋后，进行整体浇筑（图15-18）。这种连接方式使节点整体性加强，现浇梁部分不需支模板，并可降低房屋的层高。第15章民用建筑工业化15.3.3装配式框架结构的构件连接（3）板与柱的连接在板柱框架中，楼板直接支承在柱上，其连接方法有现浇连接、浆锚叠压连接和后张预应力连接（图15-19）。前两种连接方法与梁柱连接相同。后张预应力连接法是在柱上预留穿筋孔，预制大型楼板安装就位后，预应力钢丝索从楼板边槽和柱上预留孔中通过，待预应力钢丝张拉后，在楼板边槽中灌混凝土，等到混凝土强度达到70%时放松预应力钢丝索，使楼板与柱连成整体。这种连接方法构造简单，连接可靠，施工方便。第15章民用建筑工业化15.3.4外墙板类型、布置方式与连接构造1、外墙板类型按所使用的材料及构造，外墙板可分为三类，即单一材料墙板、复合材料墙板、玻璃幕墙。单一材料墙板用轻质混凝土材料制作，如加气混凝土、陶粒混凝土等。复合材料墙板通常由两种以上材料组成，构造上有两层或三层组成，即内外层和夹层。外层选用耐久性、防水性较好的材料，如钢丝网水泥、石棉水泥板、轻骨料混凝土等；内层选用防火性能好，又便于装修的材料，如石膏板、塑料板等；夹层为保温隔热材料，如加气混凝土、泡沫混凝土、矿棉、岩棉、玻璃棉、膨胀珍珠岩、膨胀蛭石等（图15-20）。第15章民用建筑工业化第15章民用建筑工业化2、外墙板的布置方式外墙板可以布置在框架外侧或框架之间，或安装在附加墙架上（图15-21）。外墙板安装在框架外侧时，对房屋的保温有利。外墙板安装在框架之间时，框架的梁柱暴露在外，在采暖区需要对梁柱部分采取保温处理，防止外露框架柱和楼板形成“冷桥”。轻型墙板通常应安装在附加墙架上，使外墙板具有足够的刚度，保证在风力或地震力作用下不致产生过大的变形。第15章民用建筑工业化第15章民用建筑工业化3、外墙板与框架的连接外墙板的高度一般同层高，长度一般取决于柱网或横墙间的尺寸。外墙板可采用上承或下承两种方式支承在框架柱、梁或楼板上。上承式悬挂固定于上部楼板或梁上，下部只需一般拉结；下承式则搁置在下部楼板或梁上，上部只需拉结。根据不同的板材类型和板材的布置方式，可采用焊接法、螺栓栓结法、插筋锚固法等将外墙板固定在框架上。无论采用哪种方法，均应注意以下构造要点：①外墙板与框架连接应安全可靠；②尽量避免出现“冷桥”现象，防止产生结露；③构造简单，施工方便。第15章民用建筑工业化15.4.1大模板建筑的特点大模板建筑是指用工具式大模板进行机械化现浇混凝土楼板和墙体的一种建筑（图15-22）。15.4大模板建筑第15章民用建筑工业化大模板建筑的优点：工具式模板利用模板体系可设计成各种形式，适用于多种工程的需要，因此使用灵活，适应性强；由于采用现浇混凝土施工工艺，可不必预制，故一次性投资比大板建筑少；现浇施工构件与构件之间的连接方法大为简化，且结构整体性好，刚度大，使结构的抗震能力和抗风能力大大提高；同时，现浇施工还可以减少建筑材料的转运。第15章民用建筑工业化大模板建筑也有一些缺点：如现场作业量大，施工组织复杂；湿作业多，在寒冷地区冬期施工需要采取冬期施工措施。适用于地震区和非地震区的多层和高层建筑。15.4.2大模板建筑的类型及节点构造大模板建筑属于剪力墙结构体系，根据楼板和外墙的施工方法不同可分为全现浇、现浇与预制相结合两种类型。1、全现浇做法全现浇式建筑中的主要承重构件，如内外墙、楼板、屋面板等全部采用现浇的方法制成。这种建筑整体性好，刚度大，一般多用于建造高层建筑。2、现浇与预制相结合这种做法的内墙一般为大模板现浇混凝土墙体，楼板采用预制构件。根据外墙的做法不同又分为：（1）内外墙全现浇（2）内墙现浇外墙挂板第15章民用建筑工业化（1）内外墙全现浇内外墙全部为现浇混凝土，楼板采用预制大楼板。由于内外墙采用整体连接，使结构具有较好的整体性和较强的抗震性能，现浇外墙的门窗布置较为灵活。但外墙板支模复杂，装修工作量较大，且从加强结构整体性和建筑抗震性能而言，预制楼板已很少采用，一般多用于多层建筑。第15章民用建筑工业化（2）内墙现浇外墙挂板承重内墙采用大模板现浇混凝土，外墙、楼板和隔墙采用预制装配，简称“一模三板”，或称“内浇外挂”。外墙板是在现浇内墙之前先安装就位，并将预制外墙板端的甩筋与内墙用钢筋绑在一起，然后在外墙板缝中插入竖向钢筋，上下墙板的甩筋也相互搭接焊牢，浇筑内墙混凝土后，这些接头连接钢筋便将内外墙锚固成整体（见图15-23）。这种做法兼有大模板和大板两种建筑体系的优点，故在工程中常常采用。第15章民用建筑工业化（3）内墙现浇外墙砌砖内墙采用大模板浇筑，外墙用砖或砌块砌筑，称为“内浇外砌”。施工时先砌外墙，在与内墙交接处将砖砌成凹槽（见图15-24a），并在砖墙高度范围内每间距500mm锚拉钢筋，与内墙中的钢筋绑扎，浇筑内墙混凝土后，砖墙的预留凹槽形成混凝土构造柱，将内外墙牢固地连接在一起。在外墙的转角及外砌墙与内墙的交接处应设置构造柱（见图15-24b）。这种做法相对于外挂墙水泥用量较少，外墙的保温性能好，且造价较低，常用于多层建筑中。第15章民用建筑工业化第15章民用建筑工业化现浇与预制相结合的做法，楼板与墙体应有可靠的连接。常用的连接方法有：一种是楼板端头留出锚固钢筋与墙板钢筋连接，然后浇筑混凝土，一般适用于墙体为单层钢筋的情况（见图15-25a）。另一种是把预制楼板端头做成卡口形式，使现浇墙板的双层钢筋从卡口缝中穿过（见图15-25b）。楼板搁置后，墙缝较窄的，可采用过渡钢筋的方法（见图15-25c）。第15章民用建筑工业化15.5.1砌块建筑砌块建筑是采用尺寸比砖大的预制块材（称砌块）砌筑而成的建筑。砌块与普通砖相比，能充分利用工业废料和地方材料，且具有生产投资少，见效快，不占耕地，节约能源，保护环境等优点。在我国西北地区，多采用粘土砌块为主；在东北地区、沿海地区多以粉煤灰、焦碴、煤矸石等为主要材料；在北京地区多以加气混凝土砌块为主。采用砌块建造房屋是我国目前建筑改革的主要途径之一。15.5其他类型的工业化建筑第15章民用建筑工业化砌块建筑的构造与砌体结构基本相同，概括起来有以下几点：①在楼层的墙身标高处加设圈梁，其断面尺寸应与砌块尺寸相协调，配筋按所在地区的要求选用。②在外墙转角或内外交接处，应加设构造柱，其配筋为2φ12。或采用钢筋网片、扒钉、转角砌块等连接做法。③砌块建筑的水平缝与垂直缝均采用20mm，若垂直缝大于40mm时，须用C10细石混凝土灌缝；④门窗过梁与窗台一般采用预制钢筋混凝土构件；⑤门窗固定可以采用铁件锚固、膨胀木块固定，也可以采用膨胀螺栓固定。⑥外装修可以作清水墙嵌缝，也可以采用抹灰墙面。第15章民用建筑工业化15.5.2滑升模板建筑滑升模板建筑简称滑模建筑，是利用专门设置于现浇墙体内的竖向钢筋作导向支承杆，将模板系统支承其上，由油压千斤顶或高压油泵沿着支承杆逐渐同步提升模板，同时浇筑混凝土墙体，直至顶层后才将模板系统卸下（见图15-26）。滑模建筑施工过程中无需拆模，可连续滑升，提高了施工机械化程度，加快了施工速度；