建筑工业化如何解决“四板”问题

□杨嗣信

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“四板”是建筑结构工业化施工中的重要问题。众所周知，“四板”是外墙板、内墙板(内承重剪力墙)、楼板及内隔断墙板(非承重墙)，这“四板”对钢筋混凝土剪力墙结构来讲几乎占了全部结构构件；对钢筋混凝土框架结构来讲，占70%(柱、梁之外)。正确处理好这“四板”的工业化施工问题，基本就解决了建筑工程结构施工的工业化问题。
外墙板，应坚持“三合一外墙预制板”
　　外墙板与内剪力墙板截然不同，功能也完全不一样。外墙板有保温隔热功能，还有外饰面装饰功能，若采用现浇混凝土外墙板，外侧还有两道复杂工序，一道是保温层，另一道是装饰层，都要在结构层完成后再搭脚手架进行这两层作业，不仅工期长、工艺复杂、高空操作难度大，还有安全风险，必须支设脚手架和进行材料运输等作业。如果将结构层、保温层和装饰层全部在构件厂内完成，制作成三合一的外墙预制板，运到现场一次吊装，十几分钟就可完成这三大工序，外门窗都可以在构件厂内与外墙板制作同时安装。这整套工艺在二十多年前已在北京大面积推广应用，如京城大厦52层钢结构外墙就采用这样的施工工艺，长富宫饭店、中信大厦以及北京上百万平方米的高层住宅都采取了这种工艺，效果非常好。不仅高层钢结构可采用这种工艺，高层钢筋混凝土框架结构、钢筋混凝土剪力墙结构等公共建筑和住宅都可以推广应用。这些带饰面的外墙板有的是马赛克，有的是面砖，都是在一般小型构件厂反打一次成型，迄今未见饰面层有剥落现象，效果十分理想。
外墙采用“三合一预制外墙板”大大简化了施工工艺，减少多道工序，可以加快施工速度，降低安全隐患和风险。采用“三合一预制外墙板”还具有保温层与结构层同寿命的优点。另外，外墙板采取现浇工艺难度较大，首先是现浇外墙板需支设模板，必须有牢靠的结构脚手架，耗费大量钢材、人工和费用，加上绑扎钢筋，需要大量的塔式起重机吊次和人工，加大了工程成本。另外，在钢筋混凝土框架结构或钢结构施工时，如外墙采用预制装配，还可以进行立体交叉作业，在结构达到一定高度时，下面即可安装外墙板进行封闭，室内也可及早插入二次结构、机电安装和各项室内装饰工程，可以大大加快整体施工进度。
内墙板，预制装配和现浇均可
　　内墙板(内承重剪力墙)可以采用预制装配也可以采用大模板现浇方案，两者都可以达到先进工业化施工水平，这与地区和层数有关。按我国习惯，一般在地震区的高层建筑宜采用内墙现浇，因为整体性好，但地震区的多层建筑(6层以下)也可以采用预制装配内墙，在非地震区则无论是高层或多层都可以采用预制装配内墙，这取决于设计单位的抗震设计要求。2008年汶川地震后，建设抗震设计规范增加了“多、高层的混凝土楼、屋盖宜优先采用现浇混凝土板，当采用预制装配混凝土楼、屋盖时，应从楼盖体系和构造上采取措施，确保各预制板之间连接的整体性”的条文，该条文并未禁止在高层建筑中采用预制构件，但必须保证预制构件之间连接的整体性。关于连接的整体性问题，在国外已逐步得到解决，近四十年来，国外不少多震地区的高层装配混凝土结构先后经受了1968、1972和1990年的三次里氏7.2～7.7级的强地震，如菲律宾、日本阪神、美国关岛等，无论是低层还是高层的预制装配混凝土结构都经受了重大地震的考验。据有关资料介绍，东京几乎有40%的35～43层高层建筑采用预制混凝土结构建成，所以地震区高层建筑采用预制装配式混凝土结构也是可行的。我国大连的希望大厦地上40层就是按抗震要求设计的装配式混凝土结构建筑。
从建筑工业化角度分析，必须明确不仅仅预制装配式混凝土是建筑工业化施工，现浇混凝土也可以实施工业化施工。高层建筑钢筋混凝土剪力墙结构的内墙(尤其是地震区)，采用现浇混凝土大模板施工比搞装配式内剪力墙更为有利(内墙采用预制装配造价高)，无论从经济、技术、质量、抗震等方面都具有一定优势。尤其是现阶段，混凝土构件厂刚起步不久，规模不够大，要供应大量预制构件比较困难，加之目前已有大量现浇混凝土施工的先进机械设备，在这样的条件下，在高层建筑钢筋混凝土剪力墙结构的内墙采用现浇更为有利。总之，对于内承重墙究竟采用预制装配还是采用现浇，要因地制宜根据不同地区、工程、条件实事求是选用。
楼板，可发展预制空心楼板
　　在钢筋混凝土结构中，楼板占的比例很大且面广、工艺复杂，特别是使用大量模板，用工也较多，这是解决钢筋混凝土结构工业化施工的重点项目。实践证明，现浇混凝土楼板并非不能实现工业化施工。在上世纪八十年代初，美国从支模、绑扎钢筋工艺入手，结合钢筋混凝土结构体系的改革，采用无梁楼盖体系，大面积采用工具式“飞模”(又名桌模)和钢筋点焊网片等创新工艺，成功地解决了现浇钢筋混凝土楼板的工业化施工问题，应该说这种方式是可行的。但由于我国的建筑施工体制问题，多年来一直无法推广，北京只推广了2个工程就停用了。第二种工艺是全预制楼板，我国从上世纪五十年代就开始使用，全国都曾大面积推广应用，预制楼板的工厂“土洋”结合，以“土”为主，到处铺满，除个别大型公共建筑外，几乎所有建筑(住宅、学校、办公楼等)都采用预制空心楼板，但到了上世纪九十年代后，由于抗震和其他一些原因，预制楼板很快消失了，连预制构件厂基本都关门了。现在回想并详细分析，一致认为发展预制空心楼板仍是工业化施工的重要方面，但必须因地制宜，例如在非地震区或地震区的多层建筑采取一些有效的构造措施还是可以使用，坚决不能“一刀切”。所以预制空心楼板仍然是工业化施工的重要手段，应因地制宜地大力推广应用。其次是地震区的高层建筑楼板究竟采取什么工艺值得思考和研究，从目前的情况分析，还是采用叠合楼板为宜，尽管这并不是十分理想的工艺，既有预制又有现浇，但目前还没有更好的办法来解决地震区高层建筑楼板的工业化施工问题。叠合板也同样适用于高层建筑钢结构的楼板，至于钢结构可否采用预制装配式混凝土楼板，有待进一步研究，只要连接到位，也不是不可行。
与钢筋混凝土楼板工业化施工有密切关系的是钢筋混凝土结构体系问题。上个世纪七十年代美国大量推广了“无梁楼盖”结构体系，采用“飞模”成功地解决了钢筋混凝土楼盖的工业化施工问题。应该指出“无梁楼盖”体系是一种先进的结构，也可以说是一种符合建筑工业化的体系，具有许多优点，可以降低层高、便于施工等，但在中国由于设计规范在地震区限高使用，所以极少采用。目前新规范已放宽到30m高度以下的建筑可以采用“无梁楼盖”体系，并且在非地震区不受限制。因此，在非地震区和地震区限定高度以下的建筑工程完全可以推广“无梁楼盖”配合“飞模”施工来实现现浇钢筋混凝土建筑的工业化施工问题，为我国建筑工业化开辟一条新的途径。各种快速拆模体系也是模板工业化施工的重要原因，但必须是整体工具化的模板，如“台式模板早拆体系”等效果较好。
内隔断墙，须采用预制装配
非承重内隔断墙必须采用预制装配，彻底消除砌筑、抹灰。我国从上个世纪七十年代就开始使用轻质混凝土(包括加气混凝土)条板(宽600mm×层高)，北京在同期还采用预制钢筋混凝土薄板(50mm厚)用作隔断墙，在现场采取成组立模的生产工艺效果都非常好。采用这类隔断墙既不用砌筑又无抹灰，取消了湿作业并且大大加快施工进度。到了上世纪九十年代在北京又大面积地推广应用了轻质陶粒混凝土条形预制空心隔墙板，两面光滑且不用抹灰，当时“遍地开花”，后来由于国家禁止使用黏土陶粒，该工艺随即消失，加气混凝土块双面抹灰的隔墙又重新启用。所以内隔断墙经历了四十年的反复，迄今仍然是“百花齐放”，没有摆脱砌筑、抹灰的命运。尽管有些地区采用了轻钢龙骨石膏板隔墙、空心石膏砌块、免抹灰砌块(或砖)等隔断墙，但终究没有消除落后笨重的手工操作，尤其是钢筋混凝土框架结构及钢结构工程室内隔断墙的数量相当大，所以必须认真对待室内非承重隔断墙的施工工业化问题。
根据过去的实践经验，结合我国实际，还是采用预制轻质混凝土整块大板或条板为宜，必须采取预制装配工艺。如果采取整块大板可一次安装完成，加快工程进度、节省用工、整体性好，但要影响结构阶段工期；采用条板可在结构施工阶段将条板捆扎后先吊进各楼层，在二次结构施工时再进行分散安装。以上两种工艺各有弊端，宜在实践中选用。目前采用轻质隔断板的最大阻力是采用何种轻骨料的问题，黏土陶粒禁止使用，又找不到现成、量大、易开采的轻质骨料(如浮石等)。目前，有4种方案可以考虑，一是使用“烟灰陶粒”，国内仅在极少数地区生产；二是使用发泡水泥(掺加珍珠岩或其他轻骨料)；三是仍使用加气混凝土；四是采用水泥聚苯颗粒(但需有骨架)。总之，必须尽快找到一种优化的方案，要求大家在实践中不断创新以解决这个重大难题。（建筑时报）