李一凡,趙宇宏
(1.浙江省建設科技推廣中心,浙江 杭州310012;2.浙江省建筑科學設計研究院有限公司,浙江 杭州310012)
2018年,新的國家標準《裝配式建筑評價標準(GB/T 51129—2017)》開始施行,原《工業(yè)化建筑評價標準(GB/T 51129—2015)》被廢止。浙江省工業(yè)化建筑的評價和認定一直采用浙江省《工業(yè)化建筑評價導則》來執(zhí)行,但由于上位標準裝配式建筑評價標準和工業(yè)化建筑評價標準在評價內容和評價方法上都有了很大的變動,為此浙江省對本省評價標準進行了修編。新編的浙江省評價標準的評價項和評價方法是否適用于浙江省實際情況,能否更好地指導浙江省裝配式建筑發(fā)展,本文對此展開了研究。
裝配式建筑豎向構件最低要求采用預制構件的比例達到35%,在混凝土結構、鋼結構和鋼-混凝土混合結構3個體系中,鋼結構由于其先天的優(yōu)勢,豎向構件35%的比例很容易就能滿足。鋼混結構能不能滿足條件,需要根據評價方法來看。有難度的是混凝土結構,而混凝土結構中住宅建筑又居多。筆者通過計算不同結構體系和不同類型的建筑(表1)可以看出,框架剪力墻結構在住宅類型的項目中,柱子在豎向結構構件的混凝土體積占比只有10%~20%,而其在辦公類型的項目中,柱子在豎向結構構件的混凝土體積占比達到了40%左右。
由于浙江省在裝配式建筑發(fā)展初中期是走“豎向現(xiàn)澆水平預制的大方向”,就算所有的柱子都采用了預制構件,35%的豎向構件采用預制構件的比例要求還是難以達到的。
有省內裝配式建筑權威專家提出過“機械化現(xiàn)澆工藝可看作建筑工業(yè)化建造的一種重要形式或有機補充”。而省標新提出的高精度模板施工工藝就能很好地體現(xiàn)機械化現(xiàn)澆工藝。高精度模板是指一種裝配化的工具式模板,在工地現(xiàn)場快速組裝,可顯著提高混凝土工程質量和施工效率。同樣,現(xiàn)澆混凝土豎向構件施工中采用“按施工圖設計文件規(guī)定的形狀、尺寸和要求,在工廠中就用機械把鋼筋加工成型,運送到施工現(xiàn)場不用再次加工的成型鋼筋”也能體現(xiàn)裝配式的建造方法。
表1 柱的占比統(tǒng)計
在豎向構件的評價方法中,裝配式混凝土結構建筑是通過混凝土體積比來計算的。省標新增了采用高精度模板和成型鋼筋時的評價方法。高精度模板只是對模板工藝有了提升,混凝土部分本質上還是現(xiàn)澆,所以高精度模板的應用比例是通過采用高精度模板的現(xiàn)澆混凝土體積之和除以所有豎向構件的混凝土體積之和得到的。成型鋼筋的應用比例是通過采用成型鋼筋的現(xiàn)澆混凝土體積之和除以所有豎向構件的混凝土體積之和得到的。
當混凝土結構的豎向構件同時采用預制部件和高精度模板時,預制部件的應用比例不小于35%,且其余豎向構件施工中采用高精度模板,豎向構件總評價分值為預制部件的評價分值加上修正后高精度模板評價分值,且豎向構件總評價分值不超過預制部件評價分值的最高值。修正后的高精度模板評價分值可取其最低評價分值乘以A、B兩個修正系數,A是指豎向構件中現(xiàn)澆的構件混凝土體積與豎向構件總體積的比值;B是指豎向構件中采用了高精度模板的混凝土體積與豎向構件中現(xiàn)澆的構件混凝土體積的比值。按高精度模板的最低分作為基數,這樣設置既能給現(xiàn)澆的部分有少量得分,同時又能體現(xiàn)評價體系的方向還是引導采用預制部件;當現(xiàn)澆混凝土結構的豎向構件施工中同時采用高精度模板和成型鋼筋時,先分別計算出高精度模板和成型鋼筋的應用比例,按比例確定評價分值后,直接將兩者相加即可。
裝配式鋼結構建筑和裝配式木結構建筑,國標在條文說明提到“可為30分”。而浙江省一種較常見的鋼-混凝土混合結構,由于鋼構件不適合像混凝土構件那樣用體積比來計算,所以是和鋼結構一樣主體結構豎向構件直接給滿分嗎?如果鋼框架-現(xiàn)澆鋼筋混凝土核心筒(剪力墻)能直接得滿分,同樣是外圍框架預制與現(xiàn)澆混凝土核心筒(剪力墻)組合的裝配整體式框架-鋼筋混凝土核心筒(剪力墻)卻要按照混凝土結構的體積比來計算得分,而且實際上很大概率是到不了35%這個最低要求的,只能得零分。所以省標提出如果其結構特征和建造模式與鋼結構類似的,其混凝土核心筒(剪力墻)采用高精度模板施工工藝,且高精度模板的應用比例不低于80%的,可不通過計算按照鋼結構直接賦分。例如鋼框架和鋼管混凝土柱為結構構件的鋼管混凝土框架。這樣既能方便鋼混結構豎向構件的裝配率計算,又能讓評價方法更為公平。
當鋼-混凝土混合結構的結構特征和建造模式與混凝土結構類似時,就要按照混凝土結構,通過預制豎向構件和所有豎向構件的混凝土體積比來計算裝配率。例如型鋼混凝土框架和鋼管混凝土柱中鋼管不受力,只是作為現(xiàn)澆混凝土的模板作用的鋼管混凝土框架。但實際計算時就會發(fā)現(xiàn),型鋼混凝土框架的型鋼混凝土柱內部鋼結構部分難以折算成為混凝土的體積;作為現(xiàn)澆混凝土模板作用的鋼管混凝土框架的鋼管柱是計算鋼管的外圍體積,還是計算內部現(xiàn)澆混凝土的體積,現(xiàn)澆部分是否要折算系數也難以給出定論。如果此類結構類型評價方法難以確定,在以后的應用中肯定會慢慢地改變,型鋼混凝土柱可以做成預制的,鋼管混凝土柱可以做成符合構造要求的。
對于主體結構的水平構件的比例計算,是采用各樓層預制部品部件的水平投影面積之和除以各樓層水平構件的投影面積之和得到的。其中滿足要求的后澆混凝土帶水平投影面積也可算入分子中。
水平構件由梁、板、樓梯、陽臺、空調板5個部分組成。梁可以是預制混凝土梁、疊合梁、鋼梁或型鋼混凝土梁;樓梯可以是預制混凝土樓梯或鋼樓梯;陽臺和空調板也較為簡單和單一。較為復雜的是板,全預制的混凝土預制樓板和預制屋面板沒有爭議;其次正在大力推廣的疊合樓板、屋面板及其符合要求的后澆帶,在鋼結構建筑中被廣泛采用的金屬樓承板組合樓板、屋面板,與在部分排屋別墅中用到的木樓蓋和木屋蓋也沒有問題;較有爭議的是其他在施工現(xiàn)場免支模的樓板、屋面板。
這些樓板(屋面板)除了混凝土預制樓板(屋面板)和木樓蓋(木屋蓋),其他樓板都涉及到在施工現(xiàn)場現(xiàn)澆混凝土的情況。而主體結構50分中,最低要求要達到20分,水平構件滿分剛好是20分,就是說主體結構豎向構件是可以全現(xiàn)澆1分都不得。這樣就導致出現(xiàn)裝配式混凝土結構建筑的主體結構豎向構件采用現(xiàn)澆工藝,水平構件采用金屬樓承板或者施工現(xiàn)場免支模的樓板這類豎向水平絕大部分都是現(xiàn)澆的情況。一個建筑的主體結構基本上全現(xiàn)澆,并被評為裝配式建筑,合理性與科學性有待商榷。
所以,浙江省評價標準提出金屬樓承板組合樓板(屋面板)或其他在施工現(xiàn)場免支模的樓板,只有在裝配式鋼結構建筑和本文規(guī)定類型的鋼框架-混凝土核心筒(剪力墻)混合結構建筑中使用時,其樓板(屋面板)水平投影面積可當作分子來計入;但考慮到建筑造型的多樣性和成本等因素后,給出2個對應的評價方法:
1)當水平構件梁、板、樓梯、陽臺、空調板預制部件的應用比例計算不低于65%時,剩余水平樓板中采用了金屬樓承板或免支模的樓板的水平投影面積,可按少量的比例折算為水平投影面積,并與之前計算的水平投影面積相加后,重新計算水平構件的應用比例,確定評價分值。這樣可以讓弧形或是異形樓板較多的混凝土結構建筑,通過把本來不能計為水平投影面積的部分折算后計入分子中,從而滿足水平構件的要求。
2)當裝配式混凝土結構中水平構件梁、板、樓梯、陽臺、空調板等預制部件的應用比例計算不符合方法1)的最低要求,甚至樓板一點預制部件都未采用,但卻大量地采用金屬樓承板或施工現(xiàn)場免支模樓板時。如果樓梯和空調板采用了預制樓梯和預制空調板這類技術較為成熟和可靠的構件,水平構件評價項應給予少量的分值。
圍護墻分為承重和非承重2類,其評價項有2條,非承重圍護墻非砌筑和圍護墻與保溫、隔熱、裝飾一體化。新型建筑圍護墻體由于是工廠化制造,首先從制造的方式上滿足裝配式的要求,其次工廠化制造的墻體比起施工現(xiàn)場砌筑的質量和品質都能夠得到保障,常用的有:蒸壓加氣混凝土外墻板,發(fā)泡陶粒類輕質條板,鋼邊框形式的輕質PC墻板,幕墻板等。以上列舉的這些墻板都有2個共同點:一個是都采用非砌筑的形式;另一個則是采用干式工法施工工藝。這兩點就是評價非承重圍護墻是否符合評價要求的重點。把非承重圍護墻非砌筑作為評價項是很有必要的。
圍護墻采用墻體與保溫隔熱、裝飾一體化則是評價建筑圍護墻在集成化方面的好壞,同時要滿足墻體結構、保溫和裝飾3個方面,對多個專業(yè)在一體化集成設計上也是一種考驗。要滿足國標的評價要求,就要采用單元式幕墻或者預制混凝土夾心保溫外墻板等技術,但不論是單元式幕墻還是預制混凝土夾心保溫外墻板的瓷磚反打裝飾層工藝價格都非常高,單元式幕墻也不適合在住宅項目中使用。結合浙江當前實際,浙江省評價標準將原“墻體”“保溫隔熱”“裝飾”3合1的評價項兩兩組合拆為3種情況,即“墻體+保溫隔熱+裝飾”“裝飾+保溫隔熱”“墻體+保溫隔熱”。
內隔墻的評價項也是2條,內隔墻非砌筑和內隔墻與管線、裝修一體化。內隔墻非砌筑是評價內隔墻是否由工廠生產,在施工現(xiàn)場以“干法”施工的墻體,常見的有ALC板材、水泥巖棉夾芯板、發(fā)泡水泥夾芯板、木骨架或輕鋼骨架復合墻體等。內隔墻采用墻體與管線、裝修一體化強調的也是土建設計和裝修設計的一體化,墻體、管線、裝修三者的集成化。但由于帶裝飾的內隔墻等于要采用裝配化裝修,這樣的墻板不但價格高,生產和設計的廠家也少,而且全裝修的推廣在各地都有很大的阻力,裝配化裝修更加不符合當前實際,所以省標將原“內隔墻墻體”“管線”“裝修”三者一體化的評價項分為“內隔墻墻體+管線+裝修”和“內隔墻墻體+管線”2種情況。讓有條件的項目采用帶裝修的內隔墻,普通項目采用增加的內隔墻和管線集成的評價項。
管線分離是把設備和管線從建筑的結構系統(tǒng)分離。由于設備或者管線的壽命或者使用年限是遠遠低于建筑結構系統(tǒng)的。設備和管線設置在結構系統(tǒng)外,在其維修或更換時就不用對結構系統(tǒng)造成破壞,既減少維修面積,也保障結構系統(tǒng)的安全。如果把頂面、墻面和樓面3個空間內的管線放在一起計算長度就會有不公平的問題出現(xiàn)。水平向布置的管線如樓面的采暖管或者是頂面燈具的電線,排布密度高數量多,豎向布置在墻體上的管線就要少很多,容易出現(xiàn)水平向布置的管線長度占比遠遠大于豎向布置的。因此,省標將豎向管線和水平向管線分開評價,拆分為“豎向布置管線與墻體分離”和“水平向布置管線與樓板和濕作業(yè)樓面墊層分離”兩個評價項。
浙江省正處于裝配式建筑的重要發(fā)展時機,建立一個科學全面又符合浙江省裝配式建筑行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀的評價體系,有助于引導浙江省裝配式建筑的發(fā)展。對規(guī)范浙江省裝配式建筑評價,推進建筑工業(yè)化具有重要意義。