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隨著我國未來人口紅利的消失以及環(huán)保問題日益嚴峻，裝配式建筑已經成為建筑行業(yè)的重要發(fā)展方向。而傳統(tǒng)裝配式建筑在結構上主要以水平疊合板為主，水平疊合板本身存在桁架筋含鋼量增加、混凝土厚度增加、雜模多施工不便等問題，此外較豎向結構，水平結構裝配式得分效率更低（見表1），需要用更多高成本的大量預制來滿足裝配式得分項，總體成本較高。而采用豎向裝配式結構技術，可以實現用少量預制，就可以輕松得分。

表1 裝配式建筑評價標準（ GBT 51129-2017 ）

得分表主體結構截取內容

再加之豎向結構鋼筋綁扎量更大、支模板難度更大，對豎向裝配式技術發(fā)展的需求更為迫切。因此發(fā)展豎向結構是裝配式建筑發(fā)展的重要趨勢。然而傳統(tǒng)的裝配式豎向結構技術在生產環(huán)節(jié)大量使用人工，生產不便，對中難、施工不便，且建造成本較高，詳見圖1和圖2。

圖1 實心墻體系生產不便

圖2 鋼筋對中難度大，施工不便

在裝配式得分外圍護評價項方面，傳統(tǒng)裝配式建筑常?？紤]使用預制實心外掛板技術，但其施工成本較高、施工難度較大、防水措施要求高，滲漏水隱患大，詳見圖3；因此發(fā)展防水性能好、施工便捷、成本經濟的外圍護裝配式技術顯得十分必要。

圖3  外墻滲漏水情況

上述這些問題都嚴重制約了裝配式建筑進一步發(fā)展。為了徹底解決傳統(tǒng)裝配式建筑在豎向結構和圍護技術上的痛點問題，三一筑工給出了完美的整體解決方案，即采用豎向結構采用SPCS結構技術體系，而外圍護采用ALC板材及其適配的先進防水工藝。該整體解決方案一方面實現了裝配式豎向結構生產方便、施工便捷、少人少支模、建造成本低等優(yōu)勢，另一方面，也實現了外圍護墻體防水性能好、施工速度快、經濟性好等優(yōu)勢。

2024年年初，由三一筑工承接的湖南師范大學附屬星沙云谷實驗學校EMPC工程總承包項目順利實施了該整體解決方案，取得了令人滿意的效果。

項目概況

湖南師范大學附屬星沙云谷實驗學校項目占地面積 6.12 萬㎡，總建筑面積 4.69萬㎡，其中地上計容面積 3.87 萬㎡（架空層），地上不計容面積 0.31 萬㎡，地下建筑面積 0.51 萬㎡，為混凝土框架結構，由1#中學教學樓與綜合、2#小學教學樓、3-1#食堂、風雨操場、3-2#實驗樓、4#報告廳、5#南大門、6#垃圾站、連廊、地下車庫組成，該項目鳥瞰圖詳見圖4。

圖4 項目鳥瞰效果圖

本項目在建筑工業(yè)化應用方面，采用裝配式建筑方式進行建造，1#中學教學樓與綜合樓、2#小學教學樓、3-1#食堂、風雨操場、3-2#實驗樓、4#報告廳均采用SPCS空腔柱裝配式建造體系，其外墻均采用ALC板材，應用面積達80%以上，項目裝配率達到50%，體現了裝配式住宅項目“建筑工業(yè)化”的高超水準。其中1#中學教學樓SPCS預制構件和ALC板材布置圖詳見圖5。

圖5 SPCS預制構件和ALC板材布置圖

豎向裝配式結構與圍護技術整體解決方案

為了更全面而細致地展示三一筑工在豎向裝配式結構與外圍護方面的技術優(yōu)勢，下面我們將深度剖析三一筑工相應整體解決方案的更多細節(jié)。

首先，本項目在豎向結構裝配式應用方面，采用SPCS空腔柱（空墻柱截面可以方柱或圓柱），大幅減少了現場綁鋼筋、支模板、搭腳手架工作量?？涨恢臉嫾问皆斠妶D6。

（a）模型示意圖

（b）現場照片

圖6  空腔柱模型示意圖與現場照片

空腔柱豎向連接方式采用機械套筒連接，其連接步驟和方式詳見圖7。

（a）空腔柱連接步驟示意圖

（b）空腔柱連接節(jié)點現場照片

圖7  空墻柱連接方式示意圖與現場照片

同時采用SPCS技術結構體系匹配的工模技術和安全措施，可免去外腳手架搭設，節(jié)省施工措施費，同時僅在施工作業(yè)面內施工更加安全。其中工模夾具和面內作業(yè)相關技術措施詳見圖8。

圖8  框架結構工模夾具與面內作業(yè)技術

在采用SPCS豎向結構技術基礎上，本項目外圍護墻體還利用三一筑工自研ALC生產設備，生產出高精度ALC板材。三一筑工ALC板材除了具有輕質高強、保溫隔熱、耐火極限高、綠色環(huán)保、建筑節(jié)能、可加工性好等常規(guī)優(yōu)勢外，同時還采用ALC防水做法工藝，可實現外圍護墻體無漏水效果。其ALC防水構造做法詳見圖9。

圖9  ALC防水構造做法

項目實施效果

目前該整體解決方案（豎向結構采用SPCS構件，外圍護采用ALC板材）得到了工程實踐的嚴謹論證，在質量、成本、進度等方面已經獲得了令人滿意的效果。

首先，從質量上來說，該整體解決方案能夠實現以下三點優(yōu)勢：

（1）部品部件質量品質好。一是SPCS結構構件質量品質好。由于SPCS構件是通過雙面貼模臺生產，構件平整度更好。二是ALC板材構件質量好。三一筑工ALC板材構件質量優(yōu)于同類競品的主要原因有兩點：一是三一自研的ALC智能裝備可以確保板材在外觀質量和尺寸精度上領先。二是采用自動蒸養(yǎng)、余熱回收、橫切豎蒸等先進工藝，使板材強度和整體質量高于行業(yè)水平。

（2）SPCS構件與ALC板材由于是高精度生產，在安裝精度可控的情況下，垂直度平整度控制較好，兩者接縫處理好后，可達到免抹灰或薄抹灰。其實際效果詳見圖10。

圖10 混凝土部分與ALC墻板接縫處理后的效果圖

（3）SPCS構件和ALC板材整體形成外墻圍護，防水性能較好。一方面SPCS構件中間大空腔，空腔內整體澆筑混凝土后，混凝土連續(xù)性能夠形成很好的防水屏障。另一方面，ALC防水構造做法和多層防水材料能夠保證ALC板件之間和ALC、PC之間的接縫具有可靠的防水性能。

其次，從施工速度上來說，該整體解決方案能夠實現以下兩點優(yōu)勢：

（1）SPCS構件吊裝速度更快，平均每個構件安裝速度在10min之內，遠遠高于傳統(tǒng)實心墻平均20min安裝速度。

（2）ALC安裝速度較快。每個班組外墻（3-4人）每天可完成30平米，內墻（3-4人）每天可完成80平方，遠遠高于傳統(tǒng)砌筑的施工效率（傳統(tǒng)磚砌單人只能砌筑6平方左右）。

再次，從成本角度來看，該整體解決方案也明顯優(yōu)于傳統(tǒng)做法：

（1）SPCS構件成本每立方較傳統(tǒng)實心墻體系能夠便宜至少400元以上（詳見表2）。如果考慮整體工期節(jié)約，面內作業(yè)等因素，建筑面積每平方米至少還能再節(jié)約50元以上。

表2  SPCS空腔墻與傳統(tǒng)實心墻單立方成本對比

（區(qū)域價差大，成本價僅做參考）

（2）為了滿足外圍護墻與內隔墻得分項，很多項目外圍護墻往往采用勞民傷財的現澆外掛預制實心墻技術。這種做法一是施工及其麻煩，二是成本極高。而三一提供的ALC防水構造做法在保證防水性能的同時，能夠大幅降低建筑圍護成本，高效率地拿到外圍護墻與內隔墻得分項。外掛預制PC實心墻、ALC板材成本對比詳見表3。

表3  PC實心墻、ALC板材成本對比

（區(qū)域價差大，成本價僅做參考）

（3）為了進一步分析其成本優(yōu)勢，按照《湖南省裝配式建筑評價標準》DBJ 43/T542-2022，在滿足裝配式50%的情況下，本項目方案一采用豎向結構使用SPCS，外圍護采用ALC墻板；方案二采用水平疊合板，外圍護采用外掛實心墻。方案一和方案二其他因素保持一致。經過我們詳細測算，發(fā)現方案一比方案二便宜97元/㎡，其對比過程詳見表4。

表4 方案一和方案二成本對比

目前該解決方案已經實施上百萬平方米，每個項目我們都進行相應成本測算，目前采用我們的方案，經濟成本至少節(jié)省90元/㎡以上。

當前，三一筑工的裝配式整體解決方案還在不斷迭代優(yōu)化，其方案應用的版圖依然在不斷快速擴張，大量的工程實踐已經獲得了項目各方人員、行業(yè)專家及政府相關領導一致好評，并獲得了魯班獎、詹天佑獎、北京結構長城杯等一系列殊榮。相信在三一筑工及行業(yè)人員的共同努力下， 三一筑工必將打造成世界一流的智能建造硬科技公司，真正實現“讓大眾化建筑結構安全成本優(yōu)，低碳智慧好快省”的偉大愿景，為中國乃至世界建筑業(yè)高質量發(fā)展貢獻出更好的三一方案、更多的三一智慧和更強的三一力量！