《2021年全国装配式建筑发展报告》节选之“装配式先进关键技术”介绍

2021年是国家“十四五”战略规划开局之年，全国各地都在部署装配式建筑和绿色建筑的发展规划。 为提高 建设装配式建筑 和 绿色建筑 的积极性，国家部委和各省市密集出台了一系列激励政策，包括：财政补贴、优先评奖、信贷金融支持、减免城市配套费用等。推进以装配式建筑、智能建造为代表的新型建筑工业化，是推动形成绿色低碳节能环保的生产方式，带动国内建筑业全面转型升级的必然选择。

针对2021年我国装配式建筑行业发展的相关信息，收集、整理和解读形成的 《2021年全国装配式建筑发展报告》 。本期，就 “中国二十二冶集团的装配式先进技术” 进行分享。

（一） 钢-混凝土板柱结构体系关键技术

1.背景、研究目的、意义

近些年国家大力推进钢结构装配式住宅试点建设工作，但在推广应用特别是产业化过程中，户型设计不完善、钢梁外露、墙体开裂、防腐防火有效期与结构使用年限不匹配等共性问题也逐渐显现，从而解决钢结构建筑体系缺失、无配套墙体、防腐防火保温有效期与结构使用年限不匹配等技术问题是加速产业化进程的关键所在。开展装配式高层钢结构住宅结构技术研究与应用，达到节能环保、降本增效的同时解决了钢结构住宅维护体系不配套、梁柱外露等普遍问题，极大的促进产业发展与升级，推动设计理念的进步。

2.关键技术内容

建立抗侧力结构和抗重力结构相对分开的结构分析模型，提出可分结构体系设计计算理论和方法，研发出装配式高层钢结构住宅的钢-混凝土组合结构体系，实现了梁柱不外露，室内无柱大空间、户型可自由分割灵活布置，显著提升了住宅使用性能。

基于钢管联肢柱、H型钢梁、钢支撑与混凝土墙连接构造的一体化围护墙板技术，既提高了钢管混凝土柱的抗侧能力又解决了钢柱外露冷桥问题。攻克了装配式钢结构建筑围护体系配套难题。

钢-混凝土组合结构防腐防火一体化技术，给出了钢结构防火防腐装饰一体化整体解决方案，解决了住宅建筑中钢结构防火防腐的难题。

可快速装配、刚度可调的梁柱连接节点。避免现场全熔透焊接作业，加快作业速度，提高连接质量。

开发出装配式钢-混凝土组合结构体系构件制作、安装工艺及其专用生产线，形成了工艺设计、制作、安装及验收成套技术和标准，实现了科技成果的规模化应用和产业化。

3.与同类技术对比创新点、优势（数据对比）

成果解决了传统钢结构建筑梁柱外露功能适应性差、现场焊接多、防腐防火费用高且耐久性不足等共性难题。与传统钢结构、相同预制率PC结构相比，工期可缩短约30%，用钢量较同类钢结构住宅减少15%以上，材料损耗减少约60%，建筑节能达到75%，节约人工50%，建造及后期运营维护成本更低，造价更省。可实现钢材的循环利用，主体材料回收率在90%以上，有效促进建筑行业的绿色发展 。

4.推广应用情况

此研究成果在唐山市浭阳新城A-4-6地块商住楼项目4#楼进行了示范应用，4#楼是国内首个同时运用装配式混凝土和装配式钢结构核心技术绿色施工样板工程，被列为国家重点研发课题示范项目、住建部科技示范工程；先后获评国家AA级《装配式建筑评价标准》范例项目、河北省部级新技术应用示范工程、建设科技示范工程。先后在中国国际住宅产业化博览会、雄安绿色建筑博览会等多项大型活动展出，并在唐山成功举办了成果发布会，技术及产品得到同行、专家及各大媒体的一致好评与报道，品牌知名度显著提升。

（二）预制剪力墙搭接连接技术

1.背景、研究目的、意义

目前国内装配式混凝土剪力墙结构技术研究应用已取得了一定成就，最具代表性的是套筒灌浆连接及约束浆锚连接两种方式。但以上技术存在套筒等孔道埋件用量多、安装对孔繁琐、注浆作业量大、连接质量不易检查、楼板无法连续施工等共性难题。我公司依托国家部委科技支撑计划等重点研发项目，开展装配式混凝土结构建筑技术与应用攻关，研发出“装配式混凝土结构同层浇筑施工技术”，攻克了上述技术瓶颈，作为套筒灌浆、浆锚连接以外的第三种工艺，颠覆了社会对装配式建筑成本高、难度大、隐患多的认知，从根本上解决了装配式建筑高效施工（要求构件连接工艺简单，提高现场施工速度）与工程质量（要求构件连接可靠，满足结构性能要求）之间的矛盾，提升了装配式剪力墙结构在住宅建筑领域中成本、效率、质量等方面的优势，填补了国内外相关技术空白，对于推动我国装配式混凝土建筑的发展具有重要意义。

2.关键技术内容

创新研发出预制剪力墙竖向搭接连接技术。该技术是将预制墙体竖向钢筋在底部与下部预留竖向钢筋进行搭接连接。不同于全部使用套筒、浆锚搭接连接的预制墙体，该技术应用可大量减少灌浆套筒、波纹管用量，现场钢筋安装便捷高效，有效降低生产建造成本。

创新研发出预制剪力墙底部预留后浇区施工技术。该技术主要通过预制墙板底部预留“凹”型后浇区域，后期浇筑混凝土来实现结构墙体连接。该技术可以实现墙体安装全程“透明化”施工，便于钢筋连接质量检查验收，同时使线盒管线安装更为便捷，作业更高效质量有保证。通过42片足尺试验构件的结构力学性能和抗震性能试验，采取多种不同轴压比、配筋方式、剪跨比等变量测试，对比同规格现浇剪力墙，验证了本技术应用结构“等同现浇”的抗震性能。

本专利技术首创了预制混凝土墙体预留孔道灌注技术。在墙体制作时预留有贯穿顶部与后浇区的孔道，混凝土通过孔道灌入，实现同层墙体与叠合楼板混凝土一次性浇筑，缩减工序间隔时间。

3.与同类技术对比创新点、优势（数据对比）

4.推广应用情况

本技术通过企业研发和营销的有机相结合于2013年开始批量应用，在唐山市丰润区浭阳新城项目五区9#楼10#楼、唐山浭阳新城二区A-4-6地块商住楼项目7#楼、浭阳新城五区一期项目、浭阳新城D-1地块商住楼项目等工程中完成了该技术的推广应用工作，具有显著的经济效益和社会效益。

（三）智慧建造技术

1.背景、研究目的、意义

随着国家产业结构调整和建筑行业对绿色节能建筑理念的倡导，装配式建筑以其减少环境污染、缩短工期、提高建造质量等优点备受关注。现今建筑产业发展也逐步从信息化、数字化、智能化向智慧建造转变，并且装配式建筑则是首当其冲。公司结合自有装配式构件制造硬件基础、生产工艺技术和工厂运作模式，通过对PKPM-BIM全专业协同设计系统、装配式建筑全流程集成应用系统等BIM技术的选择与适配，将BIM技术充分应用于产品研发、设计、生产、施工等环节，从而实现装配式建筑产业的数字化转型与升级。

2.关键技术内容

通过BIM平台对项目全生命周期过程管控及项目参与诸方的信息共享，在项目执行过程中针对项目规划、设计、生产、施工等不同阶段的关注重点，设置差异化的风险点管理，同时通过风险数据的及时采集和图表分析，为项目管理者实现科学经营和制定经营决策上提供科学依据，从而解决项目不确定性，增强项目可视化管理，提高信息传递效率，降低出错概率，从而保证项目全生命周期管理的经济价值和社会价值。

3.技术创新点、优势

项目管控方面

本平台拥有多种项目进度计划、质量和安全信息采集方式。在平台中，信息化+BIM的管理模式可视化地展示项目进度计划执行情况、质量和安全管理信息，并实现问题的精准定位，为项目管理者及时了解项目实际情况、保证项目顺利完成提供数据基础。

可通过BIM图文信息实现项目的高效管理。采用协同办公、网上审批进行无纸化数据管理，可保障项目生命周期内各个阶段信息完整，为项目竣工验收、后期运维提供数字化的成果交付。

厂区管控方面

PKPM装配式智慧工厂管理平台应用，集成了信息化、BIM、物联网、云计算和大数据技术，面向多装配式项目、多构件工厂，针对项目的全生命周期和工厂的全生产流程进行管理。将生产信息可视化，并实时刷新工厂信息，分析生产数据，构件厂信息查询更简单更高效。

PKPM装配式建筑设计软件PKPM-PC应用。在BIM平台下实现了装配式建筑的精细化设计：构件库的建立、三维拆分与预拼装、碰撞检查、预制率统计、加工详图、材料统计、BIM数据到生产加工设备。

可以实现构件深化设计配置，根据运输尺寸、吊装重量、模数化要求，自动完成构件拆分；能根据国标设计规范要求完成自动设计，并自动化生成匹配度高精度高的构件详图。交互拆分及拆分修改，能交互布置构件、预埋件、预留孔洞等。同时会将各类构件及配件用量进行统计，形成数据报表。

4.应用情况

公司预制构件厂区、研发设计中心及唐山市丰润区浭阳锦园等工程采用了智慧管理平台的智慧建造与生产技术，该技术的应用提高了设计、生产及施工管理的效率和时效性，进一步打通集团公司、区域公司、构件厂、装配式项目等多个层级，大大提高工厂生产效率，增强质量和工期管控，促进新型建筑工业化的发展与升级。