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    去瑞典考察,才發現PC和木結構竟然可以這樣混搭!

    2022年05月16日

    打印專業人士:樊 驊  

    [摘  要]  通過瑞典Bjerking總包公司某裝配式建筑項目考察,了解混合結構的應用案例,展示現場施工狀況,分析混凝土雙面疊合剪力墻結構和木構集成外墻組合應用的特點、優勢及適應性。


    [關鍵詞]  瑞典項目;裝配式建筑;木構集成外墻;組合結構;工業化生產;裝配化施工;建筑工業化;雙面疊合墻;疊合樓板


    引言


    近幾年,裝配式建筑迎來了高速發展期,然而裝配式建筑主流方向基本還是圍繞著鋼筋混凝土結構、鋼結構和木結構三大結構體系方向,也有部分鋼砼組合結構案例。


    前幾年也有專家提出混合結構的概念,即同一建筑單體里用到不同材質的結構構件混合而成的建筑結構。這類結構形式在國內比較少見,國內常見的中小型單體中混凝土結構體加木結構的屋頂或者輕鋼屋頂,實際上兩者是比較清晰的分界,這與歐洲很多混合結構建筑有較大的不同,而歐洲很多混合結構建筑是由功能、效率和成本的綜合分析或者經驗決定的,往往一棟樓里你能見到砼、鋼、木以及玻璃構件體的組合。造成這樣的國內外差別的原因在我看來是三方面:


    1.社會化分工的成熟度;


    2.結構設計的理念和軟件依托;


    3.建筑師的話語權和選擇權。


    2016年3月,受加拿大木業協會的邀請,我考察了瑞典多地木結構及木構集成外墻的應用情況。參觀了多個瑞典項目,與工廠及事務所進行了深入的交流。所有項目里,感受最深,也是體量最大的是Bjerking總包公司帶領參觀的他們的一個住宅項目。該項目正好處于地下結構,地上結構施工階段,較為清晰的展示了瑞典裝配式多層層住宅的施工面貌和結構特性。


    項目現場的基本情況


    參觀的項目是瑞典Bjerking公司負責建設的住宅小區項目,該項目有已經完成的入住的住宅,新建剛交付的以及正在建設中的住宅。本文主要介紹在建項目部分。按參觀的順序以圖文的方式給讀者介紹。


    1.1 現場的照片


    隨著Bjerking工作人員的帶領,我們進到工地,工地分成了左右兩大塊,左邊工地區域就是下圖所示的的在建區域。


    圖1: 將要進去參觀的裝配式建筑工地


    遠看我們可以看到3層已經完成的木構集成外墻結構體部分,包裹著防護塑料膜,主要是防水和保護。稱這個木構集成外墻結構體的原因是,這個外墻還是個半成品,完成部分是木構墻體結構本身和已經安裝進去的窗戶,但外立面的裝飾還有里面的保溫材料以及室內墻體封閉和裝飾還沒完成。


    在這個墻體外部應該還有裝飾層,可能是裝飾磚,也可能是其他外掛裝飾板材,我們暫時不知道。運氣好的是,我們正準備進入時,正好有兩個安裝工人在準備安裝那個區域的木構集成墻體,于是我們錄下了安裝過程的視頻。


    視頻中大家可以看到這種集成墻體安裝很快,基本在2分鐘左右,而且仔細看,我們會有關注安全措施,圖上可以看到,在未作業的區域臨邊是有防護欄的,安裝時,工人臨時拆除了防護欄,而且安裝時工人始終系著安全繩。國內有些企業推裝配式建筑做預制外墻提出可以取消外腳手架,但沒有系統提出安全保證的必要措施和流程,使得有些項目出現工人安裝外墻墜落的情況,所以安全是工程大事,一點不能疏忽。


    走進樓的一側,覺得瑞典工地場布初看挺亂的,仔細看看,東西也比較全。下圖是臨著運輸道路擺了3個移動式垃圾箱,進行了垃圾分類。抬頭可以看到全預制混凝土陽臺,陽臺永久欄桿的連接處連接了臨時護欄。這里說下,歐洲很多陽臺的欄桿連接都是在陽臺的外側埋了類似哈芬槽的金屬預埋件,通過螺栓連接立桿,這種做法在室內預制樓梯上也很常見,和我們在陽臺面或者樓梯梯段面做連接不同。



    圖2 項目側面的垃圾分類箱和含臨邊圍護的預制陽臺


    Bjerking的工作人員帶我們來到一個簡陋的通道口,看來我們要爬樓梯間了。這里我們第一次近距離看到木構集成墻體,它內含門窗,外有保護膜。墻體之間和樓層之間我們看到的是型鋼,似乎一下還很悶,不知道這個是個鋼結構還是木結構,還是混凝土結構建筑。



    圖3 參觀通道入口


    一陣貓腰后,我們終于來到正在施工的層面。這里大部分作業還沒開始,正在進行第一個流水段的豎向構件安裝,我們朝項目的進來方向的右邊看去,可以看到一棟更高的住宅已經施工到第8層,還有一棟在地庫上方的剛進行第一層的施工,兩個樓之間的地庫作業面也展現在我們眼前,仔細觀察下,發現地庫的施工也是大量采用了實心預制墻板,SP空心板,預制梁混搭了現澆區域。



    圖4 另一側的樓和地庫施工現場


    回頭看面前的作業面,主體內部的豎向墻體主要是預制混凝土雙面疊合墻體,由于要實現無梁樓蓋,在一戶型中間也設計了實心預制墻體,起到中間柱聯合外圍墻體支撐無梁樓蓋的作用。


    同時疊合樓板的單頂支撐也已經布置好了,我們翻了下現場的安裝布置圖,還是比較清晰的表明了各個預制構件及支撐的位置。


    每個單頂撐下面是個三角支撐架,用來穩定支撐,防止碰撞的擾動。


    圖5 參觀已安裝完畢的雙面疊合墻及實心墻柱


    看完混凝土豎向構件,外墻部分的木構集成墻體還是比較吸引我們的眼球的,因為這種做法我們都是第一次實景看到。


    首先心中就有很多疑問,比如,木材防火問題,防水問題,如何承重?隨著現場的工程師的解釋,我們逐漸開始明白,第一這類木構墻體主要是完成木構的框架、窗的預埋、外墻封板(有的也含裝飾,但這個項目沒有),完成安裝后,在木構空間內部還要在作業面填充巖棉保溫材料,最后在室內墻面還要做板材封閉,這套工藝其實和日本輕鋼房屋外墻的工藝很是相似。通過這樣的集成構造做法,使得外墻具備一定的防火性能和防水性能,而防水性能主要是體現在板材的材性和密封構造上。


    另外有個有意思的東西是,現場的木構墻體有一段已經有巖棉了,原來這是集成在木構墻體里的鋼柱,它的作用是外墻面的承重體,與每層外墻面的鋼梁結合成一體,進而配合樓蓋混凝土的澆筑,還省了側模,完整一個整體的無梁樓蓋。


    而從樓板支撐的擺放位置也可以看出,靠外墻的支撐離墻面比較近,說明外圈的鋼梁在施工澆筑階段不是疊合樓板的支撐點,設計人員的目的是等混凝土強度到位,支撐撤離,樓板圈梁一體化后就成為了樓板的端部支撐,再通過鋼柱逐步向下傳力。木構集成墻體安裝所用的斜支撐與混凝土預制墻體斜支撐是一樣的。



    圖6 現場的木構集成墻體安裝完畢


    下面這張圖就比較清晰的展示了豎向構件的種類和豎向支撐的分布。中間這個墻柱就是一戶里唯一能見到的柱子,這與萬科前幾年提出的萬科“芯”戶型基本是一個理念。


    圖7 戶內的豎向構件與豎向臨時支撐


    來看一下木構集成外墻的外部,窗框與封板有一定距離說明這是留給外墻裝飾面材料的空間。封板應該是本身有防水要求,再加上Weber的防水膠帶處理縫隙,最后覆膜形成了系統防水的概念。



    圖8 木構集成外墻的外部細節


    看完頂部,我們再看木構墻突的底部,發現木構外墻與混凝土樓面是預留空隙進行安裝的,仔細想想有道理,施工階段萬一是雨天,不至于把木頭直接浸在水里。而這個縫隙,初看有2公分,沒有設墊塊,是如何實現的呢?帶著這個問題,我們繼續往下看。



    圖9 木構集成墻體安裝后底部


    下面這個圖可以看到比較清楚的上下層關系,可以看到上下層之間在外墻部分類似圈梁的鋼梁構造,面上的底部一點混凝土漿也可以看到它起到了樓板現澆混凝土層的側模作用,覆膜防水的細節也可以看的更清楚,上部全封口,下部延伸,比較符合防水的邏輯。



    圖10 木構外墻的上下層構造與防水


    下面的雙面疊合墻在混凝土澆筑前的在澆筑前的封堵,用的是砂漿。這與我們國內用鋼管以及下部支木模有比較大的區別。這個做法的好處是澆筑完畢不用再進行拆模處理了。缺點是需要砂漿上上強度,需要點時間,不是封完馬上就能干混凝土澆筑。這個需要流水有效的安排,和一層的平均施工周期相關。我們五天六天一層的速度,老外看了還是挺驚訝的,因為他們工期沒有緊張到這種程度。


    圖11 雙面疊合墻豎向縫與水平縫在澆筑前的封堵


    登高后,我們可以看到這棟住宅施工的清晰流水段,是以住宅單元來劃分的,從近到遠,1.2.3段,最近的已經完成新樓層的豎向構件安裝,中間的則是完成前一層的疊合樓蓋混凝土澆筑,遠端則是剛完成前一層的疊合樓板安裝面層鋼筋及管線的敷設。


    這幅圖也清晰的展示了這個住宅的主體結構是個板式墻結構,樓梯間、戶與戶分割的墻體是內部的豎向承重墻,由于不需要考慮抗震因素,墻與墻的連接也很簡單,很少見到豎向現澆預留帶,這點與國內差別很大。另外外立面的木構集成墻體的位置也很清晰,前面提到的外墻鋼柱的位置也很明顯。


    總結來講,這個房子的主體豎向結構應該是由混凝土的板墻加上外墻位置的鋼柱組成,水平結構應該是混凝土疊合樓板加上類似圈梁的等厚鋼梁組層,整體呈現出無梁樓蓋的樣子,使得每個戶型都是大空間戶型,便于分隔。而一開始我們看到的木構集成墻體其實是外立面的填充體,只不過它和外立面鋼柱體體化后與鋼梁結合的比較好。


    圖12 三個流水段的清晰展示圖


    對面的是已經基本完成外立面的同樣的住宅樓。場地內的景觀也開始施工了。再看下右邊的腳手架,這點事我一直在不同的場合說過的,只要你安裝的預制外墻不是集成所有功能的包含裝飾面類似幕墻類,那么必要的腳手架和安全措施還是要的。這個立面應該是要開始外墻的裝飾層的作業了,所以需要操作平臺。


    圖13 已經完成的住宅外立面和正在施工的里面


    站在高處,我們再來看下右邊正在施工的1層和地庫的作業面的場景。白色部分就是預應力多孔板與預制梁形成的地庫頂板。而有房子區域的還是進行了現澆作業,近端可以看到很密的頂板支撐系統。由于房屋不高,是多層住宅,施工現場的吊裝也是采用了塔吊和汽車吊組合的最節省成本的方式。



    圖14 右側地庫的作業面


    圖15  地庫的預制部分細節


    圖16 遠端已經結構基本結束的樓


    下樓后,有意思的是,我們正好看到預制樓梯的吊裝,下圖可以看到樓梯在起吊前已經安裝好防護欄桿,一步到位。


    圖17 帶防護欄桿的預制樓梯的吊裝


    離開工地時拍了個地庫工地的近照,看到了預制結構的邏輯。但躺在左邊一堆帶著大孔的構件到底是干嘛的沒整明白,猜想可能是空心預應力板,沒那么寬可能是用來調節的那部分板,就是標準板寬擺過去最后那段空隙用的,有單孔的,雙孔的。


    圖18 地庫的預制部分細節


    最后在已完成的景觀這里,還看到了挺有意思的預制構件,作為場地護欄,最關鍵是它居然用了圖案混凝土技術,這里稍微介紹下,圖案混凝土 Graphic Concrete是丹麥一家公司的專利技術,簡單來說就是他們把各種圖案,照片,圖片按色調的深淺把緩凝劑打印到一種特殊的紙上,打印完畢后,有標準圖案的一卷一卷的,也有定制圖案一卷一卷的,鋪到模臺或者模板上,之后開展綁鋼筋,澆筑混凝土,構件完成后,脫模,沖刷,然后有緩凝劑部分的位置水泥漿就流失,留下砂石,有點像水洗面,只不過人家這個水洗面比較講究砂石的顏色和級配。


    圖19 景觀構件采用圖案混凝土


    同時在工地路邊,我們看到了暫存的木構集成外墻的成品堆放區。


    圖20 木構集成外墻的臨時堆放


    注意下面的圖片,這是成品房屋的外立面。這里我們看到窗下有個氣孔蓋,這是典型的歐洲帶空氣層集成外墻的做法,是用來排氣,防止空氣層密閉后潮濕結露,這與德國有些磚墻外墻的做法原理一致,表現形式不一樣。


    圖21 集成外墻的排氣口


    1.2 現場的資料與視頻




    現場拍到的最有價值的構造圖是這張圖,這張是外墻和樓板端部的截面構造圖,根據我前面的描述,搞結構的人應該秒懂了。這里就是鋼柱的連接和樓板的關系,也解釋了如何實現木構外墻底部留縫。


    一些體會和分析


    總的來講,這個項目還是挺有意思的。歸為以下幾點:


    1.混凝土,鋼,木組合應用;


    2.木構集成外墻在瑞典的某一種做法呈現的比較清楚(以后講他的做法) ;


    3.預制裝配化程度較高,建筑工業化邏輯較強;


    4.項目管理流水作業清晰,最大程度上平衡了進度和人力資源的壓力,節省成本;


    5.符合哪里適合做什么技術產品就做什么的原理;


    6.安全管理細節到位;


    7.防水構造及外墻集成設計考慮各項功能周全;


    8.多層住宅對于我們高層住宅也有很強的借鑒意義


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    [責任編輯:Susan]

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