建筑工业化的基本特征及定型产品

任务情景

法国现代建筑大师勒·柯布西耶在《走向新建筑》中生动地形容建筑工业化：“如果房子也像汽车底盘一样工业化地成批生产⋯⋯”

任务分析

工业化建筑体系是建筑工业化发展道路上的一个阶段。它在设计、生产工艺、施工方法及组织管理等各个环节使其配套，将建筑建设打造成一个工业化生产的完整过程。这种建筑建设过程的基本特征是使设计标准化、建筑生产工厂化、施工机械化及项目组织管理科学化。其中，民用建筑工业化体系，主要有砌块建筑、大板建筑、大模板建筑、滑模建筑、升板建筑、盒子建筑等。

知识精讲

一、概述

1.建筑工业化的含义

建筑工业化是指用现代化工业生产方式建造房屋，即用机械化手段生产定型产品。建筑工业化的定型产品是指房屋、房屋的构配件和建筑制品等。建筑工业化与传统的手工业建造方式相比，可以加快施工速度、降低劳动强度、简化施工程序，便于组织流水作业，有利于提高工程质量。建筑工业化的基本特征是设计标准化、构件生产工厂化、施工机械化和组织管理科学化。

（1）设计标准化

设计标准化是建筑工业化的前提，它包括采用构件定型和房屋定型两大部分。构件定型又叫通用体系，它主要是将房屋的主要构配件按模数配套生产，从而提高构配件之间的互换性；房屋定型又叫专用体系，主要将各类不同的房屋进行定型，做成标准设计。

（2）构件工厂化

构件工厂化是建筑工业化的手段，是建立完整的预制加工企业，形成施工现场的技术后方，提高建筑物的施工速度。目前建筑业的项制加工企业有预制构件厂、混凝土搅拌厂、门窗加工厂、模板工厂、钢筋加工厂等。

（3）施工机械化

施工机械化是建筑工业化的核心。施工机械化应注意机械设备的标准化、通用化、系列化，既发展大型机械，又发展中小型机械。

（4）管理科学化

管理科学化是实现建筑工业化的保证，建筑工业化要求各个环节诸如规划、设计、生产、施工等的配合协作更为密切，必须实行统一指挥、科学管理。

2.实现建筑工业化的途径

实现建筑工业化当前有两大途径：发展预制装配化结构、发展工具式模板现浇与预制相结合的体系。

（1）发展预制装配化结构

这条途径是先在加工厂生产预制构件，然后将其运到施工现场，在现场用各种机械进行安装。这种方法的优点是生产效率高、构件质量好、受季节影响小、可以均衡生产。缺点是生产基地一次性投资大；在建造量不稳定的情况下，预制厂的生产能力不能充分发挥。这条途径包括砌块建筑、大板建筑、框架建筑和盒子建筑。

（2）发展工具式模板现浇与预制相结合的体系

这条途径的承重墙、板采用大块模板、台模、滑升模板、隧道模板等现场浇筑，而一些非承重构件仍采用预制方法。这种做法的优点是所需生产基地一次性投资比全装配式少，适应性强，节省运输费用，结构整体性好；缺点是耗用工期比全装配式长。这条途径包括大模板建筑、滑板建筑、升板升层建筑。

二、大板建筑

1.大板建筑的承配方式

大板建筑靠板材墙承受并传递楼板荷载，是墙承重结构类型。承重墙的结构布置方式与砖混结构一样，有横墙承重、纵墙承重和纵横墙混合承重。以小开间的横墙承重和整间双向楼板的纵横墙混合承重的房屋整体刚度较好。横墙承重，楼板跨度较小，墙板的使用功能划分明确。这种结构布置在住宅建筑中广泛采用。纵墙承重的房屋刚度较差，需要借助楼板和梯井来增强整个房屋的刚度，导致整栋建筑的用钢量增多。

2.大板建筑的板材类型

大板建筑是用内墙板、外墙板、楼板、屋面板等主要承重构件和其他构件组装而成的。

（1）墙板

墙板按其安装的位置分为内墙板和外墙板；按其材料分砖墙板、混凝土墙板、工业废渣墙板；按其构造形式分为单一材料墙板和复合墙板。

1）内墙板

内墙板是大板建筑的主要受力构件，应有足够的强度和刚度，同时内墙板是分隔内部空间的构件，应具有一定的隔声、防火、防潮的能力。内墙板还应具有足够的厚度，以保证楼板有足够的搭接长度和现浇加筋板缝所需要的宽度。在横墙承重的大板建筑中，横向内墙是主要的承重构件，纵向内墙是非承重构件，但由于要与横向墙板共同作用，以保证整个建筑物的空间刚度并共同承受水平力的作用，故纵向内墙与横向内墙采用同一类型的墙板。

由于内墙板不需要考虑保温、隔热，其构造形式多采用单一材料的实心板、空心板等，板材大多以钢筋混凝土墙板、粉煤灰矿渣墙板和振动砖墙板为主。

隔墙板主要用于分隔建筑物内部房间，没有承重要求。为了减轻自重，提高隔音效果和防火、防潮性能，一般选用钢筋混凝土薄板、加气混凝土板、碳化石灰板等。

2）外墙板

横墙承重时，山墙板是承重墙板，纵向外墙板是自承重或非承重的。外墙板应该满足保温、防止风雨渗透等围护要求，同时也应考虑立面的装饰作用。此外，外墙板应有一定的强度，使它可以承担一部分地震力和风力。为满足上述要求，外墙板可以采用由两种以上材料制成的复合墙板或者轻质材料做成的单一材料的墙板。复合板一般用钢筋混凝土做受力层，轻质材料做保温层；单一板采用的材料可以是矿渣混凝土、陶粒混凝土和加气温凝土等。

（2）楼板和屋面板

为了加强房屋的整体刚度，宜用整间的预应力混凝土大楼板和屋面板。当吊装和运输设备不允许时，也可以每间安装两块板或三块板拼接起来（板间现浇一条钢筋混凝土带）。钢筋混凝土楼板的构造形式通常可用空心板、实心板、肋形板，肋形板中填充轻质材料，如炉渣混凝土块、加气混凝土块和泡沫混凝土块等。板的四周预留缺口和甩出连接钢筋，以便与墙板连接。

（3）其他构件

大板建筑的其他构件包括阳台板、楼梯、挑檐板和女儿墙板等。

3.大板建筑的节点构造

大板建筑的节点构造包括板材间的连接和外墙板的板缝处理。节点要满足强度、刚度、延性以及抗腐蚀、防水、保温等构造要求。

（1）板材连接

板材连接有干法连接和湿法连接两种。

1）干法连接

干法连接是借助预埋在板材边缘的铁件通过焊接或螺栓将板材连成一体。这种方法施工简便，接头处不需要养护就能马上受力，对施工速度无影响。但干法连接耗钢量大，连接铁件的质量要求高，目前我国很少采用这种方法。

2）湿法连接

湿法连接是在板材边缘预留钢筋（称为甩筋），安装时先将这些甩筋相互绑扎或焊接，然后在板缝中浇灌混凝土，使所有楼板的四周形成现浇圈梁，所有墙板竖缝中形成现浇的构造柱（构造柱内事先插入竖向钢筋），并在板材四周还预留若干个键槽，浇注混凝土后，键槽处形成与围梁和小柱连在一起的销键。这种连接方法的刚度好、强度大、整体性强，但施工工序多，而且需要养护时间。

（2）外墙板的板缝构造

大板建筑的板缝处理直接影响房屋的渗漏、保温、结构强度以及施工方便和经济合理等方面，板缝的防水和保温是接缝处理中的主要问题。板缝的保温处理方法一般是在接缝处附加一定厚度的轻质保温材料，如泡沫聚苯乙烯板、矿棉板等，或用轻混凝土浇缝。在有保温材料的接缝中，如果有水浸入不仅会降低保温效果，而且还可能使保温材料遭到破坏，故防水质量尤为重要。

板缝防水的措施有两种：构造防水和材料防水。

1）构造防水

在墙板四边应设置滴水、挡水台、凹槽等，以便利用水的重力作用排除雨水或切断雨水的通路，达到防水效果。常用的防水构造有水平缝做法、垂直缝做法以及十字缝防水做法。水平缝是上下墙板之间的接缝。垂直缝是左右两墙板之间的接缝。十字缝是指垂直缝与水平缝的交叉口。这些方法经济、耐久、便于施工，但墙板外形较复杂，在运输、堆放、吊装时须注意防止墙边、墙角损坏。

2）材料防水

在外墙板接缝处采用有弹性和附着性的嵌缝材料或衬垫材料封闭接缝，以适用墙板的变形。材料防水的优点是墙板边缘形状简单，制作方便。根据材料性质的不同可分为两类：塑性材料嵌缝和弹性型材嵌缝。

塑性材料嵌缝即采用防水油膏和胶泥等嵌缝。嵌缝防水材料应具有塑性大、高温不流淌、低温不脆裂、不易老化，并能和砂浆、混凝土等粘接在一起的性能。

弹性型材嵌缝即接缝处用定型弹性条做密封防水。弹性条有金属弹性卡、聚氯丁二烯软管、氯丁橡胶型材等。

在实践中常采用构造防水和材料防水相结合的处理方法。

三、大模板建筑

1.大模板建筑类型

大模板建筑分为全现浇、现浇与预制装配结合两种类型。

全现浇大模板建筑的墙体和楼板均采用现浇方式。一般用台模和隧道模进行施工。装备条件较高，生产周期较长，但其整体性好，在地震区采用这种类型特别有利。现浇与预制相结合的方式对我国的生产现状更适合，运用起来也灵活，各地采用较多。这种方式又分为以下三种类型。

（1）内外墙全现浇

这种方式系内外墙全部为现浇混凝土，楼板采用预制大楼板。其优点是内外墙之间为整体连接，建筑物的空间刚度增强，但外墙支模复杂，外墙的装修工作量较大，一般用于多层建筑。

（2）内墙现浇外墙挂板

这种方式系内墙用大模板现浇混凝土墙体，外墙用预制大墙板支承（悬挂）在现浇内墙上，楼板则用预制大楼板。这种类型简称为“内浇外挂”。其优点是外墙的保温和装修更容易解决，建筑物的空间刚度也可得到保证。这种类型兼有大模板与大板两种建筑体系的优点，目前在我国高层大模板建筑中应用最为普遍。

（3）内墙现浇外墙砌砖

这种方式内墙采用大模板现浇，外墙用砖砌筑，楼板则用预制大楼板或条板，简称为“内墙现浇”，但因现场砌筑工作量大，工期较长，高层大模板建筑很少采用这种类型。

2。大模板建筑的节点构造

大模板建筑的节点构造是指墙体与墙体的连接、墙体与楼板的连接，构造与大板建筑完全相同，这里不再赘述。

四、其他类型的工业化建筑

工业化建筑的主要类型除了以上几种外，还有砌块建筑、滑模建筑、升板建筑、盒子建筑等。

1.砌块建筑

砌块建筑是装配式建筑的初级阶段。它具有适应性强、生产工艺简单、技术成熟、效果良好、造价低等特点。砌块是比砖的尺寸大得多的砌墙材料。制作砌块的材料多样，目前各地广泛采用的材料有混凝土、加气混凝土及各种工业废料，如粉煤灰、煤矸石、炉渣、矿渣等。生产砌块应结合各地区的实际情况，因地制宜，就地取材。

砌块按其构造形式通常分为实心砌块和空心砌块，按其质量大小和尺寸大小分为三类：小型砌块（每块20kg以下）、中型砌块（每块350kg以下）、大型砌块（每块350kg以上）。小型砌块可用手工砌筑，施工技术完全与砖混结构一样。中型砌块需要用轻便的小型吊装设备加工；大型砌块则需要比较大的吊装设备。我国最常用的是小型砌块和中型砌块。无论哪种砌块，其长度和高度常以100mm为模数。其中最大长度一般不超过高度的三倍，砌块的厚度与墙身厚度相同。

砌块建筑的构造与砖混结构基本相同。一般砌块采用M5级砂浆砌筑，水平灰缝、垂直灰缝一般为15～20mm。当垂直灰缝大于30mm时，须用C20细石混凝土灌实。为增强建筑整体性，每层应设圈梁。中型砌块砌体的错缝搭接上下皮砌块搭接长度不得小于150mm。当上下皮砌块出现通缝，或者错缝距离不足150mm时，应在水平缝通缝处加钢筋网片，使之拉结成整体。建筑外墙转角和必要的内、外墙交接处设置构造柱。构造柱用空心砌块将上下孔洞对齐，于孔中配置Φ10～12mm钢筋分层插入，并用C20细石混凝土分层填实。

2.滑模建筑

滑模建筑是指用滑升模板现浇墙体的一种建筑。滑模现浇墙体的工作原理是利用墙体内的竖向钢筋做支承杆，将模板系统支承其上，用液压千斤顶系统带动模板系统沿支承杆慢慢向上滑移，边升模板边浇注混凝土墙体，直至顶层墙体后才将模板系统卸下。(www.xing528.com)

滑模建筑的主要优点是结构的整体性好，抗震能力强，机械化程度高，施工速度快，模板的数量少，且利用率高，施工时所需的场地小。但用这种方式建造房屋，操作精度要求高，墙体垂直度的偏差不能超出允许范围，否则将酿成事故。滑模建筑适用于外形简单整齐、上下壁厚相同的建筑物和构筑物，如多层和高层建筑、水塔、烟囱、筒仓等。我国深圳国际贸易中心大厦53层的主楼部分，便是采用滑模施工的。

图5-105 升板建筑

3.升板升层建筑

升板升层建筑是指先立柱子，然后在地坪上浇筑楼板、屋面板，通过特制的设备提升就位的一种建筑，只提升楼板的叫“升板”，在提升楼板的同时，连墙体一起提升的叫“升层”。

如图5-105所示的升板建筑。其施工顺序第一步是做基础，即在平整好的场地开挖基槽，浇筑柱基础。第二步是在基础上立柱子，大多采用预制柱。第三步是打地坪。地坪做好后，可在上面预制楼板。第四步是叠层预制楼板和屋面板，板与板之间用隔离剂隔开。第五步是逐层提升。为了避免在提升过程中柱子失去稳定性而使房屋倒塌，楼屋面板不能一次提升到设计位置，而是分若干次进行，要防止上重下轻。第六步是逐层就位，即从底到顶逐层将楼板和屋面板分别固定在各自的设计位置上，直至最后全部就位。

升板建筑的优越性很明显。由于是在建筑物的地坪上叠层预制楼板，不需要底模，可以大大节约模板；把许多高空作业转移到地面上进行，可以提高效率，加快进度；预制楼板是在建筑物本身平面范围内进行，不需要占用太多的施工场地。因此，升板建筑主要适用于隔墙少、楼面荷载大的多层建筑，如商场、书库、车库和其他仓储建筑，特别适合于施工场地狭小的地段建造房屋。

4.盒子建筑

盒子建筑是指在工厂预制成整间的空间盒子结构，运到工地进行组装的建筑（图5-106）。一般在工厂不但完成盒子的结构部分和维护部分，而且内部的装修也在工厂做好，甚至连家具、地毯、窗帘等也已布置好，只要安装完成，接通管线，即可交付使用。

图5-106 某盒子建筑及组合过程

盒子建筑的主要优点在于：施工速度快，生产效率高；装配化程度高，修建的大部分工作，包括水、暖、电、卫等设备安装和房屋装修等都移到工厂完成，施工现场只余下构件吊装、节点处理，接通管线就能使用；混凝土盒子构件是一种空间薄壁结构，自重很轻，与砖混建筑相比，可减轻结构自重的一半以上。

盒子建筑是装配化程度最高的一种形式。目前，影响盒子建筑推广使用的主要原因是建造盒子构件的预制厂投资过大。

课堂提问

1.什么是建筑工业化？

2.简述大板建筑、砌块建筑、大模板建筑、滑模建筑、升板建筑、盒子建筑的特点。

拓展阅读

模块化建筑之盒子建筑

盒子建筑是指用工厂化生产的盒子状构件组合而成的全装配式建筑。这种盒子内一切设备、管线、装修、固定家具均已做好，外立面装修也可以完成。将这些箱形的整体构件运至施工现场，就像“搭建积木”一样拼装在一起，或与其他预制构件及现制构件相结合建成房屋。形象地说，在盒子结构建筑中一个“房间”类似于传统建筑中的砌块，在工厂预制以后，运抵现场进行垒砌施工，只不过这种“盒子式的房间”不再仅是一种建筑材料，而是一种空间模块。现场仅需要完成盒子就位，构件之间的连接，管线连接等总体工序。

盒子建筑是一种新型房屋建筑结构形式。这种构件由顶板、底板和四面墙板组成，是六面体形（也有做成五面和四面体的），因它的外形很与盒子相似，故称“盒子构件”。这种盒子构件，只需要在工厂成批生产一些六面、五面或四面的形体，一个房间大小为空间标准的盒子构件，在现场将其交错叠砌组合起来，再统一连接水、暖、电等管线，就能建成单层、多层或高层房屋建筑。

作为一种独特的建筑结构形式，用工厂预制的盒子状立体构件运到施工现场组装成的房屋，早在20世纪50年代的瑞士就形成盒子建筑结构体系。在1967年加拿大蒙特利尔市建成了一个由354个盒子构件组成的，其中包含了商店等公共设施在内的综合性居住体。这座名为“Habitat 67”（67号栖息地）的钢筋混凝土盒子建筑充分发挥了“盒子”作为一种结构形式和建筑造型手段的作用，创造出了前所未有的建筑形象。

图5-107 “Habitat67”盒子建筑

67号栖息地由建筑师穆时·萨夫迪（Moshe Safdie）于1967年所设计建造的，也是当时1967年蒙特利尔世界博览会的主题之一。

1973年在匈牙利举行了盒子建筑的国际讨论会，20世纪70年代中期有较大的发展，现已有20余国建成不同类型的盒子构件房屋，其中以居住房屋为多，也有少量公共建筑和工业建筑。盒子构件房屋在美国是从活动房屋演变而成的，但在大多数国家则从装配式建筑发展而来。起初采用木或钢制的为多，现在大多采用钢筋混凝土的盒子构件，也有的是采用铝合金、塑料或用玻璃纤维增强的塑料制成。罗马尼亚和苏联建造的钢筋混凝土盒子构件房屋能安全地承受七八度的地震荷载。中国于1979—1980年起在青岛、南通、北京开始少量不同类别的试点工程。

目前，世界上已有30多个国家修建了盒子构件房屋，生产盒子构件较多的国家也有20多个。盒子构件的使用范围也由低层发展到多层乃至高层。有的国家已建到15层或20层以上。加拿大有规模庞大的盒子构件综合体，俄罗斯甚至出现了盒子构件建筑小区，并逐渐由城市推广到了农村。我国自1979年起，在青岛、南通、北京等地，陆续试建了几栋盒子构件房屋。总建筑面积1634.8平方米，1982年至今又新建盒子构件住宅楼约15000平方米。青岛也用钢筋混凝土杯形构件建造了一栋住宅楼，并已试制钢筋混凝土隧道形盒子构件。现已建成的北京丽都饭店属于轻型盒子构件建筑，第一期工程共用引进的钢构架轻型盒子构件500多个。

（文章来源：建筑畅言网）

知识巩固

一、选择题

1.有关基础埋深的叙述正确的是（）。

A.由室外的设计地面到基础底面的距离

B.由室外的设计地面到基础垫层底面的距离

C.由室内的设计地面到基础底面的距离

D.由室内的设计地面到基础垫层底面的距离

2.在墙体设计中，其自身重量由楼板或梁来承担的墙为（）。

A.窗间墙 B.承重墙 C.横墙 D.隔墙

3.下列有关门的叙述，哪一个正确？（ ）。

A.旋转门可作为消防疏散出入口 B.弹簧门适用于托儿所

C.推拉门具有不易变形的特点 D.弹簧门可作为防火门

4.下列有关地基的描述，正确的是（）。

A.是建筑物的组成构件 B.不是建筑物的组成构件

C.是墙的连续部分 D.砖基础

5.屋顶的坡度形成中材料找坡是指（ ）找坡。

A.利用预制板的搁置 B.选用轻质材料找坡

C.利用油毡的厚度 D.利用结构层

6.基础埋深不得过小，一般不小于（）。

A.300mm B.200mm C.500mm D.400mm

7.下面既是承重构件，又是围护构件的是（）。

A.墙、屋顶 B.基础、楼板

C.屋顶、基础 D.门窗、墙

8.下列关于圈梁，错误的是（ ）。

A.一般情况下，圈梁必须封闭 B.过梁可兼做圈梁

C.圈梁可兼做过梁 D.当遇有门窗洞口时，需设附加圈梁

9.屋顶设计最核心的要求是（）。

A.美观 B.承重 C.防水 D.保温

10.单层厂房采用骨架承重结构时，不起承重作用的构件是（）。

A.柱 B.梁 C.屋架 D.墙

二、填空题

1.钢筋混凝土楼板按施工方式不同分为__________、__________和装配整体式钢筋混凝土楼板三种。

2.加固墙体的措施有__________、__________、__________、__________等。

3.楼梯主要由__________、__________和__________部分组成。

4.地下室防潮层分为__________防潮层和__________防潮层。

5.楼板层由__________、__________、__________和附加层组成。

6.现浇混凝土楼梯的结构形式有__________和__________。

7.台阶由__________和__________组成。

8.平屋顶排水坡度可通过__________、__________两种方法形成。

9.窗的作用是__________和__________。

10.外墙与室外地坪接触的部分叫__________。

三、简答题

1.影响基础埋深的因素主要有哪些方面？

2.一般在什么情况下应设置附加圈梁？具体的设置原则是什么？

3.楼板层由哪些部分组成？各起什么作用？

4.常见的屋顶有组织排水方案有哪几种？

5.柔性防水的防水层构造要点是什么？

6.现浇钢筋混凝土楼板有哪几种结构类型？每种类型的传力方式是什么？各适用哪些情况？

7.简述抹灰类墙面构造。

8.门窗按开启方式如何分类？

9.楼梯平台宽度、栏杆扶手高度和楼梯净空高度各有什么规定？

10.墙身为什么要设置防潮层？