binge 随着我国人口红利的消失和环境问题的日益严峻，装配式建筑成为建筑业的重要发展方向。传统装配式建筑在结构上主要以水平复合板为主，水平复合板本身存在桁架杆件含钢量增加、混凝土厚度增大、需多套模具施工不便等问题。另外，与竖向结构相比，水平结构预制效率较低（见表1），需要更多高成本的大规模预制才能满足预制计分项目，整体成本较高。而采用竖向预制结构技术，只需少量预制即可轻松实现计分。
表1 装配式建筑评价标准（GBT 51129-2017）
评分表主要结构截取内容
此外，竖向结构钢筋绑扎量较大，支撑模板难度较大，对竖向装配技术发展的需求更为迫切。因此，发展竖向结构是装配式建筑发展的重要趋势。但传统预制竖向结构技术在生产过程中，需要耗费大量的人力，生产不便，对位困难，施工不方便，建筑成本较高。详见图1、图2。
图1 实心墙体系统生产不便
图2：钢筋对中困难，施工不方便
在装配式围护结构的评价项目方面，传统装配式建筑往往考虑采用预制实心外板技术，但其施工成本高、施工难度大、防水措施要求高，存在较大的漏水风险，如图3所示。因此，研发一种防水性能好、施工便捷、经济高效的围护结构预制技术十分必要。
图3 外墙漏水
以上种种问题都严重制约了装配式建筑的进一步发展。为了彻底解决传统装配式建筑在竖向结构和围护技术方面的痛点，三一建筑提供了完善的整体解决方案，即竖向结构采用SPCS结构技术体系，外围护采用ALC板材及其适配的先进防水技术。这一整体解决方案一方面实现了预制竖向结构生产方便、施工便捷、用工少、模板用量少、施工成本低的优势，另一方面也实现了外围护墙体防水性能好、施工速度快、经济性好的优势。
2024年年初，三一建设承建的湖南师范大学附属星沙云谷实验学校EMPC总承包项目成功实施整体解决方案，并取得满意效果。
项目概况
湖南师范大学附属星沙云谷实验学校项目占地面积6.12万平方米，总建筑面积4.69万平方米，其中地上总建筑面积3.87万平方米（架空层），地上非总建筑面积3100平方米，地下建筑面积5100平方米。为混凝土框架结构，由1#中学教学楼及综合、2#小学教学楼、3-1#食堂、防风雨操场、3-2#实验楼、4#报告厅、5#南门、6#垃圾站、连廊、地下车库组成。项目鸟瞰图如图4所示。
图4 项目鸟瞰图
在建筑工业化应用方面，本项目采用装配式建造方式，1#中学教学楼及综合楼、2#小学教学楼、3-1#食堂、防风雨操场、3-2#实验楼、4#报告厅等均采用SPCS空腔柱预制建造体系，其外墙全部采用ALC板，应用面积达80%以上。项目装配式率达50%，体现了装配式住宅项目“建筑工业化”水平较高。1#中学教学楼SPCS预制构件及ALC板布置图如图5所示。
图5 SPCS预制构件与ALC板布置图
垂直预制结构及围护技术整体解决方案
为了更加全面细致地展现三一建筑在竖向预制结构及外围护方面的技术优势，我们将对三一建筑相应的整体解决方案进行更加深入细致的剖析。
首先，在竖向结构装配应用上，本工程采用SPCS空心柱（空心墙柱截面可为方柱或圆柱），大大减少了现场钢筋绑扎、模板支撑、脚手架搭建的工作量，空心柱的构件形式如图6所示。
（a）模型示意图
（b）现场照片
图6 空腔柱模型示意图及现场照片
空腔柱竖向连接方式采用机械套筒连接，连接步骤及方法详见图7。
（a）腔柱连接步骤示意图
（b）空腔柱连接节点现场照片
图7 空心墙柱连接方式示意图及现场照片
同时采用与SPCS技术结构体系相匹配的模具技术及安全措施，可避免外搭脚手架，节省施工成本，且仅在施工面内施工更为安全。面层作业的模具夹具及相关技术措施详见图8。
图8 框架结构工装夹具及平面内操作工艺
本项目外护墙在SPCS竖向结构技术的基础上，还采用了三一建筑自主研发的ALC生产设备，生产出高精度的ALC板材。三一建筑ALC板材除了具有常规的轻质高强、保温隔热、高防火、绿色环保、建筑节能、加工性好等优点外，还采用了ALC防水技术，实现了外护墙无水化。ALC防水施工工法详见图9。
图9 ALC防水施工方法
项目实施效果
目前，整体解决方案（竖向结构采用SPCS构件+外部围护采用ALC板材）已经在工程实践中经过了严格的论证，在质量、成本、进度等方面取得了满意的效果。
首先从品质上来说，这套整体解决方案可以实现以下三大优势：
（1）构件质量好。首先，SPCS结构构件质量好。由于SPCS构件是通过双面模压工作台生产，因此构件的平整度更好。其次，ALC板构件质量好。三一建筑ALC板构件质量优于同类竞品的主要原因有两点：一是三一自主研发的ALC智能装备，可确保板材外观质量、尺寸精度领先。二是采用自动蒸化、余热回收、横切、纵蒸等先进工艺，使板材强度和整体质量高于行业水平。
（2）SPCS构件与ALC板制作精度高，在安装精度可控的情况下，垂直度、平整度控制良好，两者接缝处理好后，可实现免抹灰或薄抹灰，实际效果如图10所示。
图10 混凝土部分与ALC墙板接缝处理效果
（3）SPCS组件与ALC板组成外墙围护结构，防水性能好。一方面，SPCS组件中部具有较大的空腔，空腔内整体浇注混凝土后，混凝土的连续性可形成良好的防水屏障。另一方面，ALC防水施工方法及多层防水材料可确保ALC板之间、ALC与PC之间的接缝具有可靠的防水性能。
其次，从建设速度上来说，这套整体解决方案可以实现以下两大优势：
（1）SPCS组件安装更快捷，平均每个组件安装只需10分钟，远快于传统实心墙体20分钟的平均安装速度。
（2）ALC安装速度快，每个班组（3-4人）每天可完成外墙30平米，内墙80平米（3-4人），远高于传统砌砖的施工效率（传统砌砖每人只能砌6平米左右）。
同样，从成本角度来看，该整体解决方案也明显优于传统方法：
（1）SPCS构件造价比传统实体墙体系每立方米至少便宜400元（详见表2），若考虑到整体工期节省及现场作业，每平方米建筑面积至少可节省50元。
表2 SPCS空心墙与传统实心墙每立方米造价比较
（地区价格差异较大，成本价仅供参考）
（2）为了满足外挡土墙和内隔墙的计分项目，很多项目往往采用人工费力、成本高的外挡土墙现浇预制实心墙技术，这种方式施工起来非常麻烦，成本也很高。三一提供的ALC防水结构在保证防水性能的同时，可以大幅降低建筑围护成本，高效完成外挡土墙和内隔墙的计分项目。外预制PC实心墙和ALC板成本详细对比见表3。
表3 PC实心墙与ALC板成本对比
（地区价格差异较大，成本价仅供参考）
（3）为进一步分析其成本优势，根据《湖南省装配式建筑评价标准》DBJ 43/T542-2022，当装配式结构为50%时，项目方案一竖向结构采用SPCS，外围护采用ALC墙板；方案二采用横向复合板，外围护采用外实墙。方案一与方案二其他因素一致。经过详细测算，我们发现方案一比方案二便宜97元/㎡。对比过程见表4。
表4 方案一与方案二成本对比
目前该方案已在数百万平米范围内实施，我们对每个项目都进行了相应的成本测算，目前采用我们的方案经济成本至少可以节省90元/平米。
目前，三一建筑装配式整体解决方案仍在不断优化，解决方案应用仍在快速拓展。大量的工程实践获得了项目人员、行业专家、政府领导的一致好评，并荣获鲁班奖、詹天佑奖、北京结构长城杯等一系列荣誉。相信在三一建筑和行业人员的共同努力下，三一建筑一定能成为世界一流的智能建造硬科技企业，真正实现“让大众建筑结构安全、高效、低碳、智能、快捷、经济”的伟大愿景，为中国乃至世界建筑业高质量发展贡献更优质的三一解决方案、更多的三一智慧、更强的三一力量！
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