我们为什么要研发“空中造楼机”现浇装配式建造新技术

来源 : www.bqeot.com 发布时间 : 2016-07-25

作者介绍：董善白

技术发明人

卓越置业集团有限公司顾问

深圳协鹏建筑与工程设计有限公司资深顾问总建筑师

一、政策背景

1.《中共中央国务院关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》中提出：要争取用10年左右时间，使“装配式建筑”占新建建筑的比例达到30%。

2.积极推广绿色建筑和建材，大力发展钢结构和“装配式建筑”，提高建筑标准和质量，这是今年政府工作报告对建筑业发展提出的新要求。

3.住房和城乡建设部将推动“装配式建筑”取得突破性进展列为今年八项重点工作之一。“装配式建筑”在我国的发展正在被提升到一个前所未有的新高度。

《中国建设报》，《预制建筑网》对“装配式建筑”做出了如下解释：在工厂加工制作建筑构件和配件（如楼板、墙板、楼梯、阳台等），运输到建筑施工现场，通过可靠的连接方式在现场装配而成的建筑。主要包括预制装配式混凝土结构，钢结构，现代木结构建筑等。大力发展“装配式建筑”，是落实中央城市工作会议精神的战略举措，是推进建筑业转型发展的重要方式。

在此背景下，近三年来全国新建预制构件厂数量达到100个左右，30多个省市出台了专门指导意见和相关配套措施，不少地方更对“装配式建筑”的发展提出了明确要求，如预制率不少于15%，装配率不少于30%等，实践中等于对其他建造方式设置了准入门槛。

二、对照中国国情，这项从国外引进的“预制装配式混凝土结构”（PC），只是一种建造方式，并不是唯一的方式。

1.遍布中国一、二、三线城市的住宅大多是100米高层，不少南方城市开始出现100米以上的超高层。原因是建设用地资源稀缺，楼面地价高企。

2.沿住宅开间、进深方向布置的墙梁等截面抗震墙（剪力墙）结构体系，适合住宅使用功能要求，适应中国大城市以高层住宅为主的市

场现状，极具中国特色。这种结构体系，用现浇方式而不是预制装配方式更能充分发挥混凝土材料的独特优势，形成优良的结构整体抗震性能。

2015年10月1日实施的《装配式混凝土结构技术规程》，对地震区建筑最大限高设置为80米（因为预制构件需通过现浇连接方式才能形成结构主体整体抗震性能“等同于现浇”的概念），不能覆盖80米以上,抗震性能要求更高的，量大面广的，且具备产业化潜力的城市高层与超高层住宅。这是技术路径选择“预制装配式混凝土结构”的最大缺失。

3.“预制装配式混凝土结构”自身存在若干难以克服的障碍

1）、是需要配套新建占用大量用地的预制构件厂，构件需要蒸汽养护，能源选择也是难题。这种工艺生产方式难以应对经济运行上下行周期变化，产能不足与产能过剩同时并存。

2）、是预制构件生产环节不像铁路轨枕、地铁隧道护壁、市政排水管那样，可以形成少规格大批量生产优势。住宅构件千变万化，本质上属于订单生产，不具备这样的优势。

3）、是构件运输、吊装环节效率低、不节能、不减排、不经济。一栋建筑数量庞大的构件现浇连接节点在构件吊装就位，现浇节点支模、拆模，钢筋套筒压力灌浆，混凝土浇筑与养护等环节仍然摆脱不掉大量现场人工作业。

4）、是上述障碍与弱点最终反映在建安成本上，就是每平方米比传统建造工法高400～500元。

以上情况说明，在混凝土材料领域，以“预制装配式混凝土结构”为主的提法，政策表述上难以令人信服。

三、科技改变建造方式，创新引领产业转型

从2008年初开始，我们在卓越置业集团主导和研发资金支持下，对“空中造楼机”现场现浇工业化智能建造技术进行了系统研发。本质上，它是一种将工厂搬到现场进行“现浇装配式建造”的一种新型工业化建造方式。可顺利对接国家现行规范与标准，并拥有完全的自主知识产权。

1.研发目标：

“空中造楼机”模拟一座现代化移动造楼工厂，应用湿租模式（设备与专业管理团队整体租赁），在项目施工现场，沿建筑高度方向，集中逐层用机械操作、程序控制手段，完成主体结构现浇与外墙保温饰面一体化板材同步施工的装配式建造。内装工序与主体建造相隔四层穿插进行，故称“空中造楼机”。

2.研发对象：

大城市80米以上量大面广，产业化潜力大的政府保障房和普通商品房（与预制装配式混凝土结构在建筑高度适用上形成体系互补），也希望能走出国门参加国际市场竞争。其他类型高层建筑，也可适用这项技术。

3.技术路径：

（标准化户型+标准化核心筒）→模块化组合成标准化住宅产品→工厂化标准钢筋网与部品→“空中造楼机”现浇建造→标准化内装→信息化管理与远程监控。相对预制装配式混凝土结构，该项技术对住宅标准化产品的个性化选择具有较高的包容度。

4.主要技术经济指标设定：

工程质量可控：建造精度毫米级，监控手段确保安全运行，不产生违规操作，电子文档有据可查。

建安成本可控：利用建筑和机械BIM技术，精准控制空中造楼机配套、运行、租赁成本，产业链部品采购成本，建筑材料成本，管理、财务、税收、利润等各项费用。大量数据案例分析，一栋750平方米、35层、100米高公寓类型住宅，空中造楼机经三次循环建造摊销，建安成本即可与当前传统建造方式的建安成本持平。

建造周期可控：一年内可完成一栋750平方米以上（或两栋组合）、35层、100米高层住宅建造（含内装），等待验收。

减少建筑垃圾排放：与传统建造工法比较，无需反复支模拆模，不需找平粉刷，从源头上消除了垃圾排放原因。

减少建筑用工：少量产业技术工人替代传统建造工法大量农民工，每台造楼机用工25人，50人管理运营团队在一个城市或一个工地同时流水管理运营两台空中造楼机。用工量约为传统工法的十分之一。

5.解决下列关键技术：

1)空中造楼机整体空间运行受力分析计算软件。

2)空中造楼机整体同步升降动态与静态误差和压力监测。

3)钢管桁架升降柱自动对接技术。

4)憎水性蜂窝状PP工程塑料模具模板开发及压注成型技术。

5)混凝土初凝强度以温度控制方式启动自动开合模装置。

6)高强、高流动性、免振捣、自密实混凝土应用与推广。

7)外墙保温饰面一体化板材与主体结构现浇同步完成建造。

8)门式起重机、双梁行车高空运行安全锁定装置。

9)空中造楼机附墙水平稳定支撑沿轨道运行瞬间自锁装置。

10)空中造楼机设置七道有人操作安全作业平台。

11)与建筑形体相配套的空中造楼机13项部件标准化配置方式。

12)研究设计如何贯穿房地产开发、建造、成本控制全过程。

6.编制企业标准：企业标准与国家现行规范和标准有效对接。

《现浇钢筋混凝土高层住宅工业化建造技术规程》、《现浇钢筋混凝土高层住宅工业化建造施工指南》、《空中造楼机技术标准》。

7.经济与社会效益预测。

这项技术有可能推动传统建筑业向以少量产业技术工人为主的机械建造业转型升级。推动建筑机械产品由单一功能型向“生产的机械化、生产的连续性、生产过程的集成化、工程高度组织化、信息管理数字化”的现代工业化建造特征方向转型，对接“中国制造2025”国家战略。促进房地产业、建筑业、金融租赁业、装备制造业、物联网技术、设计与科研等跨行业、跨部门融合，共同可持续发展。推动商业运营模式、政府监管方式转型与创新。

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