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装配式木结构建筑应用概述

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84

∣ 建设科技实践应用

CONSTRUCTION SCIENCE AND TECHNOLOGY2018

年10

月下

总第370

期建设科技

DOI: 10.16116/j.cnki.jskj.2018.20.010装配式木结构建筑应用概述

朱亚鼎

（加木华商务咨询(上海)有限公司，上海 201206）

[摘要]装配式木结构作为三大装配式结构体系之一，在文化、旅游、医疗、养老等“文旅康养”领域有

着良好的应用前景。本文从“组件”、“生产加工”与“运输”等五个方面，介绍了装配式木结构在加拿

大和欧洲的应用及技术要点，并结合我国现行装配式建筑相关标准，揭示了装配式木结构在某些领域具有

独特的优势。

[关键词]装配式建筑；木结构

Overview of Prefabricated Timber Construction Application

Zhu Yading

(Canada Wood China, Shanghai 201206, China)

Abstract: Prefabricated timber structure is one of the three major prefabricated structural systems, which has a

prospective future in application of culture, tourism, health care and endowment buildings. This paper introduces

the application and techniques of prefabricated timber structure in Canada and European developed countries

in terms of ‘components’, ‘manufacturing’ and ‘transportation’, etc. Combined with the code and standards of

prefabricated buildings in China, prefabricated timber structure has its unique advantages in certain fields

.

Keywords: Prefabricated building, timber structure

1

　前言

装配式木结构建筑指的是木结构构件、部品部件在

工厂预制，现场装配而成的木结构建筑。其最主要的特

点是：大量现场施工转移到工厂生产；设计、生产全流

程采用计算机辅助技术；构件、部品部件及房屋的质量

控制由工地前移至工厂；能规模化生产，并能满足严格

的质量认证管理的要求。工厂的生产效率远高于手工作

业，同时不受恶劣天气等自然环境的影响，工期更为可

控，施工装配机械化程度高，提高劳动生产效率。

装配式木结构在北美地区广泛应用于低层住宅建

筑、公共建筑等，既适用于新建建筑，也适用于既有建

筑改造。根据加拿大工厂预制房屋协会的不完全统计，

2015

年装配式木结构建筑的产值超过16

亿加元，装配式木结构房屋占新建独户式木结构住宅的15.6%

。预

制房屋工厂提供了25500

个工作岗位。在瑞典，约有

95%

的新建低层住宅采用装配式板式组件，而采用空间

模块组件的仅占5%

；在芬兰，60%

的住宅采用装配式

木结构。

2

　相关技术标准

2017

年6

月实施的《装配式木结构建筑技术标准》

中指出：现代木结构建筑的建造过程都是使用工厂按一

定规格加工制作的木材、木构件或组件，通过在施工现

场安装而构成完整的木结构建筑。因此，现代木结构建

筑都可列入装配式木结构的定义范围。

2018

年2

月实施的《装配式建筑评价标准》中指建设科技

∣

85朱亚鼎：装配式木结构建筑应用概述2018 No.20实践应用

出：装配式木结构建筑主体结构竖向构件评价项得分可

为30

分（总分50

分，最低20

分），当楼（屋）盖构

件中预制木部品部件的应用比例大于80%

时，可得20

分，当采用木骨架组合墙体作为围护墙和内隔墙时，也

可以获得相应的分值（见表1）。

评价项评价要求评价

分值最低

分值

主体

结构

（总分50）木结构竖向构件/30

20

预制木楼（屋）盖>80%20

围护墙

和内隔墙

（总分20）非承重维护墙非砌筑比例≥80%5

10围护墙与保温、隔热、

装饰一体50%≤

比例≤80%2

～5

内隔墙非砌筑比例≥50%5

内隔墙与管线、

装修一体化50%≤

比例≤80%2

～5表1

装配式建筑评分表

Table 1 Rating scales of prefabricated buildings

3

　装配式木结构的组件

（1）预制梁柱式构件与木桁架

预制梁柱构件（见图1

）与木桁架是装配式木结构

建筑中最灵活的组件，尽管它需要在现场进行二次加工。

在欧洲和日本，梁柱构件在各种结构体系中得到广泛使

用，而在北美，木桁架则更受欢迎。目前，国内的预制

构件以方木、原木和胶合木梁柱为主，一般应用于方木

原木结构和胶合木结构中。

（2）预制板式组件（墙体，楼盖、屋盖）

板式预制是通过结构分解，将整栋建筑的墙体（见

图2

）、楼面和屋面分解成不同功能的平面板块，也就

是分解成预制板式组件，并在工厂预制完成后运输到现

场吊装组合而成。预制板式组件的尺寸大小是根据整栋

建筑的平面、立面尺寸和标准化设计要求而定。常用的

预制二维板式组件的结构形式有：钉接胶合木(NLT),

正

交胶合木(CLT)

，轻型木结构墙体，轻型木搁栅楼（屋）盖。

（3）预制空间模块式组件

空间模块式组件（见图3

）一般都是三维单元，其

中包括墙、楼盖和屋盖。它是预制程度最高的组件，包

括防水保温、外饰内装和水电穿管。加拿大的模块化组件供应商能提供85%

完成度的模块化组件，并能保证

其运输半径达到800km

。

4　组件生产加工

图1

预制梁柱式构件

Fig.1 Post-beam components图2

预制板式组件Fig.2 Panel components

图3

预制空间模块式组件

Fig.3 Modular components

近几年在加拿大，预制组件得到了广泛应用。许

多制造商投资更新了生产设备，以此来顺应装配式建筑

的潮流。在欧洲，特别是德国和瑞典，装配式木结构技

术非常先进，例如瑞典的Randek Bau Techd

和德国的

Hundegger

与Weinmann

的全自动生产线（见图4

），正在世界范围内应用。

图4

全自动预制墙体生产线

Fig.4 Automatic manufacturing lines for panels

预制工厂中最常用的板式组件的生产效率最高，这

些组件一般都是工厂预制生产，施工现场组装。这就需

要特定BIM

和CAD/CAM

工具来保证墙体、楼盖和屋

盖的精确性。目前有许多CAD

软件，可以根据建造地

相应的地方规范，来进行墙体拆分。同时，深化团队也

会对原有建筑结构设计，进行一定程度地优化。所有组

件的几何、材料等信息都会输入相应的BIM

模型中，

进行模拟拼装、碰撞分析等，从而能避免设计中无法发

现的问题。预制木结构建筑的设计深化流程为：绘制施

工图→建立BIM

模型→组件拆分→模拟预拼装，并优86

∣

建设科技建设科技

总第370

期实践应用

化组件→生成加工图纸→BIM

信息导入CNC

设备(

见

图5)→组件加工生产。

图5 BIM

深化模型与加工图

Fig.5 BIM Model and processing chart

（1）预制板式组件

通常，预制板式组件（墙体）可以由手动、半自动

或全自动生产线加工完成，其成品包括：龙骨，保温防

水，覆面板，门窗等必要组件。这种预制墙体可以分为

两种，一种是开放式墙体；另一种是封闭式墙体。

开放式墙体是一种半预制的墙体，其木构架的一面

覆板在工厂预制完成并组装门窗，运输到现场进行主体

结构安装，然后填充保温材料和安装建筑设备，再完成

另一侧覆面板安装及墙体施工。出产这种墙体对生产线

投入、场地要求均较小。在加拿大，开放式墙体一般在

工地附近的临时工厂内加工生产的。而封闭式墙体在工

厂完成预制，并整合保温、

防水、门窗、建筑设备和管线，

运输到现场以后吊装构件，并完成组装，进行部分内外

装施工即可。这种墙体通常采用半自动或全自动生产线

加工完成。

（2）预制空间模块式组件

空间模块式组件作为预制程度最高的组件，其基本

生产加工工序与预制板式组件类似。由于该组件体量相

对较大，对整体精度要求较高，所以对前期深化设计的

要求相对较高。在加拿大，模块组件供应商能在15

天

内完成一栋模块屋的组件生产加工，这些加工完成的模

块式组件在安装前，需要妥善堆放，做好包装、防雨措

施，避免堆放及转运过程中组件的损坏。

5

　组件运输

预制构件在存储、运输、吊装等环节发生损坏将会

很难修复，既耽误工期又造成经济损失，因此预制构件

的储存工具与物流组织十分重要。我国预制构件物流运

输企业普遍存在着信息化程度低的问题，大多数委托专

业运输单位。放置和装运不合理，道路环境和运输安全

等问题，使运输过程中构件质量无法保障。装卸车等待

时间过长，运输车空驶率较高，信息化管理不成熟等问题导致运输成本较高，同时造成运输能耗浪费和环境污

染。国外预制构件运输通常采用“箱式”挂车。

根据欧美国家的预制墙体工程经验，预制木墙体的

运输半径一般在350

～600km

（图6

），而预制混凝土

墙板的运输半径则在200km

以内。单元预制木墙体的面

积一般在10m2

～33m2

，其最大墙体面积可达55m2

，

最长可以达到12m

（图7

）。由于预制木墙体自重约为

40kg/m2

，约为其他砌块墙体自重的1/5

，所以能提高墙体运输效率，同时对现场施工起重设备的要求较小。

图6

预制墙体面积与运输半径的关系Fig.6 Ratio of transportation range and size of wall panels

图7

预制墙体堆放与运输

Fig.7 Storage and transportation of wall panels

6

　现场安装施工

预制组件在工地现场吊装、安装需要现场各工种之

间有效的协调。当遭遇恶劣天气时，预制组件的堆放、

安装须有必要的防护措施。作为最常用的板式组件（墙

体）吊装后，应紧接着进行连接件施工，固定墙体，同

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装配式建筑在住宅建筑中的应用

装配式建筑在住宅建筑中的应用

装配式建筑在住宅建筑中的应用

作为我国国民经济的主要组成，建筑行业的发展直接影响我国的GDP总值。装配式建筑是指提前根据项目要求生产预制部件，将其运输至现场进行集中装配的一种新型建筑技术。与传统建筑技术相比，装配式建筑技术的优势更加明显。

标签：装配式建筑；住宅建筑；应用

装配式建筑的概念为由预制部品部件在工地装配而成的建筑。其重点部分为部品构件均为工厂预制，通过运输到现场进行安装。由于构件是在工厂进行加工，所以具有建造速度快、受气候条件制约小、节约劳动力以及提高建筑质量等优点。

1、装配式建筑的概念

装配式建筑是用工厂生产的预制构件在现场装配而成的建筑。装配式建筑的施工过程拥有标准化设计、工厂化生产、装配化施工、一体化装修、信息化管理、智能化应用等特点。纵观国内外装配式建筑的发展历程，按照结构体系可划分为预制装配式混凝土结构体系（PC构件）、预制木结构体系（土木、钢木、竹木等体系）、预制集装箱房屋（盒式建筑）、预制钢结构体系（型钢体系、轻钢体系）等。

2、装配式建筑在住宅建筑中的应用

2.1制作预制装配式建筑的施工图

在初步设计阶段，会根据不同专业来结合预制构件、内装部品、设施设备等设计参数采取一系列技术措施。在预制装配式建筑结构施工图设计过程中，专业不同，其预留及预埋的要求就不同，在设计中应该充分考虑到这一点。预制装配式结构的平面会显得更加均匀，整齐，会有良好一体性。平面的长宽比适中不宜过大，局部突出或凹入部分的尺度也应适中。结构的竖向分布应规则、均匀，在竖向抵抗力侧构件的截面尺寸和材料从上往下逐步增大，一面抗侧力的侧向刚度和承载力的竖向突变。承重构件应上下对齐，结构侧向的刚度也应从上到下逐步增大。并且，对于预制装配式建筑连接点应做好防火防水设计以及隔声设计。预制构件的设计单位与加工厂之间要保持一定频率的交流和沟通。建筑单位可以对项目建设的实际需求进行充分考虑，并将预制构件的尺寸和类型提供给相关设计单位。除了需要对预制构件门窗洞口和机电管线进行精确定位之外，亦要對其生产及运输过程引起足够的重视，对其施工现场涉及到在各种临时、固定设施上安装吊钩、孔的预埋预留情况进行充分考虑。

装配式建筑的分类及特点

装配式建筑的分类及特点

装配式建筑的分类及特点

装配式建筑是一种相对传统建筑方式的新兴建筑形式。它通过工厂化预制构件和装配式施工的方式，将建筑物件部分或全部在工厂内先行制作完成，然后进行运输和现场组装。相对于传统建筑的现场施工方式，装配式建筑具有许多独特的特点和优势。

一、按结构形式分类

1.轻钢结构装配式建筑：

轻钢结构装配式建筑主要采用钢材作为主要结构材料，通过冷弯成型、焊接和螺栓连接等方式加工成构件，然后再进行现场组装。这种结构形式具有重量轻、强度高、易于加工和组装等特点，广泛应用于工业厂房、商业建筑等领域。

2.钢混凝土组合结构装配式建筑：

钢混凝土组合结构装配式建筑是指将钢结构和混凝土结构相结合的一种装配式建筑形式。它通过工厂预制钢结构构件和混凝土构件，然后在施工现场进行组装和连接。这种结构形式兼具了钢结构和混凝土结构的优点，结构性能良好，适用于高层建筑、桥梁等工程。

3.木结构装配式建筑：

木结构装配式建筑主要采用木材作为主要结构材料，通过工厂化加工制作木结构构件，然后进行现场组装。木结构具有重量轻、施工速度快、环保节能等特点，适用于住宅、别墅等建筑。

二、按施工方式分类

1.面板式装配式建筑： 面板式装配式建筑是指将建筑的墙体、板材、屋面等部分进行工厂化制造，然后进行现场组装拼接成建筑结构。这种方式施工速度快、质量可控，并且可以实现节能和环保。

2.箱体式装配式建筑：

箱体式装配式建筑是指将整个建筑按照功能和结构需求进行分隔装配，并通过箱体的组装形式实现整个建筑的组装。箱体式装配式建筑可以实现高度模块化，且具有移动性和可重复使用性。

3.单体式装配式建筑：

单体式装配式建筑是指将整个建筑进行工厂化制造和现场组装，整个建筑由一个或几个单体构成，具有完整的结构和功能。这种方式适用于居住建筑、办公建筑等。

三、按功能类型分类

1.住宅装配式建筑：

住宅装配式建筑是指采用装配式建筑技术和方式建造的住宅建筑。它具有施工周期短、施工质量高、施工噪音低、环保节能等特点，可以大大缩短住宅建设的周期。

关于装配式建筑的现状应用分析和发展思考

关于装配式建筑的现状应用分析和发展思考

关于装配式建筑的现状应用分析和发展思考

摘要：装配式建筑是指在工厂预先加工好结构图纸所示的结构构件, 然后将其运输到施工现场, 在现场起吊、安装就位、节点连接形成整体的混凝土结构。预制装配式建筑结构对比现浇混凝土结构的优势在于, 结构构件可以工厂预制,

实现建筑工业化, 整体结构可以施工现场装配, 实现建筑产业化, 并且具有生产效率高、构件加工精度高、节能、环保、施工进度快、经济效益高、降低施工场地限制等优点。发展装配式建筑是建造行业的重大变革，是未来建筑业的发展趋势。

本文从装配式建筑的结构形式和国内外现状应用分析进行论述，重点提出了未来装配式建筑的发展思考和建议。

关键词：装配式建筑；现状；应用分析；发展思考

进入二十一世纪，基于国内生态环境考虑，国家提出了节能减排战略，对建筑施工行业造成大气和环境污染提出了更高的要求和规定；同时，随着我国人口红利的逐渐枯竭，劳动密集和粗放型的传统建筑施工方式日趋暴露出很多问题，并且开始逐渐制约着建筑行业的发展速度和质量，而通过工厂预制和现场组装、生产更高效、更加节约人力成本的装配式建筑重新提上了城市建设的发展议题。

近些年，随着现代工业技术水平的不断提高，提倡和推广装配式建筑逐渐成为城市建设的主流方向，而分析和研究装配式建筑的应用与发展业成为新生态形势下未来建筑业发展的重要任务。

一、装配式建筑的三种结构体系

根据建筑材料的不同属性，习惯上把装配式建筑分为三种结构体系，即木结构体系、钢结构体系和混凝土结构体系。各具特点如下： （一）木结构体系

在混凝土及钢材出现之前，木材作为最主要的建筑材料被广泛使用。与混凝土建筑和钢结构建筑相比，木结构房屋建筑具有以下特点：工艺雕凿和组合安装便捷；经过防腐处理后，耐久性强、抵抗地震能力强；具有很好的保温节能性能；施工周期短，搬运吊装方便。目前，主要用于古建筑和园林景观领域。

（二）钢结构体系

钢结构可分为轻型钢结构和重型钢结构,普通建筑主要以轻型钢结构为主。构件材料采用带有镀锌或镀铝锌金属保护层的钢板，强度高、耐腐蚀性好；全屋延用密肋柱作为主要受力体系，结构安全，防风抗震等性能优越，且自重轻、布局灵活、造型美观; 重型钢结构以大型工业厂房、高铁站顶盖、各类大型体育场馆和剧院等为主，包括高层钢结构、大跨度空间钢结构、桥梁钢结构和设备钢结构等。

《装配式建筑技术》教学大纲

《装配式建筑技术》教学大纲

- 1 - 装配式建筑概论

（一）基本信息

中文课程名称：装配式建筑概论

英文课程名称：Introduction to Prefabricated Building

课程编号：231101065

学分：2

学时：32

适用专业：土木工程、工程管理

开课系（教研部）：土木工程系

执笔：郭晓钧

审核：吕辉

（一）课程简介

在“十四五”规划中，建筑业被定位为转型升级的重点领域之一，目前发展装配式建筑是推进建筑业产业化的重要举措。随着科学技术的发展以及人们节能环保意识的逐渐提升，装配式建筑受到了极大的重视，我国逐渐发展了一些适合国情的建筑技术，并且取得了较好的效果。发展装配式建筑是建造方式的重大变革，是我国建筑业的大势所趋，是推进供给侧结构性改革和新型城镇化发展的重要举措，它有利于节约资源、减少施工污染、提升劳动生产效率和质量安全水平，有利于促进建筑业与信息化、工业化深度融合，培育新产业的新动能推动化解过剩产能。

《装配式建筑概论》是一门介绍装配式建筑的基础课程，主要包括装配式建筑材料、装配式建筑设计、装配式混凝土建筑等方面的内容。随着中国经济的不断发展和建筑业的快速发展，装配式建筑技术已成为推动建筑业转型升级的关键之一。

本课程面向广大学生和建筑行业专门人才，通过学习本课程，学生将了解装配式建筑技术的发展历程、基本知识和应用场景，本课程旨在培养学生的科学研究和实践能力，以应对现代建筑业的挑战。

（二）课程目标

装配式建筑大潮的兴起要求每一位建筑业从业者都要进行知识更新，不仅要掌握装配式建筑的知识和技能，还应当具有面向未来的创新意识与能力。建筑学科和管理学科相关专业的大学生更应当与时俱进，了解国内外装配式建筑的现状与发展趋势，掌握必备的装配式建筑知识与技能，适应新形势，莫定走向未来的基础。

通过学习装配式建筑基础知识提高学生学习效果，掌握装配式建筑技术激发学生学习兴趣，培养学生团队意识，培育学生科学精神。持续推进课程改革创新，培育和打造更多具有“两性一度”的“金课”，全面提升课程建设水平和人才培养质量。坚持高阶性、创新性和挑战度标准，贯彻“学生中心、产出导向、持续改进”理念，努力培育建设国家一流课程。