来源：住宅产业2012年6月刊

作者：郭彪 日本鹿岛建设(沈阳)技术有限公司

实现PC a这种预制钢筋混凝土结构的整体装配式的建筑产业化发展，需要实现整个产业链的完整性和匹配性，即从设计开始着手，同时严格强化工厂生产质量管理，以及现场施工的高精度品质。建立健全从设计、生产、施工、检验等各个环节的一条龙化标准体系。下面将从设计，施工，构件的工厂生产，建筑拆除的角度，结合鹿岛建设的实际工程实例，将鹿岛建设在住宅建筑工业化方面实现的技术进行一个小结。

日本的住宅建筑工业化技术发展的过程

住宅建筑工业化是顺应时代发展的要求，为最大限满足人们日益提高的生活水平要求而诞生的科技发展的产物。它的发展过程，若从时代发展阶段上分，大概经历了三个时期，即二战后为重点解决房屋数量问题而施行的工业化的初级发展期，及以解决质量和性能问题为重点的过渡期，到现在以重点解决资源节约和循环利用问题的成熟期；从建筑结构体系上分为初期的剪力墙结构，逐渐发展成为框架结构、框剪结构、及框筒结构。从预制构件的使用性能上分有非承重结构的外墙预制构件，及承重结构的梁、柱预制构件。鹿岛建设作为日本建筑行业的领军人物，在1988年日本业界最早实现了柱、梁的预制构件化（图-1），并最先研制出框筒结构（图-2），该技术也经过了将近10年的漫长的社会认知期，在1999年承重性构件技术及框筒结构技术的优越性和科学性终于被社会所认知，被日本建筑界普遍采用。

设计方面

鹿岛建设在设计工作对应中有几大特点

1．规划设计地产开发团队协力体制的筑成

在用地规划阶段便引入地产开发团队，从而使用地规划的成果在满足城市设计及建筑使用要求的同时，又能最大限度实现土地的开发使用价值。

2．设计施工体制的筑成

在建筑的概念设计，初步设计时期，即与施工人员密切接触，协商将施工人员的实际经验、智慧融入设计图纸中，在设计阶段便决定施工方法，比如是否采用预制装配式工法，如采用的话，PC的结构图的制作，构件的安装方法，设备口，楼板开口的预留位置的设定，及工期表的编制等诸多事项，都要听取施工人员的建议的同时在设计阶段确定下来，从而实现设计的合理性和可行性，从而减少和避免因设计不合理而带来的施工问题，对最终保证建筑高品质及成本的降低都起到了积极的作用。

3．强化施工图的检讨

日本的设计流程分为四个阶段，即基本企划（相当于概念设计）阶段，基本设计（相当于初步设计）阶段，实施设计（相当于施工图设计）阶段，施工图设计阶段（图-3躯体图，图-4平详图）。也就是在实际施工之前，在图纸上进行一次预先施工，将建筑结构设备的整合性，结构体（柱梁）的大小，详细位置，接合部的合理性，及施工时的问题点都提前进行检讨和演练。以保证不出现错误的施工及减少不必要的浪费。如果是采用预制装配式工法的话，除了要

制作PC的结构图之外，还要制作PC的拆分图及PC的制品图。同时为检讨吊车的位置，工作半径，车辆动线等事项，假设综合图（图-5假设图）也要同时制作。

4．应对结构形式的变化以及PC化的展开

在日本，低层建筑也是剪力墙式为主流，但是高层住宅、商业、写字间等建筑在结构上不能应对未来平面空间大及更高灵活性的使用机能的要求，也为更有利于提高抗震性能的要求，因此高层住宅多采用框架结构。同时可以通过巧妙设计，实现在房间内部看不到梁柱的结构、平面。将梁柱设计在外（图-6），使得在室内看不到，也就是“out fram e”工法，外部造型设计为很现代美观的形式。另外尽可能取消内部的次梁，通过加厚楼板来取消次梁，为了能够建设更高楼层、更短工期、更高水平的结构，开发出了框筒结构形式PC A 工法。下面介绍几个。从鹿岛开始全面使用PC a工法的1999年以后的竣工项目。

1）丰玉北6丁目再开发住宅新筑工程

建筑面积：31,742m2 高度：107ｍ

本项目的工期为26个月，是梁板柱都PC化的筒中筒结构，其连接方式是在住宅内部看不到梁柱，超大空间（图-7）。采用自动升降脚手架，同时柱、梁PC化率90% 。

外周逆梁 外周短跨度梁（如图-8，图-9）。

2）Sea south blanc phare工程本项目35层372户，位于东京都港区，于2004年竣工。设计上发挥海湾地区优势，采用管梁结构自由设计方案，框筒结构体系。高层部减少柱子的数量，追求更高的居住性。（图-10）

3）虎之门住宅工程

本 项 目 也 是框筒结构，41层（H iR C 工法），工期为2003.12～2 0 0 6 .0 8 （ 图-11）

4）芝浦 CAPE TOWER

本项目是高耸在芝浦岛南端的48层建筑，于2007年竣工。双筒结构用“Y ”字连接，是一栋有1095户的大型住宅。星型外观向外伸展，同周围的护河堤混为一体，开拓出宽敞的空间，可提供丰富的生活场所（图-12）。

5）The Kitahama

建 筑 面 积 ：79626m2 ，建设在大阪市内。

结构·层数：大跨度钢筋混凝土框剪结构地上54层·地下1层。

本项目建筑高度为209.35m ，是日本第一高的钢筋混凝土结构的建筑，日本第一高的超高层公寓住宅工程周期：2006.9～2009.3（30.5个月），也就是标准层的主体周期是以3天一层的速度进行的。活用大跨度钢筋混凝土框剪结构的特征，实现了较高层高的入口大厅、空中庭园等（图-13）。

施工方面

应用装配式可以缩短建设工期。鹿岛建设已实现主体、外装工程四天一层的业绩。下面依据鹿岛的工程实例对施工流程加以介绍。

1．项目名：丰州三丁目9-2街区规划新筑工程。

用地面积13827m2 ，建筑面积127717m2 ，主要功能为住宅，1063户，（图-14）。

层数：地上48层，地下1层，女儿墙1层；

高度：最高高度约为167米，标准层层高3.3米；

工期：2006.8.21~2009.6.19，即34个月，超短施工工期。

外装：铝合金幕墙、涂装

下面请看一下某项目每天的现场施工内容：

第一天：

① 在已浇筑好的混凝土上放线，然后拆除阳台上返部分的钢制模具，同时用塔吊将外周的连层脚手架提升一层的高度。该脚手架的最大单元高度为15米，4.5层，长度约15米，总重量4.8吨，一层楼有16个单元。第N 层PC 支撑架由第N -3层通过电梯井的楼板开口，用塔吊搬运，安装在事先放线的部位，PC支撑架的水平线由雷达仪器测定调整。

② 确认已安装的混凝土柱柱脚灌浆注入口与排出口是否畅通，并在灌浆之前进行填充砂浆实验。从注浆口灌浆，确认到所有的排出口都有砂浆流出后，灌浆即结束。

③ 吊装PC 梁。为了实现四天一层的周期，制定了两个重要方针，一是尽可能提升主体结构的PC率，二是为了减少构件数量及连接部位现浇的工作量，使PC构件大型化。因此外围主梁为一个构件两跨大小，中间有一处莲藕型的现浇连接处，内部次梁为一个构件两跨大小，中间有两处莲藕型的现浇连接处。外围主梁的长度约为13米，重量约为23吨。吊装该构件的塔吊的吊装工作半径35米，吊装能力25吨。安装了PC梁之后，调整精度后，连接梁的结点部位主筋，并且滑动套筒使结点部位的钢筋连接，确定主筋的准确位置。

④ 第一天工作的最后一道工序是，将外装材料A L C 板、幕墙、玻璃等吊装到该层。

第二天：

① 将梁主筋套筒灌浆，事先要做好砂浆搅拌配料的实验，之后在注浆口注入灌浆料，当灌浆料从排出口流出时，即为灌浆料已经充满了套筒。

② 接下来是固定连接构件中预埋的前端补强钢筋，然后安装梁结点部的模板，该模板是可以一直重复使用到顶层的，表面为硬质树脂的材料。PC梁的位置确定后，在梁柱结合部注入高强度速凝砂浆。为了防止灌浆料从梁柱之间缝隙处流出，填充橡胶制的气管。在注入高强度速凝砂浆之前，与梁主筋的套筒注浆同样进行实验，实验后在中央的套筒注入灌浆料，灌浆料充满梁下端的缝隙后，填充所有的柱子主筋与套筒的空隙，所有的套筒都有灌浆料溢出后，此工序便完成了。

③ 剪刀梯与剪刀梯之间的墙都是PC化，可应对1/100的水平位移。

④ 接下来是安装楼板，一层楼约有180个楼板PC构件，吊装如此多数量的构件，活用了塔吊的起重能力，并使用特殊的工具，使得一次可以起吊三块楼板构件。本栋的外围是约11米长的大跨度构件，核心筒部位采用短跨距的预埋桁架的叠合板构件，叠合板的预制构件铺设后，吊装铺设现浇层的段差钢筋，然后是楼板配筋。

第三天：

① 安装楼板现浇层部分的模板，钢制模板效率与精度高，并且比木质模板可重复使用的次数多，总体来看其成本是更合理的。阳台上返部分为了能与楼板同时浇筑混凝土，两面设置模板，同时所有的模板都是用特殊的工具固定，更简单地安装、拆卸。

② 接下来是PC 柱的安装。PC 柱被运送来之后，根据施工图图纸确认配筋的根数、直径、材质、配置等，如果符合图纸设计的话，准备开始安装。通常柱子是在楼板混凝土浇筑后安装，但是本项目为了缩短周期，在浇筑楼板混凝土之前，进入下一个周期，即N +1层的PC 柱的安装。柱子与梁相同，为了减少构件数量以及现浇的结合部，外层采用两层高的柱子，内部用单层高的PC柱，吊装之后用工具调整精度。为了在柱脚灌浆，防止柱脚部缝隙露出灌浆，在缝隙处填充比柱子强度高的混凝土。

③ 之后进行外围窗台的安装，与其他部位的构件一样，都要经过检查后才开始吊装，本窗台部位的构件预埋了与窗户安装固定的金属件。下午楼板配筋完成后，按照施工图检验施工是否准确。

第四天：

① 从早上开始浇筑混凝土，在浇筑之前进行质量检查，本项目的梁、柱、楼板的混凝土强度各不相同，因此浇筑时也要根据强度的不同来区分。楼板的混凝土浇筑找平完成后，即一层楼的主体工程结束。本工程为4天一层的周期，分为两组，两栋楼的施工错开两天的时间，这样可以有效地利用塔吊，平衡作业，使项目高效进行。

② 本项目的外装是与外壁相同的横连层幕墙，接下来看一下各部分的外装材料。主体模板完成后，马上开始外装工程。首先用塔吊吊装转角处L型窗，然后用连层维护脚手架内侧的起吊机吊装平窗，一般部位是安装的连窗幕墙，安装幕墙的下部窗台的精度是非常重要的，接下来在幕墙框上安装玻璃，在阳台的栏杆上安装玻璃。在进行躯体工程的同时，事先搬运上来的A L C 板安装在阳台、中空板部，同时包含密封工程，这些工序与主体工程相同，4天一层的周期。

PC工厂的制作方面

鹿岛的PC化特点是不仅外墙，就连柱、梁、楼板等主要承重结构构件都事先在制作环境稳定的PC工厂制作（图-15，图-16，图-17，图-18），然后在现场组装。采用P C ——预制混凝土施工有四大优势。一是在工厂制造，提高部件的精度、部件强度的稳定等等，所以造就了高超的品质。二是主要的作业在现场进行部件的组装，减少了现场的工作量，能够缩短工期。三是因为减少了现场作业、以及高空作业，在施工上提高了安全性。四是由于没有使用木制模具等，实现了节省能源化，有利于环境。

1．从设计阶段开始合理规划、计算等，具有较高的合理性以及确保保温性、结构的抗震性。

2．节能减排，比传统施工方式可减少用水、减少建筑垃圾，降低能源与资源浪费，并且降低施工现场对周边环境的噪音污染。

3．提高建筑质量和性能，在工厂稳定的环境下进行加工生产，同时严把生产关，通过提高每个建筑部品的质量，促进整体建筑的质量的提升，消除墙体渗漏、开裂、空鼓、房间尺寸偏差等通病，延长建筑寿命。1995年的阪神大地震可以证明，2011年3.11大地震再次证明了PC a装配式建筑的高品质。并且减少施工时的高空作业，提高安全性。

4．推动建筑产业升级，通过技术进步和管理创新提高劳动生产率，减少现场高空作业以及现场湿作业，缩短工期、提高效率，便于冬季施工。不仅涵盖传统建筑、建材领域，还能带动相关产业发展，包括集成式墙体饰材，工程机械制造，房地产，物流等领域。

建筑物的拆除方面——Cut and down工法

到现在为止的高层建筑的拆除，都是将建筑物整体围起来，从最上层开始进行拆除，然后将废材搬到下面。但是，这样的方法会产生噪音以及灰尘，特别是在市区，会给周围的人带来不安和危险等诸多问题。因此，鹿岛为了对应社会的需求，开发出低噪音、低灰尘、安全、环保的拆除方法——Cut and dow n工法。鹿岛的原总部大厦拆除时第一次采用了这个工法。开发C ut and dow n工法时的中心思想就是想在拆除中高层建筑物时最大限度的降低噪音、灰尘的产生，拆除时尽可能不给周边带来不安的因素，且提高资源的再利用（图-19，图-20，图-21）。因此，推翻之前从上层开始拆除的做法，利用超级千斤顶将建筑逐渐从下方开始拆除。因为，拆除工程都是在离地面较近的地方进行，噪音和灰尘的抑制、资源分类、安全性等都得到了提高。像这种适用于高层建筑拆除、从下部开始的拆除工法是世界首创。

此工法有两个特点，一是，将超级千斤顶架设在建筑物上，把各柱子截断后，逐渐拆除建筑。另一个特点就是，在进行拆除时，为了防止万一发生大地震时，建筑物倒塌而设计的抗震剪力墙——核心墙（C oreW all）。在建筑物的中央部分设置混凝土结构，可以对抗地震发生时的横向力与扭转力，与原来的建筑物拥有相同的强度。

在鹿岛原总部大厦的拆除工程是，一层作为架设超级千斤顶层以及柱子的截断层，二层作为拆除梁和楼板等主体结构的作业层，分类后的废材分别被运走。

Cut and down的工序

1、准备工作，调节、固定好连接核心筒墙与柱子的载重传导框架，并在每根柱子下方安装超级千斤顶。

2、首先，将选定好的柱子从最下端约70cm 处切断。

3、然后，将截断的柱子构件使用搬运起重机抽出，调高超级千斤顶高度，以支撑柱子重量。

4、以此类推，采用同样的方法，按顺序对每根柱子进行“截断—支撑”的操作。

5、所有柱子截断操作完成后，调节超级千斤顶均匀下降。每下降一截大致需要15分钟。

6、重复上述操作约5次左右，一层的下降、拆除工作就算基本完成。

7、接下来可以对降下来的二层的梁和地面进行拆除作业。

一层的下降作业需要2.5天，拆除作业需要3.5天，综合起来每个工作周期约6天。拆除工作全部在建筑物内部进行，所以能够非常有效地控制粉尘、噪声对周围环境的影响。

超级千斤顶的精度、水平高度、荷重等数据，通过光纤通信传输到控制中心。在控制室中，通过超级千斤顶行程水平控制、各超级千斤顶的荷重标准系统、超过设定荷重时的定住系统等万全的体制来确保施工安全。

下降式拆除具体实施时，必须解决的难题是千斤顶下降过程中如何保持抗震性能。为了能够切断柱子，在一层的千斤顶设置层中安装千斤顶，需要将建筑物上部与地基部分分割开。因此上部的重量既与基础部分连接，又要保持建筑的稳固和抗震性。鹿岛利用抗震率，为了防止建筑物倒塌，在建筑物内部设计出了一种连接建筑地上部分和基础部分的新方案。这也是鹿岛Cut and dow n施工方法的第二个特点——核心筒墙。

核心筒墙由厚度在40cm ~90cm 的钢筋混凝土构成，每栋楼安装2处，贯通地下一层到地上三层。由于采用了核心筒墙，建筑物地上部分产生的震动力可以通过核心筒墙传递到基础部分，消除建筑物倒塌的危险性。核心筒墙与建筑物上部通过被称作“荷重传导框架”的钢梁进行连接，地上部分的力量通过此梁传导到基础部分。为了能够使由地震产生的力量切实地传导到基础部分，荷重传导框架与核心筒墙之间除千斤顶下降时以外不可以有缝隙。为此，在核心筒墙的凹槽处安装了楔子控制装置。千斤顶下降作业结束后放下楔子，使建筑上部产生的力量能够切实地传导到基础部分。

另外，当千斤顶下降过程中发生地震时，为了避免危险，引入了早期地震警报系统。在地震的晃动到达之前，千斤顶下降自动停止。

鹿岛cut and down 工法的内装材料拆除

采用传统工法拆除的内装材料，通常由建筑物内部的开口投掷到下一层，在下一层分离处理。因此，即使想要回收再利用，也存在着三个主要问题。即①被拆除的材料容易混杂在一起，不易分离；②由于短时间内大量搬出场外，使得接收方的处理跟不上；③被雨淋后难于再利用。

为此，用鹿岛cut and dow n 工法，可以配合超级千斤顶下降的工期，定量拆除内装材料，搬离现场。将被拆除的各层材料进行分类，分别保管，之后用设置在外部的工程用电梯按不同种类分别搬出。同样将石棉在各层分别捆包、堆积、保管，按照一定的周期搬出。另外，因为这些工序都是在室内进行，内装材料不会被雨淋。就这样各种材料如同工厂的生产线一样，根据拆除周期处理内装废旧材料，可有计划地将其搬出，从而大幅度地提高了回收率。传统的内装拆除方法，可以分离10种材料，再利用率约为50% ，而鹿岛的cut and dow n工法，可以分离20种材料，再利用率达到约90% 。此工法已被证明在环保、回收再利用方面有极大的优势。今后，鹿岛在原本部大厦的工程中积累的数据将被验证，在提高效率、降低成本方面力图追求更大的提升。

作者简介：郭彪 鹿岛建设(沈阳)技术咨询有限公司 副总经理

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