完成单位： 中国建筑国际集团有限公司、深圳海龙建筑制品有限公司、中建国际投资(中国)有限公司、中国建筑工程(香港)有限公司、安徽海龙建筑工业有限公司、中建国际投资（合肥）有限公司、深圳中海建筑有限公司

完 成 人： 周勇、姜绍杰、田树臣、潘树杰、黄江、杨卫东、施汉盛、刘新伟、何军、张宗军、王晓光、孙晶晶、吴晓杰、廖逸安、王健

一、立项背景

香港建筑工业化起步于20世纪70年代，通过借鉴欧美等发达国家先进的预制混凝土设计、施工、制造、管理等相关经验，香港的建筑工业化水平起点相对较高，并取得了长足的进展，但仍然存在着一些重大的科学技术难题亟待解决：

1）整个建筑工业化配套技术体系建设不完善；

2）建筑工业化系列的设计、生产、安装、验收规范、技术标准缺乏；

3）预制装配结构受力体系及构件的节点连接等关键技术研究滞后；

4）建筑工业化生产基地建设运营管理相对落后。

1998年起，课题组根据上述技术难题进行立项，开展了系列科学研究与技术攻关，取得多项突破性研究成果，形成了新型建筑工业化整体解决方案，提高了香港建筑工业化的整体技术水平，同时为内地推广建筑工业化提供技术支撑，起到很好的引领和示范作用。

二、详细科学技术内容

1.总体思路

本研究瞄准建筑工业化相关领域的国际前沿，围绕建筑工业化发展中的重大需求，课题组采取“产学研用”相结合研究模式，针对上述技术难题，通过引进、消化、吸收和独立创新研究思路，整合内外资源，聘请学术机构辅助理论研究，结合试验室研究及现场试验、工程应用等多种手段，深入探讨香港建筑工业化的技术精髓并形成了整体思路如下：

（1）组织科研、设计、开发、施工和生产单位进行联合攻关，先后进行了200余次的试验；

（2）积极开发和推广应用新工艺、新技术、新设备、新材料；

（3）理论联系实际，将研究成果应用于90余项建筑工程；

（4）技术总结与提炼，形成了香港建筑工业化成套技术，为高效利用资源、节约材料、扩大使用空间，实施绿色建筑和绿色施工提供了技术支撑。

2.关键技术

关键技术1：全预制装配式框架结构施工技术

该技术首次实现了结构构件全预制，解决了预制梁柱节点连接难题，首次采用全预制楼板，并且实现了预制与机电一体化，采用C80高强清水早强混凝土，攻克了高强混凝土配合比设计、浇筑、温度控制及色差等技术难题。采用计算机仿真预制构件的结构设计与装配过程，使得设计团队、开发商、承包商对全预制结构全过程施工有了更深入的了解，极大地加快了施工进度。

该技术实现了90%以上的预制率，达到国际领先水平。在香港应用此“全预制”方式成功建造了香港理工大学专上学院（见图1）。

图1 香港理工大学专上学院 关键技术2：预制装配整体式剪力墙结构关键技术

装配整体式剪力墙结构体系采用“预制剪力墙 + 灌浆套筒 + 叠合楼板 + 保温复合构件 + 其他预制墙体 ”的技术方案，具有很好的刚度和整体性，安全可靠，是目前抗震性能最好的结构形式之一。研发出冬期施工早强高强灌浆料，解决了预制剪力墙节点连接施工难题。主楼采用装配式预制结构，双排电动整体爬升架，外爬脚手架直接安装在预制外墙上共同吊装至施工层，一同拼装。这样既节约了时间成本，又降低了高空安装的安全风险。

该体系技术成熟可靠，已形成发明专利1项，省部级工法1项。成功应用于总建筑面积33.8万平方米的安徽合肥蜀山产业园四期项目（见图2），可有效实现60%以上的预制率，减少50%的脚手架和模板使用量，节省1/3的工期，取得了良好的经济和社会效益。

图2 安徽合肥蜀山产业园四期

关键技术3：第四代整体预制混凝土厨房和卫生间施工技术

该技术的模板体系分为内胆模板和模具外板，将内胆模板设计成为大小不一的四块，拆卸方便，也便于吊运。在工厂内整体预制并一体化装修，与主体结构同步施工，结构墙运用钢筋搭接灌浆连接方式，水平方向通过顶部预留钢筋与楼面连接，从根本上解决了卫生间现场施工工序多、渗漏水等技术难题（见图3）。研制出复杂六面体结构新型模具、防扭曲装置以及质量检测装置，解决了卫生间墙身厚度不一、六面体易扭曲变形、产品拆模困难等技术难题。该技术同时也减少了因卫生间的二次装修带来的建筑垃圾，提高了生产效率，提升了产品质量。该技术已形成发明专利1项，省部级工法1项。经鉴定技术成果达到国际先进水平，填补了行业空白。

图3 整体预制混凝土卫生间

关键技术4：GRC复合钢筋混凝土预制外墙施工技术

该技术将GRC材料与预制外墙复合而成，将外墙围护与装修一次成型，解决了传统后挂GRC装饰外墙板易开裂、易脱落、高空作业安全隐患多等技术难题。通过与科研机构合作，精心设计模具、优化物料配比，反复试验，解决了GRC预制外墙构件（见图4）着色不均、开裂、脱落等问题。该技术加快了装配式建筑施工进度，降低了后期装饰成本；建造方式更加环保、节能、经济、美观，质量更好。该技术已获得发明专利3项，国家级工法1项，填补了行业空白。

图4 GRC预制外墙

关键技术5：“反打工艺”室外装饰一体化技术

“反打工艺”室外装饰一体化技术是在工厂将外墙装饰面层与混凝土预制墙板整浇成型，即先将装饰材料铺设（喷涂）于模具上，固定后绑扎钢筋浇筑混凝土，使装饰材料和钢筋混凝土预制构件整体结合。采用“反打工艺”技术，避免了后期贴瓷砖工作，瓷砖与混凝土的连接强度更高，有效提高瓷砖平整度以及对缝精准度，生产效率约提高1/3以上。

该技术运用成熟，在香港建筑工业化项目中，瓷砖以及GRC装饰材料运用较为广泛。“反打工艺”室外装饰一体化技术同样适用于琉璃瓦（见图5）等其他装饰材料。

图5 反打工艺应用于瓷砖饰面实拍 关键技术6：预制构件节点设计及防水技术

（1）“先装法”节点及防水设计技术

该技术先施工预制外墙板，后现浇梁板受力构件，节省现浇梁或楼板侧向模板，预制构件外伸钢筋锚入上部梁或楼板，两侧锚入墙或柱中，与受力构件连接紧密，同时不传递竖向荷载和侧向剪力，从而达到柔性连接的目的。靴脚、结构企口以及防水材料组成多道止水防线，从而避免传统外墙渗水而带来的一系列问题。

（2）“后装法”节点及防水设计技术

该技术在预制柱中应预留铁板，螺杆，角铁等连接系统。当预制梁、柱安装完成后，将预制外墙预留U型螺杆与预制柱连接件装置相连，待螺母连接紧密后，后浇混凝土填充预制外墙与预制柱之间的节点；预制外墙板通过外伸的钢筋以及螺栓锚入预制梁中，同时填充无收缩水泥砂浆，从而实现各预制构件之间紧密连接为一个整体，保证全预制体系的受力节点可靠连接，同时也筑建多道防水防线。

关键技术7：大跨度高架桥梁预制构件生产测控技术

（1）“长线法”生产预制桥墩

该技术是指预制桥墩在一个长线形的底台上进行生产，每段桥墩在底台上预制生产的位置与桥墩在安装现场安装好后的位置是完全对应一致的。桥墩在底台上一段接一段地匹配预制，即前一段预制桥墩的端面是下一段桥墩的端模，前一段预制桥墩生产时出现的误差可以通过下一段桥墩及时得到调整，有效地解决了单件桥墩生产带来的测量、模具、工艺等多种外部因素误差，从根本上消除了累计误差，产品精度控制好，该技术已成功应用在香港昂船洲大桥项目（见图6）中。

图6 香港昂船洲大桥

（2）“短线法”测控技术生产预制桥面箱梁和护栏

该技术在预制工厂内设置梁段预制台座，然后将箱梁划分成若干短节段，进行空间坐标系转换后，依次在台座上固定的定型模板内浇筑完成。浇筑时，待浇梁段的两侧设相对固定的侧模，前端设固定端模，而另一端则为已浇好的匹配梁前端面，通过调整匹配箱梁的相对位置来控制待浇箱梁段的线形，并以两者之间形成的匹配接缝来确保相邻块体拼接精度。该技术已成功应用于香港后海湾干线南段（见图7）项目中。

“长线法”及“短线法”测控技术可实现大跨度高架桥梁预制构件高精度要求。通过严格的检测流程，从源头最大化减少差来源；建立了一套特有的测量塔测量技术，及时纠偏，为下一梁段的控制依据；利用空间定位程序GCP软件对测量数据进行处理,生成特定的数据库指导构件单元生产。该技术已形成省部级工法2项。

图7 香港后海湾干线南段关键技术 关键技术8：高铁隧道等工程管片制作与精度控制技术隧道管片

制作安装误差积累过多易招致隧道变形引发工程事故，该技术通过控制管片的模具精度来提高管片的精度。由于钢模具有刚度大，变形小，重复利用率等特点，该技术采用三轴联动的计算机自动数控编程技术和先进的装配工艺,对钢模的精度进行自动实时测量和自动伺服实时纠偏，从而提高管片生产模具的精度。

图8 管片隧道 关键技术9：现代化混凝土预制构件产业基地建设技术

该技术包括先进的厂区规划设计、工厂总平面设计、生产工艺流程设计、生产车间平面布置设计和建设技术。厂区规划以“绿色节能环保”为设计理念，采用了全封闭降噪隔尘厂房、全自动流水线生产、生产数字化控制、光伏太阳能供电、垃圾分类处理等国内外先进技术和理念。

该技术将车间根据总图布置要求进行设计，与其他车间、公用系统、运输系统组成有机整体，并考虑了运输、消防及其之间的关系；将各工序的设备布置与主要流程顺序相结合，将生产线路成链状排列避免交叉迂回现象。

该技术选择了最佳的生产工艺流程，正确地安排生产线内外的工序。避免回运和交叉运输。工艺设备、其他设施及电控管线系统维修方便且安全。

结合国内外生产设备和实际构件情况，联合国内相关设备厂商设计研发了楼面板、复合保温剪力墙板自动化生产线。并根据实际增产增效需求，有针对性的研发了自动构件运输平板车，双层钢筋拼装式定位边侧模板，两件起吊架，PCF翻转架，钢筋组件绑扎架，拆模顶升平台，楼板吊架，自动化成组立模等装备，获得专利30项。

图9 厂区实景 关键技术10：基于BIM的预制构件全过程管理技术以及基于RFID的预制构件全寿命周期管理技术

BIM——建筑信息模型，是一种应用于工程设计建造管理的数据化工具。在预制构件设计、生产、运输、安装等全过程中，业主、设计、监理、总包、分包、供应等多方通过预制构件各种信息参数，多渠道和多方位的协调，并不断地插入、完善、丰富相关构件信息，从而达到绿色低碳化设计、绿色施工、成本管控、方便运营维护等目的。

RFID技术应用在预制构件生产、运输、堆放及安装阶段，实现了构件在设计、生产、运输、安装及保修等全寿命周期信息读取、交流与修改，从而实现预制构件精细化管理。

BIM和RFID技术在装配式建筑全寿命周期管理中的应用，改变了以往人工出图、纸质办公的信息交流方式，解决了建筑工程管理信息孤岛问题。另外，将BIM和RFID配合应用，通过RFID采集的施工进度信息，即时地传递给BIM模型，进而在BIM模型中即时表现实际与计划的偏差，可以很好地解决施工管理中的核心问题——实时跟踪和风险控制，信息、准确丰富，传递速度快，减少人工录入信息可能造成的错误，进一步实现了预制构件的精细化管理。

三、发现、发明及创新点

1.形成了装配整体式混凝土建筑技术体系

（1）结构体系

研究出全预制装配整体式框架结构，包括全预制框架结构关键技术和预制外墙“后装法”关键技术，解决了全预制柱、梁、板、外墙连接及防水问题。研究出装配整体式剪力墙结构关键技术，解决了夹心三明治剪力墙灌浆套筒及边缘构件连接问题，而“先装法”预制外墙与现浇剪力墙结构关键技术，解决了预制外墙与现浇剪力墙结合的问题。

（2）部品体系

研发出第四代整体预制混凝土厨房和卫生间，形成了六面箱式整体预制，钢筋搭接灌浆连接，以及结构、装修一体化技术，从根本上解决了传统厨房卫生间渗漏水、结构连接和工厂化装修等技术难题；研发出GRC复合混凝土构件，形成了GRC与混凝土一次复合成型技术及防止GRC面层开裂、脱落技术，并解决了这些难题，实现了结构与高端装修的一体化；研发出“反打工艺”室外装饰一体化技术，形成了与幕墙、麻石条、琉璃瓦等反打一次成型技术，保证了结构与装饰层的牢固性。

（3）安装体系

研发出各类预制构件精准、快速安装技术，新型结构连接施工技术，外墙板接缝防水技术，以及新型七字码、斜撑、C形吊架等装置，并运用研发出的虚拟施工技术，有效提升了安装精度和效率。

2.研发出装配整体式桥梁和隧道成套技术

其中大跨度高架桥梁预制构件生产与测控技术，包括长线法桥墩施工及短线法桥面箱梁和护栏施工技术；高铁隧道等工程管片制作与精度控制技术，包括盾构管片流水线施工技术，大大提升了机械化施工水平，保证了施工精度。

3.形成了装配整体式建筑设计、制作、安装、验收成套技术标准

包括5项企业技术标准，有效提升了产品质量，并为国家推进装配式建筑提供全面的技术支撑和编制标准范本。

4、研发出现代化混凝土预制构件产业基地建设和运营管理成套技术

在基地建设方面，形成了现代化产业基地规划设计导则、双轨道高效智能化生产工艺流程，有效提高了产业基地建设水平。还建立了基于PASS的预制构件质量管理体系，形成了基于BIM的预制构件全过程管理技术以及基于RFID的预制构件全寿命周期管理技术，显著提高了产业基地的运营管理水平。

四、与当前国内外同类研究、同类技术的综合比较

1.装配整体式混凝土建筑技术体系

国内公共建筑一般为90%以下的预制率，房屋建筑一般为50%以内，而本研究成果首次形成了装配整体式混凝土建筑技术完整体系，可实现公共建筑90%以上的高预制率，房屋建筑65%以上的预制率；GRC复合混凝土构件一次成型和防开裂、防脱落技术为国际首创，首次实现了预制产品在高端住宅建筑的全覆盖，填补了行业空白。

2.装配整体式桥梁和隧道成套技术

国内桥面箱梁和桥墩制作精度一般控制在5mm左右，管片生产精度在3mm左右，本研究成果桥面箱梁和桥墩精度控制技术可控制在2mm内，管片生产精度可达1mm，高于同行业水平。

3.装配整体式建筑设计、制作、安装、验收成套技术标准

国内企业标准不完善，该研究成果形成的5项企业标准完全达到英国标准的水平，填补了行业空白。

4.现代化混凝土预制构件产业基地建设和运营管理成套技术

国内同行业基地每条生产线生产量最高为130m³/d，而本研究成果生产效率高，每条生产线高达220m³/d，高于同行业水平，且为国内首次采用PASS、BIM以及RFID全过程质量与信息化管理。

五、第三方评价、应用推广情况

1.第三方评价

通过查新、技术比较和专家鉴定，本研究成果总体达到国际先进水平，部分达到国际领先水平，有的还填补了行业空白。研究成果形成专利41项，省部级工法5项，编制企业级技术标准5项，主编地方标准2项，参编国家标准图集1项。

2.应用推广情况

本研究成果具有广泛的适用性和极高的推广价值，先后在港澳及内地的92个工程中推广应用，供应预制构件几十种，仅房屋工程总建筑面积达到1050万平方米。已完工项目不仅涵盖了香港公营房屋、私营房屋、高端别墅住宅、公共建筑等房屋建筑，还包括桥梁、隧道等土木工程，代表了香港建筑工业化整体发展水平。通过项目的实施，获得了政府部门、业主的高度评价，具有广阔的市场推广和应用前景。

六、经济效益

通过本研究成果的推广应用，累计产生直接经济效益 3.7亿港元，创汇2.2亿美元。

七、社会效益

香港建筑工业化技术将现场施工湿作业的建造模式，转变为工厂预制、现场安装的模式，整个生产过程可精细控制其产品用料和各项质量指标，且基本无废弃材料产生，满足了绿色、节能、环保了要求。据统计，通过本研究成果在工程中推广应用，减少木材用量8万立方米 、建筑废料2.2万吨、碳排放5万吨、工地噪声50%~80%。

通过本研究成果的推广应用，荣获英国施工创新与预制技术特别贡献奖、中国鲁班奖、中建青年创新创效大赛优秀成果金奖、香港工商业奖、香港环保建筑大奖等多个奖项，有效提升了中国建筑企业品牌形象，极大地增强了企业的核心竞争力，产生了显著经济效益和社会效益，为企业培养了大批专业技术人才，推动了行业的技术进步，为内地推广建筑产业化，促进传统建筑业的转型升级起到引领和示范作用。