裝配式RC結(jié)構發(fā)展現(xiàn)狀

林超

【摘 要】發(fā)展裝配式RC結(jié)構是推動我國建筑工業(yè)化進程的需要。本文介紹了國內(nèi)外裝配式RC結(jié)構的發(fā)展現(xiàn)狀，并重點介紹了外殼預制核心現(xiàn)澆裝配整體式RC結(jié)構的國內(nèi)外研究、應用現(xiàn)狀。

【關鍵詞】裝配式；裝配整體式；鋼筋混凝土結(jié)構；結(jié)構形式

我國政府在“十二五”規(guī)劃中明確提出，建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會，其中大力發(fā)展節(jié)能省地型建筑是重要的一方面。發(fā)展綠色建筑，實現(xiàn)能源的節(jié)省和與自然的協(xié)調(diào)發(fā)展，是擺在中國城市規(guī)劃和建筑者面前的重要課題。從建筑的全生命周期來看，建筑需要從設計、施工、建造、使用到最后拆除的全過程都要減少資源消耗，與環(huán)境相和諧；節(jié)能建筑的重要特征之一就是少消耗資源，設計、建造、使用均要求減少資源消耗。對結(jié)構工程師而言，結(jié)構體系的優(yōu)化、建造（施工）工法的改進及創(chuàng)新是建造節(jié)能、降耗、減排的重要環(huán)節(jié)。

1 裝配式RC結(jié)構的優(yōu)勢

目前，鋼筋混凝土（RC）結(jié)構一般采用傳統(tǒng)的整體現(xiàn)澆施工方法，該施工方法能切實保證RC結(jié)構具有較優(yōu)越的結(jié)構性能并已被工程人員所接受，但是，采用傳統(tǒng)施工工法時大量的混凝土均是現(xiàn)場澆筑，不僅存在現(xiàn)場作業(yè)量大、工期較長、工人勞動強度高、對環(huán)境影響大（如噪音、揚塵、水污染、建筑垃圾多）等缺陷，而且難以保證工程質(zhì)量。所以，發(fā)展綠色建筑、提倡綠色施工、實現(xiàn)建筑工業(yè)化是建筑節(jié)能的重要措施。

與現(xiàn)澆施工工法相比，裝配式RC結(jié)構有利于綠色施工，因為裝配式施工更能符合綠色施工的節(jié)地、節(jié)能、節(jié)材、節(jié)水和環(huán)境保護等要求，降低對環(huán)境的負面影響，包括降低噪音、防止揚塵、減少環(huán)境污染、清潔運輸、減少場地干擾、節(jié)約水、電、材料等資源和能源，遵循可持續(xù)發(fā)展的原則。而且，裝配式結(jié)構可以連續(xù)地按順序完成工程的多個或全部工序，從而減少進場的工程機械種類和數(shù)量，消除工序銜接的停閑時間，實現(xiàn)立體交叉作業(yè)，減少施工人員，從而提高工效、降低物料消耗、減少環(huán)境污染，為綠色施工提供保障。另外，裝配式結(jié)構在較大程度上減少建筑垃圾（約占城市垃圾總量的30%～40%），如廢鋼筋、廢鐵絲、廢竹木材、廢棄混凝土等。

建筑工業(yè)化是我國建筑業(yè)的發(fā)展方向。裝配式建筑的最大特點就是制造工廠化，施工速度非?？?，可在短期內(nèi)竣工；工人現(xiàn)場作業(yè)的勞動強度大幅度減少，交叉作業(yè)方便有序；房屋制造的質(zhì)量容易保證；施工時的噪音降低，物料堆放場地減少，有利于環(huán)境的保護；由于工廠化生產(chǎn)和現(xiàn)場標準裝配，使房屋建造成本降低。因此，裝配式房屋結(jié)構的許多優(yōu)點是傳統(tǒng)房屋建造方法無法比擬的，屬于綠色建筑施工。

2 裝配式RC結(jié)構在我國的研究與應用

目前，我國裝配式結(jié)構主要應用于房屋建筑[1]和橋梁結(jié)構[2]。建筑結(jié)構的裝配式結(jié)構主要有裝配式大板結(jié)構、全裝配式混凝土框架結(jié)構、裝配整體式鋼骨或鋼管混凝土框架、裝配式混凝土抗震墻、裝配式板柱結(jié)構以及預制預應力混凝土裝配整體式結(jié)構，并開展了相應的研究，較多的學者對裝配式混凝土框架結(jié)構的梁柱節(jié)點、框架進行了研究。主要的相關研究如下：同濟大學呂西林教授等對現(xiàn)澆、裝配整體式和全裝配式框架進行了對比試驗研究，探討其異同點和注意事項；北京工業(yè)大學李振寶教授等對“干”連接的裝配式混凝土結(jié)構以及混合連接裝配式框架中內(nèi)節(jié)點的抗震性能進行了研究，研究表明該結(jié)構形式具有較好的抗震性能，可應用于抗震區(qū)；合肥工業(yè)大學柳炳康教授對預壓裝配式預應力框架結(jié)構的節(jié)點和框架進行了試驗研究和理論分析，探討了其抗震性能和破壞特性；南京大地建設集團劉亞非等人對預制預應力混凝土裝配整體式結(jié)構（即世構體系，SCOPE）進行了研究并制定了江蘇省地方規(guī)程，已有近百萬平米的工程應用。然而，裝配式結(jié)構的節(jié)點連接可靠性相對較差，在地震區(qū)的使用受到一定限制；“干式”連接和混和連接裝配RC結(jié)構的整體性和抗震性能還提高的余地。基于上述研究，近年國家自然科學基金對預壓裝配式混凝土結(jié)構、預應力裝配混凝土結(jié)構減振技術研究進行了立項。

3 裝配式RC結(jié)構在國外的研究與應用

裝配整體式結(jié)構在日本、美國、加拿大、德國等國發(fā)展較早，開展了許多裝配式、半裝配式RC結(jié)構的研究工作，建立了較完整的設計規(guī)范和規(guī)程。在美國和加拿大，裝配式主要用于鋼結(jié)構系統(tǒng)、墻體系統(tǒng)、屋面系統(tǒng)、門窗及附屬配件，同時對裝配式混凝土結(jié)構中的摩擦耗能技術進行了研究。日本的裝配式結(jié)構發(fā)展較快且處于領先的地位，主要裝配式RC結(jié)構有以下幾類：預壓裝配式混凝土結(jié)構、裝配整體式混凝土結(jié)構、采用預制側(cè)板的裝配整體式結(jié)構、外殼預制核心現(xiàn)澆裝配整體式RC結(jié)構。在20世紀90年代，日本對預壓裝配式混凝土結(jié)構進行了研究并編制了相應的設計規(guī)范，已應用于橫濱競技場和20余棟建筑中，建筑面積218700m2，僅用200工日建成。近年，日本對后兩種裝配式結(jié)構進行了試驗研究，預制混凝土外殼既作為模板，也作為結(jié)構的一部分與核心現(xiàn)澆混凝土共同參加工作；預制混凝土外殼在工廠預制，箍筋和部分主筋澆筑在外殼內(nèi)，現(xiàn)場進行吊裝、定位并配置梁、柱主筋后，澆筑核心區(qū)混凝土以及樓板面層。該結(jié)構體系能夠節(jié)約大量模板及工作量、實現(xiàn)建筑工業(yè)化、縮短工期提高建造效率；同時減少現(xiàn)場澆筑量，降低噪音和有利于環(huán)境保護。牧田敏郎、小柳光生和杉木訓詳?shù)葘W者對外殼預制核心現(xiàn)澆裝配整體式RC梁、柱及裝配式梁柱節(jié)點進行了試驗研究?；谏鲜鲅芯砍晒?，采用該結(jié)構體系建造多座多高層建筑：2001年建32層東京板橋高層住宅，2002年建北海道札榥大樓，2003年建40層北海道札幌琴似站口大樓，2004年建43層廣島市Apan大樓。

4 外殼預制核心現(xiàn)澆裝配整體式RC結(jié)構體系介紹

外殼預制核心現(xiàn)澆裝配整體式RC結(jié)構體系，樓板采用大型疊合板，RC梁、柱構件的混凝土保護層連同箍筋預制（稱為預制外殼，壁厚約40mm-60mm）、外殼吊裝定位并配置主筋和節(jié)點處理后，澆筑梁、柱核心區(qū)及板面混凝土形成裝配整體式RC結(jié)構。預制外殼可在工廠或工作臺上集中預制。預制外殼和樓面大板既作為施工模板也作為結(jié)構的一部分。

與目前我國現(xiàn)有的裝配式結(jié)構體系相比，外殼預制核心現(xiàn)澆裝配整體式RC結(jié)構體系具有新的特點：（1）不需要特殊的施工技術，如預應力技術等；（2）不需要特殊的施工設備，預制外殼重量較小，現(xiàn)有的吊裝設備完全能滿足該結(jié)構體系的施工需要；（3）該結(jié)構體系的構件具有與現(xiàn)澆混凝土構件相同的整體性和抗震性能[3-6]，能夠克服我國現(xiàn)有部分裝配式結(jié)構整體性、抗震性能不夠優(yōu)越的缺陷；（4）該結(jié)構體系完全可以采用與現(xiàn)澆RC結(jié)構相同的設計方法和軟件，容易為廣泛設計人員所接受。

根據(jù)已有的研究成果以及國外實際工程的應用情況，外殼預制核心現(xiàn)澆裝配整體式RC結(jié)構既具有現(xiàn)有裝配RC結(jié)構的優(yōu)點，又具有優(yōu)越的結(jié)構性能，所以，該新型RC結(jié)構體系應該成為今后我國發(fā)展建筑工業(yè)化的優(yōu)選方案之一。但是，我國尚缺少對該類RC結(jié)構體系的系統(tǒng)研究，更沒有工程應用實例。所以，本文建議應根據(jù)我國的國情和建筑材料、設計規(guī)范的特點，開展該結(jié)構體系的預制外殼及其結(jié)構和構件的設計與制作工藝、施工工法、結(jié)構性能的研究，通過試驗研究和理論分析，把握該新型混凝土結(jié)構的結(jié)構性能，建立結(jié)構分析方法和計算理論，提出合理的設計方法，并進行工程試點，最后制定相應的設計、施工技術標準，推動我國建筑技術的發(fā)展和建筑工業(yè)化進程。

5 結(jié)束語

為了貫徹國家“節(jié)能減排”政策，順應建筑標準化、工業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展趨勢，發(fā)展我國裝配式結(jié)構，有必要借鑒國外先進技術，并考慮到我國建筑工程的現(xiàn)狀、建筑材料特點以及我國現(xiàn)有設計規(guī)范，進行結(jié)構體系、建造工法的創(chuàng)新，通過改進開發(fā)、試驗研究和理論分析，提出適合我國現(xiàn)狀、合理的計算結(jié)論、設計方法和施工工法。

【參考文獻】

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[責任編輯：曹明明]