裝配式混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)展與應(yīng)用

詹小萍 葉志龍

（1重慶市設(shè)計院， 重慶 400015；2北京城建設(shè)計發(fā)展集團(tuán)股份有限公司， 重慶 401147）

0 引言

裝配式混凝土建筑與傳統(tǒng)現(xiàn)澆式建筑相比，有著節(jié)能減排、綠色環(huán)保、施工高效等突出優(yōu)勢。隨著國家提出了建筑市場的許多相關(guān)政策，鼓勵裝配式可持續(xù)建筑的發(fā)展，裝配式結(jié)構(gòu)正成為建筑行業(yè)發(fā)展的新熱點。

1 裝配式混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)展

1.1 國外裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展

歐洲是預(yù)制建筑的發(fā)源地，早在17世紀(jì)就開始了建筑工業(yè)化之路。1891年，法國在建筑中使用裝配式混凝土梁，是世界上第一個預(yù)制混凝土構(gòu)件。

二戰(zhàn)后，歐洲各國在住宅建設(shè)領(lǐng)域大力發(fā)展和推廣裝配式混凝土建筑，積累了許多相關(guān)的工程經(jīng)驗，形成了各種專用預(yù)制建筑體系和標(biāo)準(zhǔn)化的預(yù)制產(chǎn)品系列，并編制了一系列預(yù)制混凝土工程方面的標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用手冊，對推動預(yù)制混凝土在全世界的廣泛應(yīng)用起到了非常重要的作用。

美國預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土學(xué)會在研究與推廣預(yù)制建筑做了很多相關(guān)工作，包括中高層預(yù)制結(jié)構(gòu)抗震的工程應(yīng)用方面的技術(shù)研究，預(yù)制混凝土相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的完善，對預(yù)制結(jié)構(gòu)設(shè)計和工程應(yīng)用推廣提供了技術(shù)支持。

日、韓緊隨歐美步伐，在探索預(yù)制建筑的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計施工基礎(chǔ)上，結(jié)合自身要求，在預(yù)制結(jié)構(gòu)體系整體性抗震和隔震設(shè)計方面取得了突破性進(jìn)展。具有代表性成就的采用預(yù)制裝配框架結(jié)構(gòu)建成的東京塔。同時，日本的預(yù)制混凝土建筑體系構(gòu)造設(shè)計合理，部品的集成化程度很高，施工管理嚴(yán)格，體現(xiàn)了很高的綜合技術(shù)水平。

總的來說，上述國家和地區(qū)裝配式混凝土住宅的發(fā)展，大致經(jīng)歷了三個階段：第一階段是裝配式混凝土建筑形成的初步階段，重點建立裝配式混凝土建筑生產(chǎn)-建造體系；第二個階段是裝配式混凝土建筑的發(fā)展期，逐步提高住宅的質(zhì)量和性價比；第三階段是裝配式混凝土土建發(fā)展的成熟期，降低能源消耗和環(huán)境負(fù)荷，發(fā)展資源循環(huán)型住宅。

1.2 我國裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展

我國從 20 世紀(jì)五十年代從借鑒前蘇聯(lián)及東歐經(jīng)驗開始，研究裝配式混凝土建筑的設(shè)計、施工技術(shù)，推行標(biāo)準(zhǔn)化、工廠化、裝配式施工的房屋建造方式，形成了一系列裝配式混凝土建筑體系，較為典型的建筑體系有裝配式單層工業(yè)廠房建、裝配式多層框架、裝配式大板等。20世紀(jì)60～ 80年代初，裝配式混凝土建筑體系得到了快速的發(fā)展，當(dāng)時建筑抗震要求不高且建設(shè)量不大，建筑形式單一，容易采用標(biāo)準(zhǔn)化的建造方式，裝配式混凝土建筑和采用預(yù)制空心樓板的砌體建筑成為當(dāng)時兩種最主要的建筑體系。20世紀(jì)80年代末，由于裝配式建筑結(jié)構(gòu)整體性差、抗震性能差，且建筑規(guī)模急劇增長和建筑形式多樣化，裝配式混凝土建筑發(fā)展基本停滯。到20世紀(jì)90年代中期，裝配式混凝土建筑逐漸被現(xiàn)澆混凝土建筑體系取代。進(jìn)入21世紀(jì)，由于勞動力成本的日益上升，同時國家對節(jié)能環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的要求，裝配式建筑進(jìn)入發(fā)展的新階段。期間我國在大型砌塊裝配式住宅、裝配式大板、裝配整體式框架結(jié)構(gòu)、工業(yè)廠房等裝配建筑方面取得了可貴的經(jīng)驗，初步形成了符合我國情況的裝配式建筑形式。

2 裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)體系

裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)可采用部分現(xiàn)澆和部分預(yù)制相結(jié)合，也可采用全部為裝配構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式，主要包括裝配整體式混凝土框架、裝配整體式混凝土框架—剪力墻、裝配整體式混凝土剪力墻、預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土裝配整體式框架等。

（1）外墻和內(nèi)墻系統(tǒng)

預(yù)制裝配式建筑的外墻板普遍采用夾芯保溫墻板，也可采用預(yù)制混凝土外墻板。夾芯保溫墻板自重輕，保溫性能好，施工簡單快捷，但造價較高，在北方寒冷地區(qū)得到普遍應(yīng)用；預(yù)制混凝土外墻板質(zhì)量易于控制，采用外掛方式，建筑保溫隔熱效果好，安裝方便快捷，節(jié)省工期，造價較夾芯保溫墻板低，但自重較重，在南方地區(qū)普遍應(yīng)用。

預(yù)制裝配式建筑的內(nèi)隔墻普遍采用板材隔墻，主要產(chǎn)品有灰渣混凝土空心板、石膏空心條板、珍珠巖輕質(zhì)復(fù)合隔墻板、混凝土夾芯隔墻板等。目前應(yīng)用較為普遍的是灰渣混凝土空心板，具有輕質(zhì)、防火、防潮、抗壓、抗震、隔音、單點吊掛力高，環(huán)保、節(jié)能、低碳等優(yōu)點。石膏空心條板適用于一般框架住宅內(nèi)非承重隔斷墻體，具有重量輕，強度較高，隔熱隔音等性能，但由于石膏空心條板單點吊掛力較低，應(yīng)用存在一定限制。珍珠巖輕質(zhì)隔墻復(fù)合板具有輕質(zhì)、高強度、墻壁薄、防水防火、保溫隔熱、施工方便、耐久性好、工程造價低等優(yōu)點，但其隔音性能一般、單點吊掛力較低。

（2）樓蓋系統(tǒng)

樓蓋系統(tǒng)主要采用裝配整體式樓蓋，主要類型有疊合平板、鋼筋桁架疊合板、預(yù)應(yīng)力疊合板。目前應(yīng)用較為普遍的是鋼筋桁架疊合板和預(yù)應(yīng)力疊合板，鋼筋桁架疊合樓板具有更高的整體性能，減少現(xiàn)場鋼筋綁扎工作，現(xiàn)場拼縫質(zhì)量好，厚度一般為50～60mm，跨度不宜大于3m。預(yù)應(yīng)力疊合板整體剛度和抗震性能好，節(jié)省模板支撐體系，材料利用充分，減少了樓板的截面尺寸，厚度一般為50～60mm，跨度可大于6m。

（3）預(yù)制梁柱系統(tǒng)

預(yù)制梁柱是預(yù)制裝配式工業(yè)與民用建筑的重要構(gòu)件之一，其特點是構(gòu)件細(xì)長，重量較大，穩(wěn)定性較差，校正和連接構(gòu)造較復(fù)雜，質(zhì)量要求較嚴(yán)。

（4）其他預(yù)制構(gòu)件

其他預(yù)制構(gòu)件是指除預(yù)制梁、板、墻和柱外的其他預(yù)制混凝土構(gòu)件，包括預(yù)制鋼筋混凝土樓梯、陽臺和空調(diào)板等。其中預(yù)制鋼筋混凝土樓梯標(biāo)準(zhǔn)化程度高，施工速度快，成型質(zhì)量好，是建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展初期重點推廣的預(yù)制構(gòu)件。

4 裝配式混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用發(fā)展思路

4.1 裝配式混凝土結(jié)構(gòu)存在的問題

4.1.1 裝配式混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用技術(shù)體系不完善

我國目前裝配式混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用較多的主要為裝配式混凝土剪力墻住宅，而裝配式混凝土框架結(jié)構(gòu)及其他結(jié)構(gòu)類型的裝配式建筑發(fā)展遲緩，其類型單一，無法支撐整個預(yù)制構(gòu)件行業(yè)穩(wěn)定持續(xù)的發(fā)展。

4.1.2 裝配式混凝土結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范支撐不夠

我國受現(xiàn)澆設(shè)計習(xí)慣的影響，嚴(yán)重限制了裝配式混凝土建筑的發(fā)展，使得相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范還停留在建筑預(yù)制裝配化發(fā)展的初期，且由于建筑預(yù)制裝配化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)缺乏基礎(chǔ)性研究和足夠的工程實踐，使得很多技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)仍處于空白，亟需補充和完善。

4.2 裝配式混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)展思路

4.2.1 統(tǒng)籌規(guī)劃，分步實施

堅持因地制宜，合理確定發(fā)展目標(biāo)，完善產(chǎn)業(yè)布局。根據(jù)技術(shù)難易程度、建筑結(jié)構(gòu)類型、建設(shè)成本因素，由易到難、由少到多，分階段、分步驟推進(jìn)。

4.2.2 政策引導(dǎo)、市場主導(dǎo)

充分發(fā)揮市場配置資源的基礎(chǔ)性作用，堅持企業(yè)在推進(jìn)建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化及建筑行業(yè)轉(zhuǎn)型升級中的市場主體地位，以市場需求為導(dǎo)向，完善市場機制。同時，注重政府政策引導(dǎo)，加大資金扶持力度，營造良好，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)快速健康發(fā)展。

4.2.3 示范引領(lǐng)、科技拉動

以政府投資的保障性住房及適合裝配式混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)體系的一批市政基礎(chǔ)設(shè)施、公共項目為突破口，開展工程示范，逐步推廣裝配式混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。增加科技投入，優(yōu)先支持建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化相關(guān)科技成果的生產(chǎn)轉(zhuǎn)化和應(yīng)用，形成科研、生產(chǎn)、施工、管理的技術(shù)應(yīng)用體系。

4.2.3 龍頭帶動，集群發(fā)展

支持現(xiàn)有材料、設(shè)計、施工企業(yè)做優(yōu)做強，培育具有設(shè)計、采購、施工、融資、運營管理能力為一體的工程總承包龍頭企業(yè)。

5 結(jié)語

裝配式建筑是我國建筑行業(yè)的一次深刻革命，是建筑行業(yè)發(fā)展的必然趨勢之一。在技術(shù)體系不斷完善、建設(shè)住宅產(chǎn)業(yè)化不斷推進(jìn)的情況下，作為設(shè)計人員應(yīng)提升創(chuàng)新性和研發(fā)能力，適應(yīng)建筑產(chǎn)業(yè)化革命的發(fā)展需求。

[1]趙中宇,鄭嬌,裝配式建筑設(shè)計要點解析[J].住宅產(chǎn)業(yè)雜志 ,2015

[2]蔣勤儉,國內(nèi)外裝配式混凝土建筑發(fā)展綜述[J].建筑技術(shù),2010

[3]于龍飛,張家春,裝配式建筑發(fā)展研究[J].低溫建筑技術(shù),2015