試析預制裝配式混凝土（PC）技術(shù)在民用建筑中的應用

何健成

（江門市新匯建設工程質(zhì)量檢測站有限公司，廣東江門 529100）

0 引言

預制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)是以預制構(gòu)件作為主要的受力構(gòu)件，通過“裝配”的方式連接而成，是一種混凝土結(jié)構(gòu)。業(yè)內(nèi)人士認為，裝配式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是我國建筑結(jié)構(gòu)未來發(fā)展的重要發(fā)展方向，對我國建筑工業(yè)化的發(fā)展十分有利，能夠大幅提高生產(chǎn)效率、節(jié)約能源，且建筑工程質(zhì)量有所保證。有關(guān)資料顯示，裝配式結(jié)構(gòu)能夠按照既定順序，連續(xù)完成多個工序，可有效減少施工現(xiàn)場進駐的工程機械種類和數(shù)量，建筑垃圾減少量超過30%，環(huán)保性極高。

1 預制裝配式混凝土技術(shù)的應用形態(tài)

1.1 預制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的特性及優(yōu)缺點

預制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)是相對于當前主流的“現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)”而言的一種新型建筑工程施工技術(shù)[1]。簡單而言，在工廠提前預制好“拼裝”成房屋建筑的各個構(gòu)件，包含房梁、墻板、支撐柱、墻體等。將這些構(gòu)件運輸至工程所在地之后，通過以吊裝為主的施工方式，將各個構(gòu)件組裝成完成的框架，像搭積木一樣完成房屋建筑的修建。與現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)相比，預制裝配式混凝土的優(yōu)勢體現(xiàn)在諸多方面：①安全性。對很多建筑工人來說，無論是構(gòu)件預制工廠還是工程所在地對構(gòu)件進行安裝，所處環(huán)境的復雜程度均比現(xiàn)澆模式低，故安全系數(shù)更高；②質(zhì)量方面。建筑構(gòu)件的質(zhì)量和工藝通過機械化生產(chǎn)能得到更好的控制；③工期方面。預制件尺寸及特性的標準化能顯著加快安裝速度和建筑工程進度；④成本方面。與傳統(tǒng)現(xiàn)場制模相比，工廠里的模具可以重復循環(huán)使用，綜合成本更低；機械化生產(chǎn)對人工的需求更少，隨著人工成本的不斷升高，規(guī)?；a(chǎn)的預制件成本優(yōu)勢會愈加明顯。劣勢方面：①預制工廠需要大面積堆場以及配套設備和工具，堆存成本高；②構(gòu)件運輸階段的成本更高，運輸期間容易出現(xiàn)構(gòu)件傷損情況。而運輸方面的更高要求決定了預制裝配式混凝土施工技術(shù)在當前的應用范圍較為有限。

1.2 民用建筑中預制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)件

1.2.1 非結(jié)構(gòu)構(gòu)件——外掛式混凝土構(gòu)件

所謂非結(jié)構(gòu)構(gòu)件是指不具備承重功能，主要作用體現(xiàn)在裝飾性方面。如建筑幕墻掛板，按照結(jié)構(gòu)形式可分為依附龍骨固定式以及無需龍骨支持兩種。其中，后者對混凝土強度的要求極高，對應的成本支出也會相應提升，故以前者為主。

1.2.2 非結(jié)構(gòu)構(gòu)件——一體化墻板

一體化墻板是預制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的重要體現(xiàn)，所謂一體化體現(xiàn)在設計制作、保溫裝飾、施工三個方面。總體而言，預制裝配式混凝土技術(shù)的應用本身具有整體性，即從設計階段開始，直到施工結(jié)束，思路始終如一，不會也不可能出現(xiàn)中途臨時改變的情況。如一體化墻板的表面裝飾層、保溫材料的選擇、防水層的設計均一體形成，預制成功并從廠家運抵施工現(xiàn)場后，直接安裝完畢后便可投入使用，無須額外進行保溫防水施工。

1.2.3 結(jié)構(gòu)構(gòu)件——樓板

作為預制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的核心構(gòu)件，樓板的重要性最高，按照結(jié)構(gòu)性能以及施工方式的差異，可進行如下劃分（如圖1所示，4種預制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)樓板自左至右、自上至下分別對應后文所述）：①鋼筋桁架模板。主要特點為：樓板內(nèi)部的機構(gòu)鋼筋采用“桁架”的形式。最終效果為：鋼筋以及底面模板融合成一個整體。由于底面模板不會承受應力，故防火性能大幅度提升；②疊合樓板。同樣是一種混合式結(jié)構(gòu)的樓板，可在內(nèi)部的“現(xiàn)澆疊合層”內(nèi)水平敷設設備管線。但此類型模板還可以應用于現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)中，主要作為天然模板。故用途十分多樣；③預制預應力雙T板。此種樓板的最大跨度達到20m，一般用于大跨度建筑中，在民用建筑中的應用較少；④泡泡版。主要應用于一些民用無梁設計建筑中。一般而言，底層直接預制成型，以此為基礎，在澆筑上層的過程中，向其中混入一些塑料球。經(jīng)過精確的設計之后，建筑的物理性能均可被滿足，建筑自身重量也能夠有效降低，可有效避免自身重力過大而導致形變的發(fā)生。

圖1 四種預制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)樓板

1.2.4 結(jié)構(gòu)構(gòu)件——梁

在預制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)件筑中，梁的形式主要集中在“疊合梁”“空殼梁”兩個方面。但無論選擇哪一種，預制梁的第一次混凝土澆筑作業(yè)都需在工廠內(nèi)完成，主要是使用特定的模具，將鋼筋和混凝土澆筑為特定的形態(tài)，并注意預留連接點。第二次澆筑作業(yè)則需在施工現(xiàn)場完成，即通過吊裝的方式，將預知的樓板吊到設計高度（位于梁之上），并澆搗梁上方的混凝土，從而將樓板和梁連接成一個整體。

1.2.5 結(jié)構(gòu)構(gòu)件——剪力墻

由于預制裝配式混凝土的墻板在運抵施工現(xiàn)場之前便已經(jīng)完成了澆筑和養(yǎng)護作業(yè)，故運抵施工現(xiàn)場之后，可直接進行固定安裝、節(jié)點現(xiàn)澆等作業(yè)，能夠大幅度縮短施工時間。如圖2所示，自左至右分別對應三明治墻、單面預制板墻、全預制剪力墻三種形態(tài)。

圖2 三種預制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)剪力墻

2 預制裝配式混凝土技術(shù)在民用住宅中的實踐應用

2.1 某民用住宅小區(qū)工程概況

某民用住宅小區(qū)位于我國南方某市，總建筑面積達到11.58萬m2，地下設有兩層停車場和地下室，總建筑面積4.19萬m2。擬在該小區(qū)中建設2棟7層高、2棟9層高、5棟13層高、2棟15層高民用住宅建筑，此外還有配電房1棟（1層高）。擬采用預制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)。據(jù)統(tǒng)計，尺寸最大的構(gòu)件為預制樓板，型號為2B-7，單重達到1.58t，該構(gòu)件的長度、寬度、厚度分別達到5520mm、1920mm、70mm。

2.2 PC技術(shù)應用要點分析

2.2.1 正式施工前的準備工作

在正式施工前，首先需要對工程整體建設方案進行多次論證。原因在于，有別于常規(guī)的現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)，預制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的絕大多數(shù)構(gòu)件都在廠家生產(chǎn)之作，故每種構(gòu)件的規(guī)格、型號、連接點位等都需十分精確，嚴禁出現(xiàn)構(gòu)件運抵施工現(xiàn)場后發(fā)現(xiàn)無法運用的情況。

2.2.2 裝配式構(gòu)件的預制生產(chǎn)及運輸

由于本工程作業(yè)強度大、使用構(gòu)件數(shù)量較多，為防止出現(xiàn)結(jié)構(gòu)沖突情況，在預制構(gòu)件時，需借助BIM技術(shù)，對各個構(gòu)件的型號參數(shù)、連接點等進行動態(tài)模擬。從生產(chǎn)到運抵施工現(xiàn)場的整個過程都需小心謹慎，具體的方式為：①垂直吊裝運輸。每一個構(gòu)件的轉(zhuǎn)移過程均應借助塔吊、起重機等設備，將構(gòu)件垂直吊到空中之后，在無碰觸的情況下轉(zhuǎn)移到車輛、空地中（落下時同樣需要保持垂直）。此外，若條件允許，還可在構(gòu)件存放處提前布置橡膠墊，以減輕磨損；②由于本工程使用了很多重型構(gòu)件，故施工場地車輛進出門的最小寬度應該達到8m以上，所有臨時車輛行進道路的寬度需要控制在5m以上[2]。

2.2.3 預制樓梯構(gòu)件的吊裝作業(yè)

在起吊預制樓梯構(gòu)件的過程中，使用的塔吊型號為QTZ125（ZJ60190），用于固定及吊裝的材料均為雙股鋼絲繩。需要注意的是，在正式起吊之前，需進行試吊，高度達到0.5m即可。吊起樓梯構(gòu)件之后，技術(shù)人員需評估吊裝結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性，確認無誤后方可進行移動。而在移動期間，水平方向的速度應該維持恒定，不應出現(xiàn)任何水平加速度。待樓梯構(gòu)件運至目標區(qū)域，離落地點的高度達到30～50cm之間時，需暫時控制樓梯構(gòu)件處于懸停狀態(tài)，之后圍繞定位筋與梁結(jié)構(gòu)的中軸線進行位置確認，若偏差不超過2cm，則應依次進行粗調(diào)、細調(diào)，之后緩緩落下樓梯構(gòu)件，并進行灌漿加固。

2.2.4 疊合板的吊裝作業(yè)

樓梯構(gòu)件吊裝作業(yè)完成之后，便需開始疊合板吊裝作業(yè)。吊裝點的選擇為板的四個角落。需注意，四個起吊點與疊合板邊緣之間的距離應該控制在疊合板長度的20%之內(nèi)，否則起吊安全性無法保證[3]。與吊裝樓梯構(gòu)件相同，疊合板同樣需要試吊，保持穩(wěn)定后垂直升起，平穩(wěn)橫移，垂直下降，最后完成混凝土灌注加固。

3 結(jié)語

籠統(tǒng)而言，預制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的建筑在一定程度上與“搭積木”的原理相同，即構(gòu)成房屋建筑結(jié)構(gòu)框架的多個構(gòu)件提前從構(gòu)件工廠批量生產(chǎn)，運送至施工現(xiàn)場后，按照既定的圖紙完成拼接，并在特定之處澆灌混凝土，完成對結(jié)構(gòu)框架的固定。此種建筑具備較強的環(huán)保性和經(jīng)濟性，建筑質(zhì)量可得到保證，在未來必將成為我國建筑工程領域的常規(guī)技術(shù)。