广州亚运城A1地块项目部 528203
提要：预制混凝土在国外已有比较成功的应用经验，应用比较成熟，符合环境保护、建筑节能、墙体革新等方面的要求，且通过工厂化制作，可达到节约材料和劳动力，提高施工功效，缩短施工现场周期，提高建筑工程质量，减少建筑垃圾，粉尘排放的效果。
关键词：预制混凝土结构；装配式；应用 ；发展
引言：预制混凝土技术在国外已有比较成功的应用经验，技术应用比较成熟，符合环境保护、建筑节能、墙体革新等方面的要求，且通过工厂化制作，可达到节约材料和劳动力，提高施工功效，缩短施工现场周期，提高建筑工程质量，减少建筑垃圾，粉尘排放的效果。
一、预制混凝土技术的特点
预制混凝土技术可以说是现代工业化的建筑生产方式。预制混凝土结构的施工大体上可分为两个部分：第一部分是在预制工厂生产预制构件，第二部分是预制构件运送到工地上进行现场安装。预制混凝土结构具有如下特点：
（1）工业化生产，工业化劳动生产效率高、构件的定型和标准化有利于机械化生产，而且按标准严格检验出厂产品，质量保证率高。
（2）施工方便，模板和现场浇混凝土作业很少，预制楼板无需支撑，叠合楼板模板很少。
（3）建造速度快，对周围生活工作影响小。
（4）预制构件表面平整、外观好、尺寸准确、并且能将保温、隔热、水电管线布置等多方面功能要求结合起来，有良好的技术经济效益。
（5）预制结构工期短，投资回收快。由于减少了现浇结构的支模、拆模和混凝土养护等时间，施工速度大大加快。
二、预制装配式混凝土结构体系
2.1 结构体系分类
我国20世纪七、八十年代采用的预制装配式混凝土结构主要是装配式大板住宅体系，以及预制圆孔板、大型屋面板、槽形板等预制构件的应用。由于在构件生产、安装施工及结构受力模型、构件连接方式等方面存在的问题，这些结构在抗震安全性、建筑物理性能、建筑功能等方面不同程度地存在着一些问题，在20世纪90年代已经逐渐地被淘汰。目前所发展的预制装配式混凝土结构，应该是完全满足现行国家标准（包括抗震规范）的要求，甚至比现浇结构具有更好的安全性、适用性和耐久性的结构体系。从国内外的研究和应用经验来看，可采用预制装配式框架结构、预制装配式剪力墙结构、预制装配式框架-现浇剪力墙（核心筒）结构体系。结构中承重构件可以全部为预制构件或者预制与现浇构件相结合。其中，预制装配式剪力墙结构可以分为全预制剪力墙结构、部分预制剪力墙结构和适当降低结构性能要求的多层剪力墙结构（以下简称为预制装配式大板结构）。
预制装配式框架结构及预制装配式框架-现浇剪力墙（核心筒）结构中的框架，梁、柱全部采用预制构件，承重构件之间的节点、拼缝连接均按照等同现浇结构要求进行设计和施工。该结构体系具有和现浇结构等同的性能，结构的适用高度、抗震等级与设计方法与现浇结构基本相同。预制装配式框架结构可以结合预制外挂墙板应用，实现主要结构接近100%的预制化率，尽量减少现场的湿作业。
全预制剪力墙结构指全部剪力墙采用预制构件拼装装配。预制墙体之间的拼缝基本等同于现浇结构或者略低于现浇结构，需要通过设计计算满足拼缝的承载力、变形要求，并在整体结构分析中考虑拼缝的影响。该结构体系的预制化率高，但拼缝的连接构造比较复杂、施工难度较大，难以保证完全等同于现浇剪力墙结构，目前的研究和工程实践还不充分，在震区的推广应用还需要进一步的研究工作。
以上两种结构体系中，可以采用整块预制墙板，也可以采用预制叠合墙板；在抗震设防地区应优先采用预制叠合板。参照日本和我国上世纪的经验，结合我国城镇化及新农村建设的需求，可发展一种新型的多层预制装配剪力墙结构体系即预制装配式大板建筑体系。该结构体系主要用于高层楼的建筑，预制墙板之间的拼缝构造可不按照等同现浇要求，只连接部分钢筋，施工简单，速度快，适用于各地区大量的多层住宅建设。当然，这种结构体系尚需要进一步的研究、总结和完善。
2.2 结构布置要求
与现浇结构相比， 预制装配式结构的平面布置宜更加规则、均匀，并应具有良好的整体性。平面长宽比不宜过大， 局部突出或凹入部分的尺度也不宜过大。结构竖向布置宜规则、均匀，竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料宜自下而上逐渐减小，避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力竖向突变，承重构件宜上下对齐，结构侧向刚度宜下大上小。结构相关预制构件（柱、梁、墙、板）的划分，应遵循受力合理、连接简单、施工方便、少规格、多组合，能组装成形式多样的结构系列原则。
三、预制装配式建筑基本设计原则
1）成本控制
预制比传统的现场施工方法在成本控制上更加有效，这是因为预制概念中的成本有三个方面：材料、劳动力和时间，从理论上讲，其中任何一个方面减少，成本也降低了，但这并不意味着预制减少了整个项目的预算。材料也是一个控制成本很重要的因素。在传统的施工现场很难精确的计算出需要多少材料，所以常常会订购过量的材料以确保工程用量。这样往往就会产生浪费，无谓的增加成本。而在预制建筑项目，可以通过前期设计对材料用量做出准确判断，从而有针对性的进行采购。
2）进度安排
可以说预制装配式建筑最大的优点是缩短了现场施工的工期。预制装配式建筑的项目能够节省时间源自工厂制造和现场施工可以同时进行。在建筑工程中很少使用预制基础，因此现场在建造基础的同时工厂加工生产结构、构造构件以及服务系统和室内集成模块。
3）质量控制
质量的定义是双重的：不仅仅是生产质量和设计质量，往往更依赖于建筑师的工作质量。为了能够使建筑的预制取得成功，以上两点都必须要考虑周全。这些原则看上去是对立的。只要生产质量提高，建筑就会变得更加标准化、平淡无奇，而高质量的设计就会不可避免的地表明了生产效率的匮乏。
4）人性化工作
依靠着空调以及干燥的室内环境，工人的安全系数有所提高。现场施工不仅要求工人需要面对暴露在恶劣天气条件下、处在道路两侧比较危险的位置、面对有危险的突出物等，还可能需要工人们长途跋涉。而预制能给提供一个短途通勤的机会，这就减少了成本也降低了工人们在长时间工作之后因为疲劳而导致他们在往返于工地和家中的路上发生危险的几率。
四、预制装配式建筑的优势
1）设计多样化
目前，住宅设计和住房要求严重脱节，承重墙多、开间小、分隔死、房间的空间无法灵活分割。而装配式房屋则采用大开间，用户根据需要可灵活地利用组合式墙体分割成“随心所欲”的空间环境。
2）功能现代化
传统的建筑能源利用率很低。装配式建筑的地面、屋顶、墙体、门窗框架等都采用各种新型保温、隔热材料，房屋采用新型的供热、制冷技术，如太阳能的储存和利用；工厂化的建筑构件精确度高，可以提高墙体和门窗的密封功能。
3）制造工厂化
智能化的住宅应该无论是墙体结构材料，还是内部装饰材料都选用绿色的优质材料，而工厂化的生产正是住宅现代化的最优生产方式。如传统的建筑物要使其美丽的外表面涂料久不退色是十分困难的。但工厂化生产的建筑外墙板不但质轻、高强，而且在工厂经过模具、机构化喷涂、烘烤等工艺就可使建筑物美丽的色彩久不退色。
4）施工装配化
由于装配式建筑比传统的建筑自重减轻约一半，因此，对地基承载力的要求也随之降低，地基的施工也会简化很多。工厂预制好的建筑构件运到施工场地后，立刻可按设计要求安装施工。
5）时间最优化
预制建筑最大的优点是缩短了现场施工的时间，对工期有更高的可预测性。预制建筑的项目能够节省时间源自工厂制造和现场施工可以同时进行。在建筑工程中很少使用预制基础，因此现场在建造基础的同时工厂加工生产结构、构造构件以及服务系统和室内集成模块。
6）技术可持续化
尽管在建造过程中，使用集成构件早已经被提上了设计师和技术专家的议程，但是装配式建造理论体系中并没有和环境保护理论体系发生交叉。如今，人们已意识到建筑垃圾造成的严重环境破坏。在诸如木材加工、砌砖、粉刷和装饰的过程中的切割和原料混合工序中由于没有集成装配的过程，也会产生多余而造成浪费，这种在建造过程中产生的浪费份额巨大。
预制装配式结构体图片1
四、预制装配式混凝土结构的发展
我国多层房屋建筑采用装配式混凝土结构是比较合适的，但多层房屋在大中城市建造的越来越少，主要分布在小城市或乡村， 会面临距离预制构件生产工厂远、配套企业不易解决等问题。面对大中城市建造的越来越高的房屋建筑， 采用预制装配式混凝土结构时需要更多满足高层建筑高度、层数、使用功能、抗震设防烈度等要求的结构体系。整合设计、研究、施工、开发商、构件生产、预制成套设备供应商、专项产品供应商等各类涉及预制装配建筑的核心单位开发预制装配式混凝土结构体系是一项首要工作。
同时，我们要充分发挥叠合构件部分现浇处理的优势，增强了结构的整体性，又解决了建筑部件、暖通空调、给排水系统、电气系统等建筑和设备专业的要求，在不降低结构安全性的前提下， 优化了建筑性能和功能。将保温隔热等建筑热工要求与结构体系结合，可以从建筑整体上降低材料、能源消耗，这为预制装配式结构体系开发提供了更加广阔的途径。
五、展望
尽管目前关于预制混凝土结构的研究和应用已经在国内展开很长时间，也取得了一定的研究进展，但是在实际建筑施工的应用中，施工过程的关键技术仍不够完备以及系统化，缺乏支撑规模化应用的集成技术及技术标准，也缺乏能支持规模化生产预制混凝土构件的工厂，因此规模化推广仍受到限制，需要进一步的研究和发展。
现在国内外建筑生产领域都在关心着同样的问题：即努力提高建筑产品质量、功能与效益，建立建筑市场的良好秩序，实现可持续发展；建筑生产方式也正在进行着一场革命，即逐渐扩大预制装配式结构进行住宅的建设；工业化、标准化、集成化和信息化是装配式住宅建设的基本特征，预制装配式结构把制造业的思想引人建筑业，改变了传统的建房方式，提高了建筑效率。我国建筑科学研究院联合了其他研究部门，正在组织申报国家“十二五”科技支撑计划项目，这一项目主要是针对框架结构及剪力墙结构两种结构体系的关键技术部分进行系统的研究工作，并结合配件生产技术及安装施工工艺、技术经济政策的研究，来进行预制混凝土建筑的技术集成与示范应用。这些相关部门的研究工作的开展必然会对于预制混凝土结构在我国的发展以及应用有着重大的推动作用，使建筑行业的技术向着便捷、环保、产生更多经济效益的方向迅速发展。
结束语：
以预制装配式混凝土(PC)结构为代表的住宅产业化模式，在我国还处在刚刚起步阶段，面对其他发达国家的先进技术和经验，我们还需要更多的学习及实践。对国外技术不一定全盘照搬，但也没必要从零做起，需要我们结合我国国情，制定出切实可行的相关规范条例，培养专业的技术及管理人才。
参考文献：
[1]张晓晓.装配式混凝土结构技术规程 2012.3
[2]张海 新型预制混凝土结构体系施工研究 2015.9
[3]张凯鹏.混凝土小梁空心楼板砖装配式楼板的设计与施工 2011.7
[4]李辉.施工管理技术在新型预制装配式混凝土结构施工现场中的应用 2014.8
论文作者:毛建军
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第1期
论文发表时间:2018/6/14
标签：结构论文; 建筑论文; 构件论文; 体系论文; 混凝土结构论文; 预制构件论文; 混凝土论文; 《建筑学研究前沿》2018年第1期论文;