摘要：预制装配式混凝土结构作为三大典型装配式建筑形式之一，其承载力、使用寿命与传统现浇钢筋混凝土结构相当，且具有施工周期短、节能环保等优点。同现浇混凝土结构相比，施工方法和施工管理也得到大大简化；此外，其低能耗和环保友好性也体现了建筑的可持续性发展。
关键词：预制；装配式；建筑；设计
一、装配式建筑简介
装配式建筑是指在工厂中预制生产所需的结构维护构件、建筑部件、设备体系等，运输到施工现场后进行拼接安装的建筑方式。在质量控制、节能环保、施工工期及管理等方面都具有较大优势。该类建筑形式在建造过程中涉及到的关键步骤包括设计、构件制作、节点处理和现场施工等。随着建筑工业化技术的发展，装配式建筑愈发趋向标准化、模块化和通用化，建筑技术从粗放型向精细化转型，逐渐实现建筑产业化的目标。按照所采用的结构材料分，装配式建筑可分为木结构、钢结构和预制装配式混凝土结构体系。随着社会和建筑科技的发展，在原有结构的基础上不断涌现出新的建筑材料和建筑形式，实现了性能和功能的改进和突破。相较于钢结构，其耐腐蚀、耐火性等更佳。与另外2种建筑产业化形式相比，预制装配式混凝土结构更加适合于中国国情，更具有普遍推广性。
二、预制装配式建筑发展现状
1预制混凝土技术发展缓慢。
建筑技术水平落后，预制构件生产质量低，形式单一，对预制装配式结构体系和节点构造研究不足。
2、特定历史条件下对经济效益的过度追求。
为追求施工进度和经济性，使得大量预制装配式混凝土建筑的质量和功能低劣。预制混凝土建筑普遍存在隔音、隔热、保温、防水等性能差，接缝处建筑功能差，户型简单、开间小等问题；在结构方面，又有房屋结构整体性较差、连接节点脆弱、预制混凝土构件节点钢筋易锈蚀等缺点。经济、成本问题及构件运输与城市交通的矛盾，使得预制混凝土建筑在以后的推广应用中受到社会普遍的抵触，在我国的应用比例不断下降。
3、预制混凝土结构在地震中的不佳表现。唐山大地震中大量预制装配式混凝土结构的破坏，对其在地震区的推广造成了严重影响。1995年以后，国家开始重视预制装配式技术的研究，注重建筑质量和功能性，不断吸收国外先进经验，研发新的结构体系。同时政府推行一系列政策，使得我国预制装配式建筑重新步入转型期。北京、上海、深圳、沈阳等城市率先在保障房中应用预制装配式建筑形式，许多施工单位、房地产企业也都在研发创新性的预制装配式技术。
三、现行预制装配式混凝土结构的关键问题
在20世纪90年代，我国对装配式混凝土结构已有一套标准体系，涉及了当时在国内推广应用的主要装配式结构体系。但是，一方面这些标准与现行规范有一些不协调之处，例如抗震设计方面的要求；另一方面，国外在许多装配式技术方面有新的发展，需要在国内进一步的整理和吸收。另外，随着施工技术水平以及施工队伍知识水平的不断提高，使得国外一些先进的装配式技术可以在国内实现。因此，编制一套与现有发展相适应的完整的标准体系，有利于推动装配式结构的发展。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆与GB 50666—2011《混凝土结构工程施工规范》相比，JGJ 1—2014《装配式混凝土结构技术规程》更为详细地介绍了关键技术、材料和国际先进经验，比如预制构件制作过程中应用的模数化、夹心保温墙板和外挂墙板的设计方法、预制构件专用预埋件的设计方法、水平缝竖缝的钢筋连接技术、装配构件的受力性能、装配节点及整体抗震性能等，标志着我国预制装配式建筑已逐步进入规范化设计施工阶段，被誉为新型建筑工业化重新起步的里程碑。与传统现浇混凝土结构相比，预制装配式混凝土结构在结构体系、构件的设计生产、节点处理、现场施工等方面应用的技术均有不同。
1 结构体系
从20世纪的大板建筑到现在种类多样的结构体系，从只有非受力构件的预制到受力构件的预制，预制装配式建筑不论是力学性能还是使用功能都有了显著的提升。现阶段的预制混凝土结构有3种主要的结构技术体系：预制装配式混凝土框架结构体系、预制装配式混凝土剪力墙结构体系以及预制装配式混凝土框架-剪力墙结构体系。表1从主要构件、节点连接、传力部位、适用范围和体系特点等几个方面对预制装配式混凝土框架结构体系和剪力墙结构体系进行了详细对比。表2则介绍了预制装配式框架-剪力墙结构体系的分类及其对应的特有结构技术。
2 构件的设计生产
前文提到日本建筑的预制化水平很高，其重要原因就是构件模数化设计非常成熟，不同的建筑可以选用相同模数的构件进行拼装。若在建造预制装配式建筑过程中，最大程度地统一构件的尺寸和规格，就可以减少模具数量，避免产生为大量特殊构件专门制作特殊模具的浪费现象。同时，构件的通用化可以保证模具在其他项目中的重复利用。考虑到模具成本在建造成本中占据的比例，实现构件通用化、提高模数协调性是降低建造成本、简化建筑设计的有效方法，可以真正推动预制装配式建筑在我国的大范围普及。预制构件的生产流程主要有划线、摆放边模、安装钢筋及预埋件、布料机浇筑混凝土、振捣刮平，以及拉毛与养护等工序。其中较为关键的步骤包括模具的设计安装与使用、窗框等预埋件的定位安装以及预制构件的堆放养护等。养护完成的预制构件可以运输到施工现场拼装使用。3 节点处理预制混凝土框架结构的节点连接方式分为刚性连接和柔性连接。国内常见的刚性连接是指在预制构件一端预留钢筋或钢筋套筒，并在现场浇筑混凝土。其整体效果可等同现浇结构。但由于接缝位于受力关键部位，因此对连接要求很高；柔性连接则指在连接部位采用抗弯能力低于预制构件的连接方式，在地震中的表现较为优秀。地震中连接处的弹塑性变形在弹性范围内，震后的恢复性较好，具有较好的经济性。预制剪力墙结构体系根据剪力墙的施工方式不同可分为预制剪力墙体系、现浇剪力墙配外挂板体系、叠合剪力墙体系和多层剪力墙体系。对于预制剪力墙结构，安装过程中纵向钢筋的连接非常重要，连接方式包括套筒灌浆、浆锚搭接以及底部预留后浇区连接。例如万科集团的长阳半岛住宅采用保温材料、防护层和剪力墙工厂全预制成一体，现场直接拼接的方式，其纵向连接方式为上下预制外墙套筒连接，节点现浇。现浇剪力墙配外挂板体系的关键连接部位主要是外挂墙和主体的连接。例如在某项目中采用的是预制保温层叠合外挂墙，上端两点悬挂，下端与剪力墙线性连接，属于超静定结构。而另外一种连接方式是上端两点直接挂于剪力墙，属于静定结构。一般而言，现场的拼接工作很难做到精确，若有偏移则后者容易产生墙面缝隙，影响美观和使用功能。
4 现场施工
预制装配式混凝土建筑的现场施工包括吊装准备、放线调筋、构件吊装、节点现浇等环节。其中核心问题有：预制构件运输、堆放等管理难度较大；构件吊装风险较大；现场构件安装临时支撑风险较大；预制外墙板防水难度大；构件拼装定位较难。吊装准备包括构件的运输、进场检验和存放。构件的存放场地应与吊装场地距离相近，构件应有系统的编号，以便施工管理。对于需要进行大量钢筋纵向连接的施工环节，如套筒连接，要对钢筋进行精准定位才能保证下层顶部钢筋穿入上层底部套筒中去，进行灌浆固定。在灌浆过程中，要保证由下排注浆孔注浆直至上排排浆口都溢出浆料为止。
四、结语
我国建筑领域的快速发展，使得在建筑领域中预制装配式结构的应用得到越来越多的重视。工作人员应当清晰的了解预制装配式结构特性，从而能够在此基础上通过工程实践的进行来使我国预制装配式结构住宅整体水平的有效提升得以促进。
参考文献
[1] 范力.装配式预制混凝土框架结构抗震性能研究[D].上海:同济大学,2007.
论文作者:刘海军,王玉建
论文发表刊物:《基层建设》2017年第14期
论文发表时间:2017/9/29
标签：建筑论文; 构件论文; 结构论文; 体系论文; 混凝土论文; 节点论文; 预制构件论文; 《基层建设》2017年第14期论文;