关键词：大板建筑；装配式混凝土建筑；适用性；承重系统；连接方式
大板建筑发展至如今的装配式混凝土结构建筑，相关技术规程由《装配式大板居住建筑设计和施工规程》（JGJ1-91）演化为《装配式混凝土结构技术规程》（JGJ1-2014），可见现行的装配式混凝土结构建筑实质上是大板建筑的发展与延续，但在适用范围、结构原理和预制部品几个方面存在着较大变化。
一、适用范围
装配式建筑体系的形成与同时期传统建造手法存在很大程度的同步关系。大板住宅建筑与当时的砖混结构建筑在层高、空间、功能方面存在着相似的局限。根据预制墙板的构造可将大板建筑划分为钢筋混凝土板结构和少筋大板结构两类，其中少筋大板结构的应用更为广泛。
从高度来看，北京地区的少筋大板结构建筑高度基本不可突破7层，即使是预制墙板强度较高的钢筋混凝土板结构，高度也不可超过12层。
此外，出于抗震角度的考量，建筑高宽比被限定在4以内，在很大程度上约束了建筑的外部造型；而内部空间上，横墙与纵墙的贯通比例也有相关规定，其中上下贯通的横墙比例不低于一半，对于纵墙更是要求全长贯通的墙体务必包含内纵墙，且总量不得少于两道，因而上世纪的大板建筑存在着布局规整、空间较小、层数不高的特点，空间及形体上的特点使得大板建筑受众有限，当时主要应用于住宅、宿舍等建筑类型中。
随着混凝土材料的广泛使用和结构领域的发展，装配式建筑也从大板建筑转而过渡为现如今的装配式混凝土结构建筑。
装配式混凝土结构中目前使用最多的是装配整体式结构（“装配+现浇”），可划分为框架结构、框架-剪力墙结构、剪力墙结构和框支剪力墙结构。结构演化至此，建筑设计较大板建筑时期有了更多可能，内部更为灵活，通过对结构选型的把控已经能较好地处理好大跨度空间与抗震间的关系，建筑功能也丰富起来，除民用住宅以外，还可较好地承担起一些公建的设计施工，建筑受众人群更为广泛。建筑高度较上世纪也有所提升，装配整体式框架结构建筑限高40m，为最小限值，其它三种装配式结构条件下的建筑限高从70m至100m不等。
此外，对于装配式混凝土结构建筑高宽比的规定如今仅面向高层建筑，其中框架结构抗震能力较弱，长宽比须小于3，框架-剪力墙结构和剪力墙结构建筑的高宽比则有所放宽，限值取5，框支剪力墙结构受力复杂，鲜少采用，此处不作对比样本。
综合来看（表1），大板建筑发展至装配式混凝土结构建筑的过程中，建筑高度、功能、内部空间和面向人群都有所拓展，但是建筑外观比例及高度方面的进展突破并不大，仍需探索建筑高度与抗震性能间的平衡点和突破点。
表1（表格来源：作者自绘）
建筑高度 外观（h/b） 空间形式 建筑功能
少筋大板结构 ≤7层 ≤4 布局规整，尺度较小 居住功能为主
装配式混凝土结构 ≤100m ≤5（高层） 大空间引入，布局较灵活 居住建筑，公共建筑等
注：表中的限高值与建筑宽高比取值为常用结构体系指标
二、承重系统
大板建筑是墙体承重体系，根据构造差异可以大致将预制墙板分为复合墙板、夹芯墙板和单一材料墙板，其中复合墙板使用最多，主要包括振动砖墙板和“普通混凝土+加气混凝土”预制墙板。
振动砖墙板（图1）同时适用于内外墙，由普通标准砖、砌筑砂浆和钢筋组成。墙板核心部分为标准砖错缝排列而成，四周有混凝土边框，标准砖边缘留有槎口，以便和混凝土材料更好地结合。对于没有门窗洞口的预制墙板，为保证构件整体性，每隔一段距离会设置一道纵向混凝土肋，作用形同构造柱。墙板的两侧截面上预留销键，用以与相邻墙板连接的钢筋自此伸出。振动砖墙板有效减少了现场作业量，但存在自重大、运输消耗大等问题。
“普通混凝土+加气混凝土”预制墙板（图2）构造上分为内外两层，外层为普通混凝土板；内层使用加气混凝土，以利于保温、抗震和减轻建筑自重，内布钢筋，但主要为构造筋，作用是便于预制件脱模以及施工后期与邻近构件进行连接固定，而非增强预制墙板的自身强度。墙板两侧布置销键，锚环或钢筋从中伸出；门窗口构造与砖混结构相似，需加设过梁。此外，为了后期施工中墙体与楼板连接稳固，墙板上口较构造尺寸有所提高。不过复合墙板从构造做法来看，预制工艺比较复杂，细部繁多，容易出现热工性质分布不均进而导致冷桥出现，且在运输和安装过程中撞击受损的风险也大大增加。
除上述两种最为常见的预制墙板外，夹芯墙板和单一材料墙板也在大板建筑中有所使用，前者能够较好保护墙体保温层，但各层需靠连接件固定，且易受气候影响造成渗水与开裂问题；后者由于材料单一因而预制简单，不过材料性质各异，存在不同的短板。
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装配式混凝土结构建筑时期出现了“骨架式”承重的梁柱体系（图3），部分结构类型辅以剪力墙配合承重或完全由剪力墙担纲承重角色，此处取预制剪力墙作为研究样本。
目前常用的预制剪力墙外墙板（图4）为夹芯墙板，自外向内包括外页板、保温板和内页板三层。内页板上有预埋的吊件、套管组件和现场进行临时支撑所需的预埋螺母等。有窗洞预制墙板构造上略有不同，洞口上方设过梁钢筋骨架，下方配钢筋网片，两侧为加强板强度增设多道箍筋。
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预制剪力墙内墙板的构造则较为简单，仅有单一结构层，上下口不作细部处理，配筋方式与预制剪力墙外墙板基本一致。
大板建筑中，振动砖墙板充分体现出了当时砖混建筑结构的影子，“普通混凝土+加气混凝土”复合墙板是混凝土材料应用于装配式建筑的较早尝试，夹芯墙板意图在预制部品过程中尽可能解决装配式建筑的保温问题和保温层保护问题，单一材料墙板则是装配式建筑从材料角度出发求简的一个实例。经过不断地实践与经验总结，如今常用在承重系统中的预制剪力墙板在构造做法上基本上是上世纪多种预制手段的择优结合，外墙板的多构造层源于夹芯墙板，上下口构造形式源于复合墙板，内墙板的简洁构造形似单一材料墙板，另外预埋筋所扮演的角色也从构造钢筋转化成为对提升强度有实质作用的钢筋骨架系统，预制墙板整体呈现出材料优化、细部简化、强度增加等多维度提升的特点。
在装配式混凝土框架结构体系中，建筑则脱离了墙体承重的桎梏，在常规墙板安装外，现在比较常用的还有外挂墙板技术，但由于与大板建筑的墙承重体系未形成对比关系，此处不作以详细分析。
三、连接方式
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大板建筑与装配式混凝土建筑的构件连接基本都是依靠节点现浇和钢筋连接协作完成，其中节点现浇做法变化不大，本节主要对于钢筋连接技术的发展过程进行分析。
传递受力及抵抗拉力是构件之间钢筋连接的主要作用，其原理与钢筋锚固比较相似。上世纪预制部品中的预埋钢筋连接主要依靠三种手段——绑扎、焊接和其它物理搭扣方式（如扭结、蚂蟥钉辅助连接等）。但是这几种钢筋连接方式各自存在一定的弱势：绑扎法中的钢筋作用力不在同一条直线上，偏心受力容易导致钢筋滑脱；焊接法实质上是钢筋材料的化学反应，材料的质变会给构件质量带来潜在的隐患，同时焊条熔化造成的钢筋节点形变也会影响到连接节点的力学性能。
随着时间的推移，为了克服钢筋连接节点偏心受力等问题，便出现了套筒灌浆技术（图5）。该技术目前分为全套筒灌浆和半套筒灌浆两种类型。全套筒灌浆的原理较为简单——在套筒两自由端插入钢筋，灌入无收缩灌浆料，使其形成一个完整节点；半套筒灌浆则只有一个自由端，套筒在预制阶段便以直螺纹固定于一端钢筋上，施工时再将另一段钢筋插入套筒中灌浆，与全套筒灌浆方式有所区别的是，半套筒灌浆方式要提前排出筒内空气，防止出现灌浆空腔。
虽然传统钢筋连接方式中存在的偏心受力、材料质变等问题得以解决，但套筒灌浆技术在实际使用中也并非没有局限，目前在施工过程其存在的最大障碍便是钢筋与套筒的对位问题。对于预制墙板、预制梁等构造尺寸较大的构件，施工误差容易导致部分钢筋无法顺利进入套筒，现场甚至偶尔会出现钢筋截断的处理办法，给建筑的后续使用带来较大隐患。日本装配式建筑也同样采取灌浆套筒技术，但面对此问题，目前日本也是通过施工培训提高工作精度，在构造做法上并没有出现更优方案。此外，套筒内浆料对钢筋施加的力是否能有效防止钢筋受拉时脱出仍需进一步验证。
四、小结
综上所述，北京地区的装配式建筑发展经历了半个多世纪的探索，及至目前的装配式混凝土结构体系，已经克服了大板建筑中存在的诸多问题，结构选型、空间设计、预制部品构造、施工办法等各个方面都得到了不同程度的优化，但仍然有很多残留课题，装配式建筑的防水渗漏、墙体开裂、保温隔热等问题亟需更为有效的方案措施予以解决。我国的装配式建筑虽在国家政策的鼓励引导下取得长足进展，但实质上仍然处于初期阶段，有巨大的发展潜力与空间，需要建筑人的共同努力。
参考文献：
[1]JGJ 1-91，装配式大板居住建筑设计和施工规程[S].北京：中华人民共和国建设部，1991.
[2]JGJ 1-2014，装配式混凝土结构技术规程[S].北京：中华人民共和国住房和城乡建设部，2014.
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论文作者:贾文芳,,戴俭
论文发表刊物:《建筑实践》2020年1月1期
论文发表时间:2020/5/7