裝配整體式混凝土結構體系的應用

  引言

  1956年，國務院在關于加強和發(fā)展建筑工業(yè)化的決定中指出：為了從根本上改善我國的建筑工業(yè)，必須積極地有步驟地實現(xiàn)機械化、工業(yè)化施工，必須完成對建筑工業(yè)的技術改造，逐步地完成向建筑工業(yè)化的過渡。1977年北京采用裝配式混凝土建造的房屋占混凝土結構房屋總數(shù)的30%，上海占50%。70年代，預制混凝土空心樓板得到了普遍應用。70年代末，我國引進了南斯拉夫預制預應力混凝土板柱結構體系。隨著裝配整體式混凝土結構體系的發(fā)展，在工業(yè)廠房和住宅結構中不斷得到應用。近年來，國內對裝配式預應力混凝土框架結構做了許多卓有成效的工作包括常點受力分析、整體性分析、極限承載力分析以及低周反復荷載作用下的抗震性能試驗等。

  一、裝配整體式混凝土結構國內應用現(xiàn)狀及主要問題

  1.國內應用實例

  2005年底萬科地產公司對建成的工廠化預制鋼筋混凝土多層住宅1號試驗樓對其進行有益的研發(fā)和探索。該公司對其結構住宅進行了理論分析、比較，最終采用梁柱中間拆分框架體系。該體系的優(yōu)點在于梁和梁、柱和柱連接節(jié)點位置的選擇在結構受力最有利的位置，更容易保證整個預制框架體系結構的安全性和可靠性。

  2008年萬科又開發(fā)了沈陽萬科工業(yè)化住宅示范樓，其結構形式為剪力墻結構――預制外墻與現(xiàn)澆內墻結合式，首創(chuàng)了預制外墻和剪力墻結構體系融合的新模式。

  同年南京大地集團公司從法國引進一種預制預應力鋼筋混凝土裝配整體式框架結構體系一世構體系。它的節(jié)點由鍵槽、U形鋼筋和現(xiàn)澆混凝土三部分組成，其中的U形鋼筋主要起到連接節(jié)點兩端梁端的預應力鋼筋在鍵槽即梁端塑性鉸區(qū)實現(xiàn)搭接連接，U形鋼筋在世構體系中起著重要的連接作用，其施工工藝的好壞直接影響世構體系的節(jié)點性能。目前U形鋼筋的施工工藝還過于復雜也成了世構體系進一步推廣的障礙之一。

  2.存在的主要問題

  我國的裝配整體式結構體系技術比較落后，一方面由于唐山地震中大量預制混凝土結構遭到破壞使人對裝配式結構的應用更加保守，另一方面，國內的預制混凝土構件存在著跨度小、承載力低、延性差、品種單一等諸多問題，也嚴重阻礙了裝配式結構在我國的發(fā)展。我國裝配整體式混凝土結構還未得到廣泛的推廣，另外，在實際應用中對于該結構體系的預制柱之間的連接，現(xiàn)澆梁和預制柱的節(jié)點連接，自承式鋼筋桁架疊合板的理論研究甚少，特別是裝配整體式混凝土結構的設計規(guī)范尚需要完善。

  二、裝配整體式結構體系的施工特點、重點及難點問題分析

  1.裝配整體式結構體系的施工特點

  裝配整體式結構的構件之間的連接以現(xiàn)澆節(jié)點為主，構件與構件之間通過現(xiàn)澆節(jié)點連接，預制PC構件的鋼筋伸入現(xiàn)澆構件中錨固連接，新舊混凝土之間按照后澆帶處理方式施工，保證了房屋的整體性，同時徹底消除了構件制作誤差和安裝誤差，不會出現(xiàn)隔音、防水問題。

  根據(jù)現(xiàn)階段我國應用的現(xiàn)狀來看，裝配整體式結構房屋，在保證房屋整體性能的前提下，均屬于采取部分預制的策略，采用“有選擇性的確定預制范圍”原則，例如剪力墻、框架柱等承擔水平作用較大的主要垂直承重結構構件，均采用現(xiàn)場澆筑的方法，其余非承重構件或非主要結構承重構件考慮預制，或者采用預制疊合的方法，首先保證了結構的受力性能，其次預制構件之間以及與承重結構構件之間采用現(xiàn)場澆筑的方式連接，不存在縫隙，因而減少了防水隔音方面的后患，同時有利于消除構件制作安裝的誤差，提高建筑的整體質量，雖然這樣做預制率有所下降，但是由于所處時代不同，現(xiàn)澆部分可以采用工具式定型模板進行生產，效率高、質量好，也一樣達到了效果，這種施工工法更加合理。

  2.裝配整體式結構體系施工的重點及難點

  新舊混凝土的連接構造是現(xiàn)場施工的一個難點，預制構件與新澆筑混凝土之間的連接難度更大，要求預制構件連接部位表面必須是露出毛碴，這成為預制PC與現(xiàn)澆混凝土能否連接位整體的關鍵，技術落后的方法就是用人工鑿毛，這會對構件形成“隱傷”，目前普遍采用的方法是在混凝土凝固前，將連接部位表面“掃毛”，預制構件連接部位可以做到粗骨料外露一半，我們稱為“水洗面”，并且不擾動構件混凝土，確保連接可靠。

  目前國內外對預制PC技術的運用，在建筑設計、模具、構件生產、現(xiàn)場施工安裝等多個環(huán)節(jié)都是獨立分散的、不成系統(tǒng)的，設計單位、制造廠商、施工單位都只對自己的業(yè)務領域相對熟悉，對其他領域的知識和經驗很少，能夠全面系統(tǒng)掌握預制PC建筑的設計、制造、安裝技術的公司為數(shù)不多，這就限制了預制PC技術在裝配整體式建筑中的發(fā)展和應用。

  三、裝配整體式結構住宅的合理化方案選擇和建議

  目前國內住宅逐漸向多高層發(fā)展，結構形式多數(shù)以剪力墻為主，只要主要技術指標已經確定，項目的材料用量就已經基本確定，因此材料成本的可節(jié)省空間有限，怎樣將原材料變成房屋產品，其實是整個生產建設活動的過程決定了建筑的成本，因此技術方案尤為重要.

  針對每一個項目，到底選取哪些構件進行預制比較合理？對這個問題不好一概而論，應該結合項目管理人對裝配整體式工法的理解，以及當?shù)厮邆涞纳a、安裝條件來確定，既不能為了預制而預制，也不能有條件而不發(fā)揮預制的優(yōu)勢，應該綜合各種因素來確定具體的方案，如果不能因地制宜地合理選擇技術方案，在某些條件不成熟的情況下，盲目地追求預制，才是造成裝配整體式結構成本上升的真正原因。

  1.裝配整體式結構施工方式的造價構成

  裝配整體式結構的土建造價構成主要由直接費、間接費、利潤、規(guī)費、稅金組成，與傳統(tǒng)方式一樣，間接費和利潤由施工企業(yè)掌握，規(guī)費和稅金是固定費率，構件費用、運輸費、安裝費的高低對工程造價起決定性作用。

  2.降低裝配整體式結構工程造價的具體措施

  （1）優(yōu)化設計

  由于設計對最終的造價起決定作用，因此項目在策劃和方案設計階段時，就應系統(tǒng)考慮到建筑方案對深化設計、構件生產、運輸、安裝施工環(huán)節(jié)的影響，合理確定方案，并合理設計預制構件與現(xiàn)澆連接之間的構造形式，降低生產、施工難度。

  （2）優(yōu)化工藝、簡化工藝（模具技術、流水線、）

  從萬科、大地公司的情況看，預制外墻都必須采用反打工藝，需要使用大量的密封膠條輔助材料，施工工序復雜，增加了成本，構件生產采用固定工位，如果對生產模具進行革新，使模具成為長期使用的通用設備，并改為流水線生產方式，可以大大提高生產效率，從而降低構件生產成本。

  （3）合理選擇技術路線和安裝工法

  不同的技術路線決定了不同的生產工藝和安裝工法，產生不同的生產和施工效率。項目在設計階段，可根據(jù)工程特點，從以上構件產品中選擇合理的技術進行組合，既要考慮到構件生產、安裝的成本，又要考慮到現(xiàn)場現(xiàn)澆的成本，綜合確定技術方案。

  四、展望

  隨著我國政府主導的保障性住房不斷推進，裝配整體式結構將獲得更大的發(fā)展及應用；但也應該認識到：我國目前的住宅產業(yè)化水平與國際先進水平差距較大，要迎頭趕上還要有一個漫長的過程，引進國外住宅產業(yè)的先進發(fā)展模式，在國內需要有一個消化吸收和適應的問題，并在這個過程中將逐漸形成適合我國住宅產業(yè)化的發(fā)展之路。

  參考文獻：

  [1]陳耀鋼，郭正興，董年才等.全預制裝配整體式剪力墻結構節(jié)點連接施工技術[J].施工技術，2011，40（11）：3-5，39.

  [2]劉繼新，李文峰，王嘯霆等.新型裝配整體式墻體抗震性能試驗研究[J].地震工程與工程振動，2012，32（6）：110-118.