浅谈住宅装配式混凝土结构技术的三种趋势

  随着我国“建筑工业化、住宅产业化”进程的加快，以及中国“人口红利”的不断减少，建筑行业用工荒的出现，住宅工业产业化的趋势日渐明显。装配式混凝土结构的应用重新成为当前研究热点，全国各地不断涌现出住宅建筑装配式混凝土结构的新技术、新形式。

  80年代，在我国流行的装配式预制大板住宅，由于结构整体性差、渗漏、楼板裂缝等原因，存在许多影响结构安全及正常使用的隐患和缺陷，逐渐被现浇混凝土结构所取代。但随着当前新兴的装配式混凝土结构的应用，特别是近年来引进了许多国外先进技术，本土化的装配式混凝土结构建造新技术正逐步形成，因此，本文对现在流行的住宅装配式混凝土结构建造技术进行归纳，大体上有以下三种趋势。

  一、 以万科集团和中南集团为代表的全预制装配式混凝土结构技术：

  万科集团和中南集团较早即开始了工业化住宅建造技术的探索和试点，先后向香港和日本学习，目前主要形成了两大技术：

  万科集团的PC(precast concrete)技术，该技术主要用于全预制混凝土构件，如阳台、楼梯、空调板、部分内隔墙板等；PC技术主要解决了全预制构件制作及安装技术，并将装饰、保温及窗框与墙板整体预制，不仅解决了窗框渗水问题，而且减少了现场湿作业量及免去后期施工工序。

  中南集团NPC（new precast concrete）技术体系，该技术引自国外预制混凝土技术，结合我国设计要求，形成了具有自身特色的技术体系。竖向构件剪力墙、填充墙等采用全预制，水平构件梁、板采用叠合形式。相邻构件的连接：竖向通过下部构件预留插筋（连接钢筋）、上部构件预留金属波纹浆锚管实现钢筋浆锚连接，水平向通过适当部位设置现浇混凝土连接带，以现浇混凝土连接；水平构件与竖向构件通过竖向构件预留插筋伸入梁、板叠合层及叠合层现浇混凝土实现连接；通过钢筋浆锚接头、现浇连接带、叠合现浇等形式将竖向构件和水平构件连接形成整体结构。

  中南集团NPC技术体系较为系统和完善，结构竖向构件基本采用全预制、水平构件采用叠合形式，大大降低了现浇量，装配率达90%以上。但其剪力墙构件完全通过竖向浆锚钢筋连接，现场存在大量的灌浆孔，要保证各个孔的灌浆质量是不容易的，并且现场抽检也非常困难，因此，需对NPC技术体系中的连接做进一步改进，从而减少现场工作量，同时更可靠地保证结构安全。

  二、 半预制装配式混凝土结构技术PCF（precast concrete form)：

  该技术主要用于预制混凝土剪力墙外墙模以及叠合楼板的预制板等结构，其他部分：如内部剪力墙、部分内隔墙、电梯井等仍然采用支模现浇。PCF技术解决了外墙模板问题，避免了外围脚手架及模板的支设，节约模板并提高施工安全性。但是，PCF技术中所采用的外墙混凝土模板在设计中并未考虑其对墙体承载力及刚度的贡献，一方面造成了材料浪费，另一方面使计算假定可能与实际结构相差较大，这对于抗震设计是比较危险的。另外，其主体结构即剪力墙几乎为全现浇、楼板为叠合楼板，因此，现浇量仍然较大。这种技术以宇辉集团装配整体式预制混凝土剪力墙技术和合肥西伟德叠合板式混凝土剪力墙技术为代表。

  宇辉集团基于剪力墙竖向连接专利技术“插入式预留孔灌浆钢筋搭接连接”，形成了装配整体式预制混凝土剪力墙结构技术。其预制构件主要包括竖向剪力墙板、水平叠合楼板、楼梯板以及阳台等。其装配式预制混凝土剪力墙结构构件形式简单、制作方便，但同时存在构件形式单一、构件较大且重、需配置较高要求的吊装设备等问题。

  西伟德混凝土预制（合肥）有限公司引进德国“ double-wall precast concrete building system”技术，形成了叠合板式混凝土剪力墙结构，结构构件分为叠合式楼板、叠合式墙板以及预制楼梯等。叠合式楼板由底层预制板和格构钢筋组成，可作为后浇混凝土的模板；叠合式墙板由两层预制板与格构钢筋制作而成，现场安装就位后可在两层预制板中间浇筑混凝土；格构钢筋可作为预制板的受力钢筋以及吊点。

  合肥西伟德的构件预制设备先进、制作精良，但由于其引进时间较晚、预制构件形式简单，目前仅应用于地下车库结构中。同时，其叠合式结构，现场混凝土浇筑量也很大，墙板内混凝土浇筑质量也不便检查，有一定的施工难度。

  三、改良式现浇混凝土结构技术

  该技术主要是以清华大学的轻钢构架固模技术为代表，其核心是采用工厂化的轻钢构架等技术来代替现有的钢筋制作与绑扎，达到节省人工，提高效率的目的。

  轻钢构架固模就是通过用轻钢构架来代替现场绑扎的钢筋，用免拆面板、保温板及一体化板等固模来替代现有的模板，在固模间浇筑混凝土的一种装配技术，分为轻钢构架固模混凝土墙体和轻钢构架固模混凝土楼板。其特点是，轻钢构架可以大规模工业化生产，施工现场基本不用绑扎钢筋；免拆模板，减少湿作业，节省材料、人工，降低能耗，提高工程质量。这种结构的房屋整体性好，抗震性能强，能满足复杂的建筑结构。但是，轻钢构架固模所采用的固模在设计中并未考虑其对墙体承载力及刚度的贡献，造成部分材料浪费，也存在与PCF技术相同的问题。轻钢构架固模技术只是在钢筋方面采用了装配技术，混凝土仍采用现浇形式，是对现有技术的一种改良。

  在建筑产业化、绿色低碳经济理念的驱使下，许多房地产、建筑施工及设计院等企业开展了住宅装配式混凝土结构技术的积极探索和研发，我区嵛景华城房地产正和清华大学合作，应用轻钢构架固模技术建造有关开发项目。为加快住宅装配式混凝土结构工业化步伐，应结合各种技术特点，取长补短，形成适合我国国情的新技术。在此过程中，有以下问题需要解决：

  1、从标准、设计源头解决装配式混凝土结构的标准化及模数化问题，这是工业化生产的必然条件，这要求政府有关部门从产业化的战略布局方面，去制定标准推行专业化、工业化生产。

  2、有关企业应相互合作，共同开发相关技术，做到资源共享，尽快形成一定的产业规模。在提高装配式混凝土预制构件品质的同时，研发装饰、保温一体化的制作技术。装配式混凝土结构预制构件间的连接技术应在保证结构安全性、整体性的前提下，尽量简化连接构造，降低施工中不确定性，做到标准统一，可互换互用。

  3、尽快编制装配式混凝土结构的设计、生产、施工、验收及检测标准，确定配套的设计方法、制作工艺、施工指南及验收标准，以促进技术成熟及推广。