装配整体式混凝土结构体系的应用

  引言

  1956年，国务院在关于加强和发展建筑工业化的决定中指出：为了从根本上改善我国的建筑工业，必须积极地有步骤地实现机械化、工业化施工，必须完成对建筑工业的技术改造，逐步地完成向建筑工业化的过渡。1977年北京采用装配式混凝土建造的房屋占混凝土结构房屋总数的30%，上海占50%。70年代，预制混凝土空心楼板得到了普遍应用。70年代末，我国引进了南斯拉夫预制预应力混凝土板柱结构体系。随着装配整体式混凝土结构体系的发展，在工业厂房和住宅结构中不断得到应用。近年来，国内对装配式预应力混凝土框架结构做了许多卓有成效的工作包括常点受力分析、整体性分析、极限承载力分析以及低周反复荷载作用下的抗震性能试验等。

  一、装配整体式混凝土结构国内应用现状及主要问题

  1.国内应用实例

  2005年底万科地产公司对建成的工厂化预制钢筋混凝土多层住宅1号试验楼对其进行有益的研发和探索。该公司对其结构住宅进行了理论分析、比较，最终采用梁柱中间拆分框架体系。该体系的优点在于梁和梁、柱和柱连接节点位置的选择在结构受力最有利的位置，更容易保证整个预制框架体系结构的安全性和可靠性。

  2008年万科又开发了沈阳万科工业化住宅示范楼，其结构形式为剪力墙结构――预制外墙与现浇内墙结合式，首创了预制外墙和剪力墙结构体系融合的新模式。

  同年南京大地集团公司从法国引进一种预制预应力钢筋混凝土装配整体式框架结构体系一世构体系。它的节点由键槽、U形钢筋和现浇混凝土三部分组成，其中的U形钢筋主要起到连接节点两端梁端的预应力钢筋在键槽即梁端塑性铰区实现搭接连接，U形钢筋在世构体系中起着重要的连接作用，其施工工艺的好坏直接影响世构体系的节点性能。目前U形钢筋的施工工艺还过于复杂也成了世构体系进一步推广的障碍之一。

  2.存在的主要问题

  我国的装配整体式结构体系技术比较落后，一方面由于唐山地震中大量预制混凝土结构遭到破坏使人对装配式结构的应用更加保守，另一方面，国内的预制混凝土构件存在着跨度小、承载力低、延性差、品种单一等诸多问题，也严重阻碍了装配式结构在我国的发展。我国装配整体式混凝土结构还未得到广泛的推广，另外，在实际应用中对于该结构体系的预制柱之间的连接，现浇梁和预制柱的节点连接，自承式钢筋桁架叠合板的理论研究甚少，特别是装配整体式混凝土结构的设计规范尚需要完善。

  二、装配整体式结构体系的施工特点、重点及难点问题分析

  1.装配整体式结构体系的施工特点

  装配整体式结构的构件之间的连接以现浇节点为主，构件与构件之间通过现浇节点连接，预制PC构件的钢筋伸入现浇构件中锚固连接，新旧混凝土之间按照后浇带处理方式施工，保证了房屋的整体性，同时彻底消除了构件制作误差和安装误差，不会出现隔音、防水问题。

  根据现阶段我国应用的现状来看，装配整体式结构房屋，在保证房屋整体性能的前提下，均属于采取部分预制的策略，采用“有选择性的确定预制范围”原则，例如剪力墙、框架柱等承担水平作用较大的主要垂直承重结构构件，均采用现场浇筑的方法，其余非承重构件或非主要结构承重构件考虑预制，或者采用预制叠合的方法，首先保证了结构的受力性能，其次预制构件之间以及与承重结构构件之间采用现场浇筑的方式连接，不存在缝隙，因而减少了防水隔音方面的后患，同时有利于消除构件制作安装的误差，提高建筑的整体质量，虽然这样做预制率有所下降，但是由于所处时代不同，现浇部分可以采用工具式定型模板进行生产，效率高、质量好，也一样达到了效果，这种施工工法更加合理。

  2.装配整体式结构体系施工的重点及难点

  新旧混凝土的连接构造是现场施工的一个难点，预制构件与新浇筑混凝土之间的连接难度更大，要求预制构件连接部位表面必须是露出毛碴，这成为预制PC与现浇混凝土能否连接位整体的关键，技术落后的方法就是用人工凿毛，这会对构件形成“隐伤”，目前普遍采用的方法是在混凝土凝固前，将连接部位表面“扫毛”，预制构件连接部位可以做到粗骨料外露一半，我们称为“水洗面”，并且不扰动构件混凝土，确保连接可靠。

  目前国内外对预制PC技术的运用，在建筑设计、模具、构件生产、现场施工安装等多个环节都是独立分散的、不成系统的，设计单位、制造厂商、施工单位都只对自己的业务领域相对熟悉，对其他领域的知识和经验很少，能够全面系统掌握预制PC建筑的设计、制造、安装技术的公司为数不多，这就限制了预制PC技术在装配整体式建筑中的发展和应用。

  三、装配整体式结构住宅的合理化方案选择和建议

  目前国内住宅逐渐向多高层发展，结构形式多数以剪力墙为主，只要主要技术指标已经确定，项目的材料用量就已经基本确定，因此材料成本的可节省空间有限，怎样将原材料变成房屋产品，其实是整个生产建设活动的过程决定了建筑的成本，因此技术方案尤为重要.

  针对每一个项目，到底选取哪些构件进行预制比较合理？对这个问题不好一概而论，应该结合项目管理人对装配整体式工法的理解，以及当地所具备的生产、安装条件来确定，既不能为了预制而预制，也不能有条件而不发挥预制的优势，应该综合各种因素来确定具体的方案，如果不能因地制宜地合理选择技术方案，在某些条件不成熟的情况下，盲目地追求预制，才是造成装配整体式结构成本上升的真正原因。

  1.装配整体式结构施工方式的造价构成

  装配整体式结构的土建造价构成主要由直接费、间接费、利润、规费、税金组成，与传统方式一样，间接费和利润由施工企业掌握，规费和税金是固定费率，构件费用、运输费、安装费的高低对工程造价起决定性作用。

  2.降低装配整体式结构工程造价的具体措施

  （1）优化设计

  由于设计对最终的造价起决定作用，因此项目在策划和方案设计阶段时，就应系统考虑到建筑方案对深化设计、构件生产、运输、安装施工环节的影响，合理确定方案，并合理设计预制构件与现浇连接之间的构造形式，降低生产、施工难度。

  （2）优化工艺、简化工艺（模具技术、流水线、）

  从万科、大地公司的情况看，预制外墙都必须采用反打工艺，需要使用大量的密封胶条辅助材料，施工工序复杂，增加了成本，构件生产采用固定工位，如果对生产模具进行革新，使模具成为长期使用的通用设备，并改为流水线生产方式，可以大大提高生产效率，从而降低构件生产成本。

  （3）合理选择技术路线和安装工法

  不同的技术路线决定了不同的生产工艺和安装工法，产生不同的生产和施工效率。项目在设计阶段，可根据工程特点，从以上构件产品中选择合理的技术进行组合，既要考虑到构件生产、安装的成本，又要考虑到现场现浇的成本，综合确定技术方案。

  四、展望

  随着我国政府主导的保障性住房不断推进，装配整体式结构将获得更大的发展及应用；但也应该认识到：我国目前的住宅产业化水平与国际先进水平差距较大，要迎头赶上还要有一个漫长的过程，引进国外住宅产业的先进发展模式，在国内需要有一个消化吸收和适应的问题，并在这个过程中将逐渐形成适合我国住宅产业化的发展之路。

  参考文献：

  [1]陈耀钢，郭正兴，董年才等.全预制装配整体式剪力墙结构节点连接施工技术[J].施工技术，2011，40（11）：3-5，39.

  [2]刘继新，李文峰，王啸霆等.新型装配整体式墙体抗震性能试验研究[J].地震工程与工程振动，2012，32（6）：110-118.