裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)體系的應(yīng)用

  引言

  1956年，國務(wù)院在關(guān)于加強(qiáng)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(shí)現(xiàn)機(jī)械化、工業(yè)化施工，必須完成對(duì)建筑工業(yè)的技術(shù)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(jié)構(gòu)房屋總數(shù)的30%，上海占50%。70年代，預(yù)制混凝土空心樓板得到了普遍應(yīng)用。70年代末，我國引進(jìn)了南斯拉夫預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土板柱結(jié)構(gòu)體系。隨著裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展，在工業(yè)廠房和住宅結(jié)構(gòu)中不斷得到應(yīng)用。近年來，國內(nèi)對(duì)裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土框架結(jié)構(gòu)做了許多卓有成效的工作包括常點(diǎn)受力分析、整體性分析、極限承載力分析以及低周反復(fù)荷載作用下的抗震性能試驗(yàn)等。

  一、裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)國內(nèi)應(yīng)用現(xiàn)狀及主要問題

  1.國內(nèi)應(yīng)用實(shí)例

  2005年底萬科地產(chǎn)公司對(duì)建成的工廠化預(yù)制鋼筋混凝土多層住宅1號(hào)試驗(yàn)樓對(duì)其進(jìn)行有益的研發(fā)和探索。該公司對(duì)其結(jié)構(gòu)住宅進(jìn)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(diǎn)在于梁和梁、柱和柱連接節(jié)點(diǎn)位置的選擇在結(jié)構(gòu)受力最有利的位置，更容易保證整個(gè)預(yù)制框架體系結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)形式為剪力墻結(jié)構(gòu)――預(yù)制外墻與現(xiàn)澆內(nèi)墻結(jié)合式，首創(chuàng)了預(yù)制外墻和剪力墻結(jié)構(gòu)體系融合的新模式。

  同年南京大地集團(tuán)公司從法國引進(jìn)一種預(yù)制預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土裝配整體式框架結(jié)構(gòu)體系一世構(gòu)體系。它的節(jié)點(diǎn)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(diǎn)兩端梁端的預(yù)應(yīng)力鋼筋在鍵槽即梁端塑性鉸區(qū)實(shí)現(xiàn)搭接連接，U形鋼筋在世構(gòu)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(gòu)體系的節(jié)點(diǎn)性能。目前U形鋼筋的施工工藝還過于復(fù)雜也成了世構(gòu)體系進(jìn)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(jié)構(gòu)體系技術(shù)比較落后，一方面由于唐山地震中大量預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)遭到破壞使人對(duì)裝配式結(jié)構(gòu)的應(yīng)用更加保守，另一方面，國內(nèi)的預(yù)制混凝土構(gòu)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(yán)重阻礙了裝配式結(jié)構(gòu)在我國的發(fā)展。我國裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)還未得到廣泛的推廣，另外，在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)于該結(jié)構(gòu)體系的預(yù)制柱之間的連接，現(xiàn)澆梁和預(yù)制柱的節(jié)點(diǎn)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(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)規(guī)范尚需要完善。

  二、裝配整體式結(jié)構(gòu)體系的施工特點(diǎn)、重點(diǎn)及難點(diǎn)問題分析

  1.裝配整體式結(jié)構(gòu)體系的施工特點(diǎn)

  裝配整體式結(jié)構(gòu)的構(gòu)件之間的連接以現(xiàn)澆節(jié)點(diǎn)為主，構(gòu)件與構(gòu)件之間通過現(xiàn)澆節(jié)點(diǎn)連接，預(yù)制PC構(gòu)件的鋼筋伸入現(xiàn)澆構(gòu)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(shí)徹底消除了構(gòu)件制作誤差和安裝誤差，不會(huì)出現(xiàn)隔音、防水問題。

  根據(jù)現(xiàn)階段我國應(yīng)用的現(xiàn)狀來看，裝配整體式結(jié)構(gòu)房屋，在保證房屋整體性能的前提下，均屬于采取部分預(yù)制的策略，采用“有選擇性的確定預(yù)制范圍”原則，例如剪力墻、框架柱等承擔(dān)水平作用較大的主要垂直承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件，均采用現(xiàn)場(chǎng)澆筑的方法，其余非承重構(gòu)件或非主要結(jié)構(gòu)承重構(gòu)件考慮預(yù)制，或者采用預(yù)制疊合的方法，首先保證了結(jié)構(gòu)的受力性能，其次預(yù)制構(gòu)件之間以及與承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間采用現(xiàn)場(chǎng)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(shí)有利于消除構(gòu)件制作安裝的誤差，提高建筑的整體質(zhì)量，雖然這樣做預(yù)制率有所下降，但是由于所處時(shí)代不同，現(xiàn)澆部分可以采用工具式定型模板進(jìn)行生產(chǎn)，效率高、質(zhì)量好，也一樣達(dá)到了效果，這種施工工法更加合理。

  2.裝配整體式結(jié)構(gòu)體系施工的重點(diǎn)及難點(diǎn)

  新舊混凝土的連接構(gòu)造是現(xiàn)場(chǎng)施工的一個(gè)難點(diǎn)，預(yù)制構(gòu)件與新澆筑混凝土之間的連接難度更大，要求預(yù)制構(gòu)件連接部位表面必須是露出毛碴，這成為預(yù)制PC與現(xiàn)澆混凝土能否連接位整體的關(guān)鍵，技術(shù)落后的方法就是用人工鑿毛，這會(huì)對(duì)構(gòu)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(yù)制構(gòu)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(dòng)構(gòu)件混凝土，確保連接可靠。

  目前國內(nèi)外對(duì)預(yù)制PC技術(shù)的運(yùn)用，在建筑設(shè)計(jì)、模具、構(gòu)件生產(chǎn)、現(xiàn)場(chǎng)施工安裝等多個(gè)環(huán)節(jié)都是獨(dú)立分散的、不成系統(tǒng)的，設(shè)計(jì)單位、制造廠商、施工單位都只對(duì)自己的業(yè)務(wù)領(lǐng)域相對(duì)熟悉，對(duì)其他領(lǐng)域的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)很少，能夠全面系統(tǒng)掌握預(yù)制PC建筑的設(shè)計(jì)、制造、安裝技術(shù)的公司為數(shù)不多，這就限制了預(yù)制PC技術(shù)在裝配整體式建筑中的發(fā)展和應(yīng)用。

  三、裝配整體式結(jié)構(gòu)住宅的合理化方案選擇和建議

  目前國內(nèi)住宅逐漸向多高層發(fā)展，結(jié)構(gòu)形式多數(shù)以剪力墻為主，只要主要技術(shù)指標(biāo)已經(jīng)確定，項(xiàng)目的材料用量就已經(jīng)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(chǎn)品，其實(shí)是整個(gè)生產(chǎn)建設(shè)活動(dòng)的過程決定了建筑的成本，因此技術(shù)方案尤為重要.

  針對(duì)每一個(gè)項(xiàng)目，到底選取哪些構(gòu)件進(jìn)行預(yù)制比較合理？對(duì)這個(gè)問題不好一概而論，應(yīng)該結(jié)合項(xiàng)目管理人對(duì)裝配整體式工法的理解，以及當(dāng)?shù)厮邆涞纳a(chǎn)、安裝條件來確定，既不能為了預(yù)制而預(yù)制，也不能有條件而不發(fā)揮預(yù)制的優(yōu)勢(shì)，應(yīng)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(shù)方案，在某些條件不成熟的情況下，盲目地追求預(yù)制，才是造成裝配整體式結(jié)構(gòu)成本上升的真正原因。

  1.裝配整體式結(jié)構(gòu)施工方式的造價(jià)構(gòu)成

  裝配整體式結(jié)構(gòu)的土建造價(jià)構(gòu)成主要由直接費(fèi)、間接費(fèi)、利潤(rùn)、規(guī)費(fèi)、稅金組成，與傳統(tǒng)方式一樣，間接費(fèi)和利潤(rùn)由施工企業(yè)掌握，規(guī)費(fèi)和稅金是固定費(fèi)率，構(gòu)件費(fèi)用、運(yùn)輸費(fèi)、安裝費(fèi)的高低對(duì)工程造價(jià)起決定性作用。

  2.降低裝配整體式結(jié)構(gòu)工程造價(jià)的具體措施

  （1）優(yōu)化設(shè)計(jì)

  由于設(shè)計(jì)對(duì)最終的造價(jià)起決定作用，因此項(xiàng)目在策劃和方案設(shè)計(jì)階段時(shí)，就應(yīng)系統(tǒng)考慮到建筑方案對(duì)深化設(shè)計(jì)、構(gòu)件生產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝施工環(huán)節(jié)的影響，合理確定方案，并合理設(shè)計(jì)預(yù)制構(gòu)件與現(xiàn)澆連接之間的構(gòu)造形式，降低生產(chǎn)、施工難度。

  （2）優(yōu)化工藝、簡(jiǎn)化工藝（模具技術(shù)、流水線、）

  從萬科、大地公司的情況看，預(yù)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(fù)雜，增加了成本，構(gòu)件生產(chǎn)采用固定工位，如果對(duì)生產(chǎn)模具進(jìn)行革新，使模具成為長(zhǎng)期使用的通用設(shè)備，并改為流水線生產(chǎn)方式，可以大大提高生產(chǎn)效率，從而降低構(gòu)件生產(chǎn)成本。

  （3）合理選擇技術(shù)路線和安裝工法

  不同的技術(shù)路線決定了不同的生產(chǎn)工藝和安裝工法，產(chǎn)生不同的生產(chǎn)和施工效率。項(xiàng)目在設(shè)計(jì)階段，可根據(jù)工程特點(diǎn)，從以上構(gòu)件產(chǎn)品中選擇合理的技術(shù)進(jìn)行組合，既要考慮到構(gòu)件生產(chǎn)、安裝的成本，又要考慮到現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)澆的成本，綜合確定技術(shù)方案。

  四、展望

  隨著我國政府主導(dǎo)的保障性住房不斷推進(jìn)，裝配整體式結(jié)構(gòu)將獲得更大的發(fā)展及應(yīng)用；但也應(yīng)該認(rèn)識(shí)到：我國目前的住宅產(chǎn)業(yè)化水平與國際先進(jìn)水平差距較大，要迎頭趕上還要有一個(gè)漫長(zhǎng)的過程，引進(jìn)國外住宅產(chǎn)業(yè)的先進(jìn)發(fā)展模式，在國內(nèi)需要有一個(gè)消化吸收和適應(yīng)的問題，并在這個(gè)過程中將逐漸形成適合我國住宅產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展之路。

  參考文獻(xiàn)：

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