裝配式混凝土建筑結(jié)構(gòu)初探

李 鑫

（福州外語外貿(mào)學(xué)院， 福建 福州 350000）

0 引言

隨著時代的不斷發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,人們對建筑工程的要求既有定性又有定量。傳統(tǒng)的建筑業(yè)逐漸退出人們的視野,主要是由于其低效、低水平的手工業(yè)生產(chǎn)方式。建筑工業(yè)化的發(fā)展在當(dāng)今時代背景的襯托下愈演愈烈，它的基本途徑是建筑標(biāo)準(zhǔn)化、建設(shè)生產(chǎn)工業(yè)化、機(jī)械化施工、科學(xué)組織管理。逐步采用現(xiàn)代科技新成果,提高勞動生產(chǎn)率,加快建設(shè),降低工程造價,提高工程效益。

建筑工業(yè)化的快速發(fā)展，不僅僅是主觀意識上的推動，在一定程度上也是因為受到物理客觀條件的要求。我國建筑工人的老齡化問題日益嚴(yán)重，而新生一代中又只有極少數(shù)人群愿意成為建筑行業(yè)的一線工作者。勞動力的嚴(yán)重短缺導(dǎo)致了勞動力成本的迅速增加，與此同時環(huán)境問題也接踵而來。傳統(tǒng)現(xiàn)場施工方式所造成的水資源浪費(fèi)，產(chǎn)生大量的建筑垃圾，與近年來我國政府所提出的“四節(jié)一環(huán)保”相違背。 建筑工業(yè)化已迫在眉睫。

裝配式混凝土建筑從字面上來解釋我們可以因字而釋義，這是一種以裝配為主要生產(chǎn)過程，混凝土為生產(chǎn)材料的一種建筑形式。非常的淺顯易懂，那么既然有裝配式這一名詞，自然也就有其他的建筑類型，也就是我們所說的傳統(tǒng)手工式建筑。我國目前的建筑業(yè)大部分采用都是這兩種方式。那么孰優(yōu)孰劣也不可避免被探討，被比較。本文主要是分析裝配式混凝土建筑的優(yōu)缺點(diǎn)。以及簡單的探討裝配式混凝土建筑未來的發(fā)展趨勢。

1 裝配式建筑的發(fā)展歷程

最早期可以被記錄的裝配式建筑，應(yīng)該是16世紀(jì)早期美洲移民所采用的簡易木質(zhì)建筑。將人力物力集中起來，集體伐木，將所需的木材準(zhǔn)備就緒后，便只需要少量的勞動力即可完成剩余的所有步驟，快速拼裝房屋。雖然當(dāng)時所用的材料及各項工程的復(fù)雜度遠(yuǎn)不如現(xiàn)今建筑發(fā)展的程度，但是其原理與宗旨是一致的。之后，在第二次世界大戰(zhàn)時期，由于戰(zhàn)爭的原因，大量房屋被破壞，百姓流離失所，住房荒的問題出現(xiàn)在了大部分被戰(zhàn)火蔓延的地區(qū)，短時間內(nèi)大批量的建設(shè)成為了那時的主要要求，裝配式也在那時再一次被推廣，延續(xù)至今。在此期間各國的建筑學(xué)家可謂是百花齊放，例如日本的住宅公團(tuán)研發(fā)了預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)工法，以及預(yù)應(yīng)力在預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用研發(fā),美國也在采用柔性連接節(jié)點(diǎn)的預(yù)制預(yù)應(yīng)力抗震結(jié)構(gòu)體系中取得了大量研究成果并成功應(yīng)用到預(yù)制裝配混凝土建筑工程中，耳熟能詳?shù)摹皹?gòu)造邏輯系統(tǒng)” G5軟件系統(tǒng)則是在此期間由法國編制而成極大程度上輔助建筑工業(yè)化發(fā)展。

2 裝配式混凝土建筑的特點(diǎn)

2.1 建筑工業(yè)化生產(chǎn)

建筑工業(yè)化生產(chǎn)可以說是裝配式混凝土建筑最為突出的一個重點(diǎn)。各個構(gòu)件可以由預(yù)制加工廠批量生產(chǎn)，避免了不良天氣， 惡劣環(huán)境等外界因素的影響。同時工業(yè)化的生產(chǎn)方式也確保了產(chǎn)品質(zhì)量高而穩(wěn)定(溫度,濕度,由專業(yè)人員使用標(biāo)準(zhǔn)化模板,熟練操作各項步驟使得產(chǎn)品的質(zhì)量優(yōu)于現(xiàn)場制作,構(gòu)件質(zhì)量得到保證，這將有效地確保工程質(zhì)量的穩(wěn)定，在一定程度上更是減少混凝土開裂、鼓脹、滲水等建筑質(zhì)量缺陷。一經(jīng)檢驗合格后，即可快速運(yùn)到施工地點(diǎn)，只需在節(jié)點(diǎn)連接處采用現(xiàn)場澆筑，有效縮短了工期。而且，裝配式建筑的構(gòu)件生產(chǎn)可以與現(xiàn)場施工同步進(jìn)行， 如在施工地基與基礎(chǔ)時就可同時預(yù)制墻面、樓面等， 等到施工時只需要將已經(jīng)預(yù)制好的建筑構(gòu)件運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，通過少量的現(xiàn)場作業(yè)將各個構(gòu)件拼裝起來即可。不僅有效避免了現(xiàn)場施工因天氣惡劣等原因而長期停工導(dǎo)致運(yùn)營虧損的情況。此外,還可以縮短施工時間,加快施工進(jìn)度，尤其在北方特別寒冷氣候地區(qū)這種優(yōu)勢更為明顯。反觀傳統(tǒng)手工建筑，構(gòu)件多為現(xiàn)場澆筑，延長了工期，遇到惡劣天氣更是只能停工，最關(guān)鍵的在質(zhì)量方面雖有專門人員檢測，但很難面面俱到，尤其是在農(nóng)村地區(qū)，更多的是憑借于老師傅的“工作經(jīng)驗”。我們不可否認(rèn)由實踐而得出的經(jīng)驗是非常重要的存在，但粗糙的計算方式中蘊(yùn)含了有太多的不可確定性，比如房間大小，樓層高低，缺乏精確的計算，導(dǎo)致在部分情況下影響個人生活的舒適性。裝配式混凝土建筑和傳統(tǒng)手工建筑由于構(gòu)件所產(chǎn)生的不同遠(yuǎn)不是這么簡單。因城市人口快速發(fā)展，房價高居不下，住房貴，住房難就成了一個社會問題，從而效率就顯得尤為重要。

2.2 環(huán)境負(fù)荷低

在PM2.5大范圍肆虐的情況下，環(huán)境問題越發(fā)被人們所重視，這同樣也是傳統(tǒng)手工建筑被人們所詬病的地方。即使有相關(guān)法律規(guī)定但效果依舊不顯著，簡單的灑水隔音，所產(chǎn)生的效果只能稱之為聊勝于無。在這樣的情況下，裝配式混凝土建筑與之對比就顯得采用62年建筑學(xué)家梁思成在人民日報發(fā)表文章所用的一個形容詞，干凈利索。因工作方式都不同裝配式混凝土建筑減少大部分不必要的環(huán)境污染，就是從工程步驟上減少的也是與傳統(tǒng)手工建筑根本上的不同。同樣采用小天城的數(shù)據(jù)，在二氧化碳排放問題上與同體積大小的建筑相比，減少了 12000噸。至于塵土方面的話，其中的差距更是難以計量，由于裝配式混凝土建筑所用的大部分預(yù)制構(gòu)件都可以在工廠內(nèi)完成生產(chǎn)，減少了現(xiàn)場作業(yè)的工作量，使得生產(chǎn)過程中的建筑垃圾大量減少，與此同時，在建筑材料的運(yùn)輸、裝卸以及堆放等過程中，裝配式混凝土建筑可以大量地減少揚(yáng)塵污染。

另外一個問題，噪音問題。在裝配式建筑上也得到了很大的改善。傳統(tǒng)建筑中使用的大多為空心樓板，而裝配式建筑中更多的則是疊合老板。它是在預(yù)制樓板的基礎(chǔ)上再現(xiàn)澆一層混凝土樓板，從而形成實心的裝配整體式樓板。在隔音標(biāo)準(zhǔn)上，不僅與現(xiàn)澆樓板一致，而且平整度好、節(jié)約模板、方便施工。在內(nèi)隔墻方面，通常的話是采用輕質(zhì)條板，輕質(zhì)條板本身就具有非常優(yōu)越的隔音性。可以看出，在環(huán)境保護(hù)方面裝配式混凝土建筑依舊是遠(yuǎn)勝于傳統(tǒng)手工建筑。

2.3 抗震性能好

關(guān)于抗震方面可能是普通大眾最為擔(dān)心的一點(diǎn)。大部分情況下，我們的建筑物需要達(dá)到抗八級地震的程度，在組裝接頭連接不分，合理的設(shè)計是關(guān)鍵,如預(yù)制柱與柱連接,梁柱連接,采用錨栓連接的梁板連接,端板焊接、套筒連接,所以對裝配式混凝土建筑的抗震性能可以等同于現(xiàn)澆建筑物。甚至某些性能指標(biāo)可超過現(xiàn)澆混凝土建筑結(jié)構(gòu)。如果想進(jìn)一步改善提高整體結(jié)構(gòu)的抗震性能，可在預(yù)制裝配混凝土結(jié)構(gòu)中布置減震裝置，如設(shè)置相應(yīng)的阻尼器或直接設(shè)置隔震層。

2.4 可應(yīng)用建筑信息化模型設(shè)計施工一體化建造

從一定意義上可以這么說真正讓裝配式混凝土施工走入人們生活的是第五次信息技術(shù)革命的推動。加入科技力量的裝配式建筑，更顯得如虎添翼,BIM（建筑信息化模型）的可視化技術(shù)更是將偌大的一棟樓解剖于人們的眼前。將三維數(shù)字技術(shù)作為基礎(chǔ)，在此之上增加時間參數(shù)，可以模擬一個工程的施工進(jìn)度。同時，BIM的協(xié)同設(shè)計可以在極大程度上解決了以往難以避免的問題，比如因圖紙寬泛、現(xiàn)場施工不明確等問題。將傳統(tǒng)的線條繪圖轉(zhuǎn)向構(gòu)件布置，從單純的幾何表現(xiàn)轉(zhuǎn)向全信息模型集成，這樣的改變帶來的利處是顯而易見的。通過BIM的參數(shù)化設(shè)計可以實現(xiàn)在圖紙與模型一處更新，處處更新。最大程度上避免了人為失誤，視覺協(xié)同和碰撞協(xié)調(diào)更是增強(qiáng)了設(shè)計項目的可施工性。

3 總結(jié)

裝配式混凝土建筑的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)都比較突出，工業(yè)化生產(chǎn)方式確保了工程的質(zhì)量，極大程度的縮短了建設(shè)工期，在環(huán)保節(jié)能和勞動生產(chǎn)率方面也具有明顯的優(yōu)勢，相比于傳統(tǒng)手工建筑方式，更加適應(yīng)現(xiàn)在新型城鎮(zhèn)化的發(fā)展。但由于發(fā)展時間較短，技術(shù)不完善，規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的不統(tǒng)一，相關(guān)專業(yè)的人才較少，導(dǎo)致現(xiàn)階段成本較高。在未來，結(jié)合 BIM 等最新技術(shù)利用工業(yè)化管理的方式對建筑全生命周期進(jìn)行管理，可有效推動裝配式建筑全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。從而促進(jìn)裝配式建筑在我國快速發(fā)展，在我國能夠得到廣泛使用。

[1]王愛蘭, 宋萍萍, 楊震卿, 張強(qiáng). BIM 技術(shù)在裝配式混凝土結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用[J]. 建筑技術(shù), 2015, 46(3): 228-229

[2]王爽, 王春艷. 裝配式建筑與傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑造價對比淺析[J]. 建筑與預(yù)算,2014, (7): 25-27