裝配式混凝土結構發展與應用

詹小萍 葉志龍

（1重慶市設計院， 重慶 400015；2北京城建設計發展集團股份有限公司， 重慶 401147）

0 引言

裝配式混凝土建筑與傳統現澆式建筑相比，有著節能減排、綠色環保、施工高效等突出優勢。隨著國家提出了建筑市場的許多相關政策，鼓勵裝配式可持續建筑的發展，裝配式結構正成為建筑行業發展的新熱點。

1 裝配式混凝土結構發展

1.1 國外裝配式混凝土結構的發展

歐洲是預制建筑的發源地，早在17世紀就開始了建筑工業化之路。1891年，法國在建筑中使用裝配式混凝土梁，是世界上第一個預制混凝土構件。

二戰后，歐洲各國在住宅建設領域大力發展和推廣裝配式混凝土建筑，積累了許多相關的工程經驗，形成了各種專用預制建筑體系和標準化的預制產品系列，并編制了一系列預制混凝土工程方面的標準和應用手冊，對推動預制混凝土在全世界的廣泛應用起到了非常重要的作用。

美國預制預應力混凝土學會在研究與推廣預制建筑做了很多相關工作，包括中高層預制結構抗震的工程應用方面的技術研究，預制混凝土相關標準規范的完善，對預制結構設計和工程應用推廣提供了技術支持。

日、韓緊隨歐美步伐，在探索預制建筑的標準化設計施工基礎上，結合自身要求，在預制結構體系整體性抗震和隔震設計方面取得了突破性進展。具有代表性成就的采用預制裝配框架結構建成的東京塔。同時，日本的預制混凝土建筑體系構造設計合理，部品的集成化程度很高，施工管理嚴格，體現了很高的綜合技術水平。

總的來說，上述國家和地區裝配式混凝土住宅的發展，大致經歷了三個階段：第一階段是裝配式混凝土建筑形成的初步階段，重點建立裝配式混凝土建筑生產-建造體系；第二個階段是裝配式混凝土建筑的發展期，逐步提高住宅的質量和性價比；第三階段是裝配式混凝土土建發展的成熟期，降低能源消耗和環境負荷，發展資源循環型住宅。

1.2 我國裝配式混凝土結構的發展

我國從 20 世紀五十年代從借鑒前蘇聯及東歐經驗開始，研究裝配式混凝土建筑的設計、施工技術，推行標準化、工廠化、裝配式施工的房屋建造方式，形成了一系列裝配式混凝土建筑體系，較為典型的建筑體系有裝配式單層工業廠房建、裝配式多層框架、裝配式大板等。20世紀60～ 80年代初，裝配式混凝土建筑體系得到了快速的發展，當時建筑抗震要求不高且建設量不大，建筑形式單一，容易采用標準化的建造方式，裝配式混凝土建筑和采用預制空心樓板的砌體建筑成為當時兩種最主要的建筑體系。20世紀80年代末，由于裝配式建筑結構整體性差、抗震性能差，且建筑規模急劇增長和建筑形式多樣化，裝配式混凝土建筑發展基本停滯。到20世紀90年代中期，裝配式混凝土建筑逐漸被現澆混凝土建筑體系取代。進入21世紀，由于勞動力成本的日益上升，同時國家對節能環保和可持續發展的要求，裝配式建筑進入發展的新階段。期間我國在大型砌塊裝配式住宅、裝配式大板、裝配整體式框架結構、工業廠房等裝配建筑方面取得了可貴的經驗，初步形成了符合我國情況的裝配式建筑形式。

2 裝配式混凝土結構技術應用現狀

2.1 裝配整體式混凝土結構體系

裝配整體式混凝土結構可采用部分現澆和部分預制相結合，也可采用全部為裝配構件的結構形式，主要包括裝配整體式混凝土框架、裝配整體式混凝土框架—剪力墻、裝配整體式混凝土剪力墻、預制預應力混凝土裝配整體式框架等。

（1）外墻和內墻系統

預制裝配式建筑的外墻板普遍采用夾芯保溫墻板，也可采用預制混凝土外墻板。夾芯保溫墻板自重輕，保溫性能好，施工簡單快捷，但造價較高，在北方寒冷地區得到普遍應用；預制混凝土外墻板質量易于控制，采用外掛方式，建筑保溫隔熱效果好，安裝方便快捷，節省工期，造價較夾芯保溫墻板低，但自重較重，在南方地區普遍應用。

預制裝配式建筑的內隔墻普遍采用板材隔墻，主要產品有灰渣混凝土空心板、石膏空心條板、珍珠巖輕質復合隔墻板、混凝土夾芯隔墻板等。目前應用較為普遍的是灰渣混凝土空心板，具有輕質、防火、防潮、抗壓、抗震、隔音、單點吊掛力高，環保、節能、低碳等優點。石膏空心條板適用于一般框架住宅內非承重隔斷墻體，具有重量輕，強度較高，隔熱隔音等性能，但由于石膏空心條板單點吊掛力較低，應用存在一定限制。珍珠巖輕質隔墻復合板具有輕質、高強度、墻壁薄、防水防火、保溫隔熱、施工方便、耐久性好、工程造價低等優點，但其隔音性能一般、單點吊掛力較低。

（2）樓蓋系統

樓蓋系統主要采用裝配整體式樓蓋，主要類型有疊合平板、鋼筋桁架疊合板、預應力疊合板。目前應用較為普遍的是鋼筋桁架疊合板和預應力疊合板，鋼筋桁架疊合樓板具有更高的整體性能，減少現場鋼筋綁扎工作，現場拼縫質量好，厚度一般為50～60mm，跨度不宜大于3m。預應力疊合板整體剛度和抗震性能好，節省模板支撐體系，材料利用充分，減少了樓板的截面尺寸，厚度一般為50～60mm，跨度可大于6m。

（3）預制梁柱系統

預制梁柱是預制裝配式工業與民用建筑的重要構件之一，其特點是構件細長，重量較大，穩定性較差，校正和連接構造較復雜，質量要求較嚴。

（4）其他預制構件

其他預制構件是指除預制梁、板、墻和柱外的其他預制混凝土構件，包括預制鋼筋混凝土樓梯、陽臺和空調板等。其中預制鋼筋混凝土樓梯標準化程度高，施工速度快，成型質量好，是建筑產業現代化發展初期重點推廣的預制構件。

4 裝配式混凝土結構應用發展思路

4.1 裝配式混凝土結構存在的問題

4.1.1 裝配式混凝土結構應用技術體系不完善

我國目前裝配式混凝土結構應用較多的主要為裝配式混凝土剪力墻住宅，而裝配式混凝土框架結構及其他結構類型的裝配式建筑發展遲緩，其類型單一，無法支撐整個預制構件行業穩定持續的發展。

4.1.2 裝配式混凝土結構標準規范支撐不夠

我國受現澆設計習慣的影響，嚴重限制了裝配式混凝土建筑的發展，使得相關標準規范還停留在建筑預制裝配化發展的初期，且由于建筑預制裝配化技術標準缺乏基礎性研究和足夠的工程實踐，使得很多技術標準仍處于空白，亟需補充和完善。

4.2 裝配式混凝土結構發展思路

4.2.1 統籌規劃，分步實施

堅持因地制宜，合理確定發展目標，完善產業布局。根據技術難易程度、建筑結構類型、建設成本因素，由易到難、由少到多，分階段、分步驟推進。

4.2.2 政策引導、市場主導

充分發揮市場配置資源的基礎性作用，堅持企業在推進建筑產業現代化及建筑行業轉型升級中的市場主體地位，以市場需求為導向，完善市場機制。同時，注重政府政策引導，加大資金扶持力度，營造良好，促進產業快速健康發展。

4.2.3 示范引領、科技拉動

以政府投資的保障性住房及適合裝配式混凝土結構和鋼結構體系的一批市政基礎設施、公共項目為突破口，開展工程示范，逐步推廣裝配式混凝土結構、鋼結構的應用及產業創新發展。增加科技投入，優先支持建筑產業現代化相關科技成果的生產轉化和應用，形成科研、生產、施工、管理的技術應用體系。

4.2.3 龍頭帶動，集群發展

支持現有材料、設計、施工企業做優做強，培育具有設計、采購、施工、融資、運營管理能力為一體的工程總承包龍頭企業。

5 結語

裝配式建筑是我國建筑行業的一次深刻革命，是建筑行業發展的必然趨勢之一。在技術體系不斷完善、建設住宅產業化不斷推進的情況下，作為設計人員應提升創新性和研發能力，適應建筑產業化革命的發展需求。

[1]趙中宇,鄭嬌,裝配式建筑設計要點解析[J].住宅產業雜志 ,2015

[2]蔣勤儉,國內外裝配式混凝土建筑發展綜述[J].建筑技術,2010

[3]于龍飛,張家春,裝配式建筑發展研究[J].低溫建筑技術,2015