預(yù)制裝配式混凝土建筑的結(jié)構(gòu)淺析

◎李惠

（作者單位：吉林建筑大學(xué)）

一、預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的特點

現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)體系施工，從搭腳手架、支模、扎筋、到混凝土澆筑，多數(shù)工作由手工勞動完成。現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)場施工存在著：噪聲擾民，粉塵污染；模板周轉(zhuǎn)材料消耗大；施工人員多，手工勞動多，勞動強度大，且熟練程度要求較高；施工速度慢，建設(shè)周期長，受自然條件影響大；混凝土外觀及內(nèi)在質(zhì)量控制難；現(xiàn)場的建筑材料浪費嚴(yán)重等缺陷。預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)與傳統(tǒng)建造方式相比，具有以下優(yōu)點：

1.可以用各種輕質(zhì)隔墻分割室內(nèi)平面，房間布置可以靈活多變。

2.施工方便，模板和現(xiàn)澆混凝土作業(yè)很少，預(yù)制樓板無需支撐，疊合樓板模板很少。采用預(yù)制及半預(yù)制形式，現(xiàn)場濕作業(yè)大大減少，有利于環(huán)境保護(hù)和減少施工擾民，更可以減少材料和能源浪費。

3.建造速度快，對周圍生活工作影響小。

4.建筑的尺寸符合模數(shù)，建筑構(gòu)件較標(biāo)準(zhǔn)，具有較大的適應(yīng)性。預(yù)制構(gòu)件表面平整、外觀好、尺寸準(zhǔn)確、并且能將保溫、隔熱、水電管線布置等多方面功能要求結(jié)合起來，有良好的技術(shù)經(jīng)濟效益。

5.預(yù)制結(jié)構(gòu)工期短，投資回收快。由于減少了現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的支模、拆模和混凝土養(yǎng)護(hù)等時間，施工速度大大加快，縮短了投資回收周期，減少了整體成本投入，具有明顯的經(jīng)濟效益。

二、預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)分類與布置要求

1.預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)分類。裝配式混凝土結(jié)構(gòu)在具體的施工使用過程中，通過根據(jù)其使用特點，可以大致分為幾種主要的種類，分別為：裝配整體式混凝土框架結(jié)構(gòu)、裝配整體式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)、裝配整體式框架－剪力墻（核心筒）結(jié)構(gòu)等主要結(jié)構(gòu)體系。對于裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)來說，裝配整體式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)具有多個方面的優(yōu)點，對于高層建筑物中對于質(zhì)量得要求十分有效，一方面具有良好的抗測的性能，還具有抗震性能，是建設(shè)高層建筑物的首要選擇。但是，我國現(xiàn)有的技術(shù)仍然存在很多的不足，在未來，需要進(jìn)一步的進(jìn)行研究，滿足建設(shè)的需要。

2. 預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)布置要求。預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)對于功能布置有規(guī)則、均稱、整體性的要求。其平面的長寬比以及局部凹凸比例都應(yīng)該盡量偏小，結(jié)構(gòu)排布遵循規(guī)則、勻稱的原則；同時，豎向構(gòu)件的截面尺寸和材料布置遵循從下到上逐漸減小的原則。避免整體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)受力變化，承重構(gòu)件應(yīng)該上下對齊，并且剛度分布上小下大。這種預(yù)制構(gòu)件的設(shè)計方式應(yīng)當(dāng)在受力合理、施工方便、最簡規(guī)格最多組合的基礎(chǔ)之上，兼顧連接簡單的特點，在梁柱和墻體的布置中尤甚。

三、預(yù)制裝配式混凝土建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性

1.結(jié)構(gòu)整體的抗震性能研究。新型預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)體系在美日韓等發(fā)達(dá)國家已有成功的實踐經(jīng)驗，其成熟度已達(dá)到能夠直接應(yīng)用于施工和設(shè)計中。而在我國的地震區(qū)并沒有相關(guān)的應(yīng)用經(jīng)驗。實際上，在歷次地震中安全性表現(xiàn)系數(shù)低下的情況，使得我們對國內(nèi)現(xiàn)有抗震體系信心不足，這促使我們加深對于預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的研究和推廣。

2.梁柱節(jié)點的設(shè)計及構(gòu)造。在裝配式結(jié)構(gòu)這種結(jié)構(gòu)體系中，接縫是結(jié)構(gòu)體系中的一個重要薄弱點，處理好節(jié)點構(gòu)造才能保證結(jié)構(gòu)的長久性。對于此種結(jié)構(gòu)，可行的辦法之一是采取適當(dāng)構(gòu)造方法使得梁柱節(jié)點的等同于現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)。研究梁柱節(jié)點的連接方式變得很重要，設(shè)計中我們主要將梁柱節(jié)點的連接分為干式連接與濕式連接兩種方式。 干式結(jié)構(gòu)的薄弱點在于延伸性不足，恢復(fù)力低下，但其承載力與剛度很容易達(dá)到現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的類似程度，在施工中不可以替換以現(xiàn)澆框架為受力特征的體系中；而濕式連接由于主筋和加強筋全部粘結(jié)，節(jié)點受力發(fā)生轉(zhuǎn)變，預(yù)制結(jié)構(gòu)這時因為新澆筑的混凝土的存在與預(yù)制構(gòu)件連在一起共同受力，其受力特征與現(xiàn)澆節(jié)點相似。只有當(dāng)節(jié)點強度超過（至少等于）現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的節(jié)點強度之時，即節(jié)點承載力和延性等特征被保障之后，裝配整體式結(jié)構(gòu)體系才能應(yīng)用到施工中，我們才可以將其與現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)同等對待。

四、裝配式混凝土建筑結(jié)構(gòu)施工技術(shù)要點

1.NPC 施工技術(shù)。我國房屋建筑裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工的主要技術(shù)之一就是NPC 施工技術(shù)。NPC 施工技術(shù)可以有效地連接不同構(gòu)件之間的縫隙，將不同構(gòu)件連接起來，對于水平構(gòu)件和垂直構(gòu)件連接時，通常會出現(xiàn)縫隙或者是其他建筑難點，使用NPC 技術(shù)就可以有效地解決這些問題，從而加強建筑物的穩(wěn)定性，使建筑更加牢固安全。

2.PC 技術(shù)。PC 施工技術(shù)也是裝配式混凝土施工技術(shù)的主要施工技術(shù)之一。這種技術(shù)主要使用在空調(diào)板、填充墻等構(gòu)件上。運用PC 技術(shù)可以有效地加強不同構(gòu)件之間的連接度，減小施工出現(xiàn)的縫隙，從而使其連接的更加緊密，這在一定程度上加強了建筑物的保溫功能。構(gòu)件的制作大多是在工廠中完成的。運用PC 技術(shù)可以有效地簡化現(xiàn)場工作流程。使工地現(xiàn)場工作更加高效，材料利用更加充分。PC 技術(shù)可以有效的減少工程隊的施工量，并且使其高效率的利用材料。這在一定程度上減少了對環(huán)境的污染，簡化了工作流程。促進(jìn)了施工速度，從而有效的縮短了工期。

3.混凝土澆筑技術(shù)。使用裝配式混凝土施工技術(shù)的過程中，不同構(gòu)件連接時，需要工作人員在現(xiàn)場進(jìn)行混凝土的澆筑。所以在施工過程中也必須考慮這個方面。我國現(xiàn)階段工地施工的混凝土澆筑主要是在機械中完成。在混凝土制作過程中，首先要對水泥進(jìn)行攪拌，將水泥以及砂子等其他物質(zhì)加入攪拌機內(nèi)進(jìn)行攪拌，接著添加80%的水分。當(dāng)攪拌時間達(dá)到5 分鐘左右就可以形成完整的砼。此時就可以進(jìn)行混凝土的澆筑工作。在灌澆時必須保持溫度在5°到35°之間。溫度過高或過低都會對澆筑過程產(chǎn)生直接影響。同時澆筑過程要避免陽光直射，最好在30 分鐘內(nèi)完成澆筑工作。當(dāng)連接兩個構(gòu)件時，首先要對構(gòu)件表面上灑水，保持其表面濕潤，從而利于澆筑施工。在冬天混凝土澆筑施工過程中必須注意。溫度低于5 攝氏度時必須停工，否則即使?jié)仓晒Γ錆仓馁|(zhì)量也會有極大程度的降低。

在實際施工過程中，其澆筑功能主要應(yīng)用在預(yù)制墻板兩端進(jìn)行合模時，建筑工地工作時通常采用套筒灌漿來進(jìn)行混凝土的澆筑。首先從套筒底部開始，利用預(yù)置的PVC 澆灌孔進(jìn)行澆灌，當(dāng)另一孔出現(xiàn)混凝土?xí)r，就說明孔內(nèi)已裝滿混凝土。此時就需要運用軟活塞將孔塞住，防止出現(xiàn)漏漿的現(xiàn)象。在澆灌完的四小時內(nèi)不能對構(gòu)件移動，否則就容易出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象。

結(jié)束語：預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)就是將外墻板等構(gòu)件進(jìn)行現(xiàn)代工廠化生產(chǎn)之后，運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場進(jìn)行組裝作業(yè)，主體受力結(jié)構(gòu)梁、柱、剪力墻選用現(xiàn)澆形式。在預(yù)制墻板板片上面預(yù)先留有鋼筋，然后將這些預(yù)留鋼筋與建筑物主體結(jié)構(gòu)的鋼筋混凝土澆筑連接，以此來合二為一，形成一體，保證結(jié)構(gòu)安全可靠。由此可見，若是想要保證預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)工程的高質(zhì)量水平，就務(wù)必應(yīng)該控制好施工過程中各個連接點以及安裝質(zhì)量。進(jìn)而保證建筑工程的高質(zhì)量水平。