預制裝配式混凝土高層建筑的發展及現狀研究

程帥

摘要：目前，人們僅需要大量的住宅，而且對于住房品質的要求也日益提高。傳統的建筑模式已經不符合當今時代人們對于住宅的需要。且現場澆筑式工程的施工中，需要施工人員進行手動作業的環節有很多，導致施工成本無法得到有效的控制，施工時間與施工質量也無法得到保障。由此可見，傳統的建筑模式較為繁瑣、復雜，即使應用大量的建筑設備也無法真正意義的實現建筑機械自動化，進而無法有效提高建筑施工效率。對此，預制裝配式混凝土結構在我國高層住宅建筑中的應用受到了越來越多建筑從業人員的關注。

關鍵詞：高層住宅;預制裝配式;混凝土結構

預制裝配式混凝土結構的組成配件、構件是通過具備相關技術的廠家進行預制的，后將預制好的構件、配件通過相應的運輸技術運輸到施工現場，再由專業的施工技術人員進行組裝構件。在施工現場的施工中，相關施工人員只需要將各種構件按照預先的施工方案進行組裝，然后通過預留的節點進行連接、定位，最后再對建筑予以部分澆筑與節點加固就可以完成建筑的裝配工作。因為施工中使用的都是建筑構件，如：外墻構件，可以將裝飾、保溫等工序進行整合，使其在工廠內一站式完成，降低現場的裝配作業量。由此可見，預制裝配式混凝土結構的優勢在于，其組成的構件都是在工廠內通過機械化生產的，在實際的安裝中不會產生較多的建筑垃圾，且施工工藝簡潔，可有效縮短工程工期，利于建筑企業降低施工成本。

一、高層建筑結構特點

（1）考慮水平荷載。高層住宅中，雖然重力為主的豎向荷載對住宅結構設計有著關鍵性的影響，但是水平荷載對高層住宅建筑的影響也不容忽視，因此在具體設計過程中要加強對該項內容的重視。針對高層住宅來說，豎向荷載通常都為定值，而水平荷載則會受結構動力特征影響而產生變化。通常來說，在水平荷載作用下，傾覆力矩與建筑工高度增加的二次方呈正比。（2）控制結構側向移動。高層建筑與低層建筑結構設計的一個重大區別就是，結構的側向移動已經成為了影響建筑結構設設計中的一項關鍵因素，要加強對該項內容的合理控制。受水平荷載作用影響，高層建筑結構側向變形增大明顯，其建筑高度四次方呈正比關系。（3）注重對高層建筑自重的控制。在高層住宅設計過程中，要通過合理的方式減輕建筑本身的重量，通過該方式，在地基相同的基礎下，可以建設更高的的建筑，提高土地利用率。除此之外，減輕結構自身的重量，還可以使建筑的抗震性能得到進一步提高。對于高層住在來說，不僅要滿足建筑在正常使用中的受力要求，而且還要具有一定的抗震設計，實現小震不壞，中震可修，大震不倒。

二、裝配式框架結構特點

裝配式框架結構中的構件、配件，都是在工程進行預先制造的，這使這些構件、配件尺寸等精密性數據能夠得到保障。此種結構的構件、配件在實際的施工裝配中只需要簡單的操作，在構件的個連接部位進行混凝土澆筑或是采用疊合的方式，就可以使其固定滿足建筑整體框架的需求。由此可見，裝配整體式框架結構的施工不但具有簡潔效率高等特點，而且還可以在保證建筑質量的同時，為建筑質量提供保障。雖然裝配整體式框架結構具有諸多的有點，但是其在實際住宅建筑中的應用還需要克服許多問題。首先，隨著住宅建筑高度的增加，建筑底部各層的支撐梁、柱承受的內力也相對提高，這就需要提高裝配整體式框架結構中的鋼筋用量;其次，裝配整體式框架結構在強烈地震下，其內部結構會出現較大幅度水平位移，受到嚴重的破壞;最后，此種結構中，裸露與室內外的梁與柱將嚴重影響建筑美觀性。

三、國內外預制裝配式混凝土技術的現狀與發展

（一）其他國家預制裝配式混凝土技術的現狀與發展歷程

制裝配式混凝土技術最早起源于1891年，是西方國家工業革命后，提出的新型建筑施理念，但是其真正的應用是上世紀中旬才開始的，并逐漸演變為現代意義上的工業化混凝土預制技術。此建筑技術最早出現在西歐，且在西歐有一個長足的發展。西歐地區很多房屋的建造都應用了該技術，但更多的是應用于低層建筑。隨后，該技術傳至美國、加拿大等國家，且愈發受到廣大建筑從業人員的歡迎。另外，目前關于預制裝配式混凝土技術的抗震研究日本與新西蘭是處于世界各國前列的國家。這是因為日本地處于環太平洋火山地震帶，是一個地震頻發的國家，他們通過獨特的設計方法，很大程度的提升了制裝配式混凝土結構的抗震能力，拓展了此項技術，使其應用范圍也變的更加廣泛。

（二）我國預制裝配式混凝土技術的現狀與發展歷程

我國預制裝配式混凝土技術的應用相對于西方發達國家起步較晚，其發展與經濟發展的周期相同。在計劃經濟時代就已經出現了一系列的預制裝配式混凝土施工體系，隨著市場經濟的變革，預制裝配式混凝土構件制造行業應得到了新的發展，且各生產廠商的規模也在逐漸擴大，技術的進一步提高，使得建筑構件的質量也被寄予了更高的要求。預制裝配式混凝土技術在國內的發展較為緩慢，是在我國改革開放后才引進的。由于唐山市很多建筑都是采用早期技術相對不成熟期間的預制裝配式混凝土技術建造的，使得建筑不具備太高的抗震能力，導致地震中出現許多人員的傷亡，這導致這一技術在我國發展受阻。直到近幾年，相關政策的陸續發布才使得該技術受到重視，但技術水平還停留在20世紀末。

四、高層建筑中預制裝配式混凝土結構的應用

由于我國人口基數較大，且城市、城鎮正處于現代化的發展進程之中，使得人民群眾的住宅問題成為了我國假設過程中一項復雜、長期、艱難的任務。目前，我國居民對于保障性住宅的需求量較高，使得建筑的建造國模也在不斷擴大，且對于建造技術與施工質量也有了進一步的要求。近年來，我國工業技術水平得到了飛速的發展，進而使預制裝配式混凝土在高層住宅中的應用技術也得到了發展，克服了以往遇到的種種困難。高層住宅可以將空間進行充分利用，在同等面積的土地上容納更多的人，而預制裝配式混凝土技術是未來建筑發展的主流趨勢，這說明，將預制裝配式混凝土結構應用于高層住的建設中是未來建筑從業人員共同研究的方向。高層建筑相比于十層一下的建筑，其具有自身獨特的特點：（1）除了基本的豎向重力荷載，還包括了地震荷載、風荷載等因素。（2）高層建筑受到水平荷載的影響較大，分析其受力因素可知，建筑的高度越高越向上，其相對高度所受到的位移影響就越大，需要施工過程中，建筑人員的嚴格把控。（3）隨著建筑層數的增加，建筑結構中支撐柱的軸向力也就越大，在框架結構的住宅中如果發生支撐柱因軸向力較大而變形的現象，將會導致高層建筑出現水平方向的位移。（4）小高層建筑的自重可以提高建筑結構的抗震能力，且可以在相同的地基上多建基層，提高承建單位的將能夠及效益。（5）通過使用BIM、2D、3D等技術，相關人員的建筑方案可以得到輔助證實，進而對高層住宅的抗震能力等數據進行分析，以便相關建筑人員對建造方案進行優化，提高建筑質量。

五、結語

綜上所述，住宅建筑是關系到我國民生的產業，同時也是我國建設可持續發展型社會的重要內容之一，在今后的發展中，建筑行業的相關從業人員應該加大對預制裝配式混凝土技術的研究力度，并在不斷的實際應用中汲取經驗，推動我國建筑行業的產業化、標準化、工業化。

參考文獻：

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