何欣
广州大学 510006
摘 要:通过高度概括装配式混凝土建筑的特点和国内外发展状况,系统归纳总结了装配式混凝土通用结构体系与专用结构体系的关系和设计要求,提出我国发展装配式混凝土建筑的技术路线和思路。
0引言
在许多发达国家中, 装配式混凝土建筑是建筑工业化最重要的方式,它具有提高质量、缩短工期、节约能源、减少消耗、清洁生产等许多优点。目前,随着我国经济快速发展, 建筑业和其他行业一样都在进行工业化技术改造, 预制装配式混凝土建筑又开始焕发出新
的生机。 许多高质量要求的建筑已选用预制装配式结构来建造, 建筑体系也借鉴国外经验采用装配整体式或预制外墙挂板等方式,都取得了非常好的效果。装配式混凝土建筑是指以工厂化生产的混凝土预制构件为主, 通过现场装配的方式设计建造的混凝土结构类房屋建筑。 构件的装配方法一般有现场后浇叠合层混凝土、钢筋锚固后浇混凝土连接等,钢筋连接可采用套筒灌浆连接、焊接、机械连接及预留孔洞搭接连接等做法。
1 装配整体式混凝土结构相关文件政策
装配整体式混凝土结构是建筑产业现代化发展的必然趋势,对加快推进绿色建筑发展、转变城镇化建设模式起到重要作用。发展装配整体式建筑已成为我国的一项重大战略决策。2016 年 2 月,中共中央、国务院印发了《关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》,提出了装配式建筑的 10 年发展目标。2016 年 9 月,国务院办公厅印发了《关于大力发展装配式建筑的指导意见》,明确提出了总体要求和八项重点任务及相关措施。2017 年 2 月,国务院办公厅印发了《关于促进建筑业持续健康发展的意见》,推进建筑产业现代化。2017 年 3 月 23 日,住房城乡建设部印发了《“十三五”装配式建筑行动方案》,明确提出装配式建筑发展的工作目标、重点任务和保障措施。
2 全国装配式建筑发展状况
住建部提出了装配式建筑分三步走、稳中求进的发展思路,明确了现阶段装配式建筑发展的基本原则。第一步,大力推广装配式水平构件;鼓励叠合板、阳台板、楼梯、空调板等
在装配式建筑中的应用,使其建造质量达到高标准、高要求。第二步,积极发展非承重竖向构件的应用:例如外挂墙板、条板、复合墙板等。第三步,稳妥推广竖向承重构件应用:无论框架结构还是剪力墙结构,由少到多,逐步积累经验。2017年1月至10月,全国已落实新建装配式建筑项目约1.27亿m2。住建部建筑节能与科技司司长苏蕴山表示,截至目前,全国 31 个省 ( 自治区、直辖市 ) 全部出台了推进装配式建筑发展相关政策文件,装配式建筑顶层设计初步形成。业已形成整体发展态势。
3 装配式混凝土建筑的分类和特点
3.1 装配式混凝土建筑分类
装配式混凝土建筑依据装配化程度高低可分为全装配和部分装配两大类。全装配建筑一般限制为低层或抗震设防要求较低的多层建筑;部分装配混凝土建筑主要构件一般采用预制构件,在现场通过现浇混凝土连接,形成装配整体式结构的建筑。依据预制构件承载特点,又可分为以承重的结构构件为主的装配式混凝土剪力墙结构和以自承重预制外墙构件为主的内浇外挂式混凝土建筑。对于采用少量混凝土预制构件建造的混凝土结构或建筑,一般不作为装配式混凝土建筑考虑。
3.2 装配式混凝土建筑的特点
(1)主要构件在工厂或现场预制,采用机械化吊装,可与现场各专业施工同步进行,具有施工速度快、工程建设周期短、利于冬期施工的特点。(2)构件预制采用定型模板平面施工作业,代替现浇结构立体交叉作业,具有生产效率高、产品质量好、安全环保、有效降低成本等特点。
(3)在预制构件生产环节可采用反打一次成型工艺或立模工艺将保温、装饰、门窗附件等特殊要求的功能高度集成,减少了物料损耗和施工工序。(4)由于对从业人员的技术管理能力和工程实践经验要求较高, 装配式建筑的设计施工应做好前期策划,具体包括工期进度计划、构件标准化深化设计及资源优化配置方案等。
4 国外装配式混凝土建筑的发展状况
北美地区装配式混凝土建筑的发展状况北美地区主要以美国和加拿大为主,由于预制预应力混凝土协会(PCI)长期研究与推广预制建筑,预制混凝土的相关标准规范也很完善, 所以其装配式混凝土建筑应用非常普遍。北美的预制建筑主要包括建筑预制外墙和结构预制构件两大系列,预制构件的共同特点是大型化和预应力相结合, 可优化结构配筋和连接构造,减少制作和安装工作量,缩短施工工期,充分体现工业化、标准化和技术经济性特征。 在20世纪, 北美的预制建筑主要用于低层非抗震设防地区。 由于加州地区的地震影响,近年来非常重视抗震和中高层预制结构的工程应用技术研究。PCI最近出版了《预制混凝土结构抗震设计》一书,从理论和实践角度系统地分析了预制建筑的抗震设计问题,总结了许多预制结构抗震设计的最新科研成果,对指导预制结构设计和工程应用推广具有很强的指导意义。
欧洲装配式混凝土建筑的发展状况欧洲是预制建筑的发源地,早在17世纪就开始了建筑工业化之路。第二次世界大战后,由于劳动力资源短缺,欧洲更进一步研究探索建筑工业化模式。 无论是经济发达的北欧、西欧,还是经济欠发达的东欧,一直都在积极推行预制装配混凝土建筑的设计施工方式,积累了许多预制建筑的设计施工经验,形成了
各种专用预制建筑体系和标准化的通用预制产品系列,并编制了一系列预制混凝土工程标准和应用手册,对推动预制混凝土在全世界的应用起到了非常重要的作用。
日本和韩国借鉴了欧美的成功经验, 在探索预制建筑的标准化设计施工基础上,结合自身要求,在预制结构体系整体性抗震和隔震设计方面取得了突破性进展。具有代表性成就的是日本2008年采用预制装配框架结构建成的两栋58层的东京塔。同时,日本的预制混凝土建筑体系设计、制作和施工的标准规范也很完善,目前使用的预制规范有《预制混凝土工程》(JASS10)和 《混凝土幕墙》(JASS14)。
5 我国装配式混凝土建筑发展存在的问题及解决对策
5.1 基础研究不完善
在应用最广的装配式混凝土剪力墙结构中,钢筋竖向连接和夹心墙板连接属于核心技术。对于钢筋竖向连接,我国目前主要采用的方式是套筒灌浆连接,但套筒灌浆连接从受力机理方面分析仍存在很多问题;夹心墙板连接要同时考虑内外层墙板在受力、耐久、热胀冷缩等多方面的多种因素,仍需进一步研究。
5.2 技术体系不完善
以装配式混凝土剪力墙结构为主的装配式混凝土建筑不能支撑整个装配式混凝土建筑领域的全面健康发展,应扩宽路线对其他装配式混凝土结构进一步研究。
5.3 标准规范体系不完善
标准规范对装配式混凝土建筑的全面健康发展起到规范性和指导性作用。目前我国装配式混凝土建筑发展还不够成熟和完善,因此仍有很多技术标准缺乏,亟待完善。
6 总结
我国装配式混凝土建筑较发达国家仍有很大差距,目前我国新建装配式建筑占新建建筑面积的比例不足 5%。随着政策影响和市场导向,装配式混凝土建筑的大力推广必然成为未来建筑行业发展的新趋势。
参考文献:
[ 1 ]中国建筑标准设计研究院有限公司 .GB/T51231-2016 装配式混凝土建筑技术[ S ]. 北京:中国建筑工业出版社,2017.
[ 2 ]住房和城乡建设部住宅产业化促进中心 . 大力推广装配式建筑必读[ M ]. 中国建筑工业出版社,2016.