浅析预制装配式结构的发展历史及应用

浅析预制装配式结构的发展历史及应用

孙巍

孙巍

中国建筑土木建设有限公司北京市100070

摘要：预制装配式结构（PrefabricatedConcreteStructure，以下简称PC结构）是指先在工厂中预制主要结构受力构件，然后在施工现场通过有效的连接将预制构件进行组装的建筑结构形式。因为PC结构具有诸多优点，其应用也越来越多。本文对PC结构的发展历史及应用做一个简单的概述。

关键词：预制装配式结构、优点、发展、应用

1.装配式结构的概念及特点

随着社会经济水平的发展和人们对生活环境质量要求的提高，传统的砖混、现浇钢筋混凝土结构等建筑结构形式已无法完全满足建筑市场的新需要[1-2]，现代建筑需要满足人们基本生活居住要求的同时，还要做到工业化高效率生产，并减少对环境的破坏，满足绿色可持续发展的要求。而预制装配式结构建筑通过在设计、制作、施工、装修以及后期应用和管理等方面，贯穿建筑全生命周期的独特优势[3]，建筑品质得到改进了的同时，又实现了节能减排和可持续发展的方针。按其预制程度的差别，可分为全预制装配式结构和半预制装配式结构[4]；按其结构受力特征的差异，可分成装配式混凝土框架结构、装配式混凝土剪力墙结构、装配式混凝土框架-剪力墙结构。与传统的砖混结构、现浇混凝土结构相比，预制装配式结构有如下特点[5]：（1）结构构件在工厂预制，施工现场干湿作业工作量降低，能够有效减少固体垃圾、扬尘、废水、噪音等污染，更加绿色健康，符合生态文明建设的理念；（2）结构构件设计制作标准化，工厂流水施工，质量稳定可靠；（3）施工现场劳动力资源及安全防护需求降低，解决建筑市场劳动力资源短缺问题的同时也降低了工程造价。

2.预制装配式结构在国内外的研究应用概况

2.1预制装配式结构在我国的研究应用概况

我国从20世纪50年代起已经开始对预制装配式结构进行了应用和研究[6-8]，当时采用的主要是前苏联技术，应用比较广泛的有预制楼板、大板结构预制柱、预制吊车梁等。装配式结构施工简单快捷，周期快特点的适应了当时的国情，大量的应用于当时的工业民用建筑中。直到20世纪80年代，预制装配式结构在我国的建筑业中仍占有一席之地，当时在我国比较流行的是装配式预制大板住宅，1978年《装配式大板居住建筑结构设计和施工暂行规定》的推出标志着我国装配式大板建筑进入新的发展阶段。但由于其构件生产工艺粗糙，存在许多影响结构安全及正常使用的隐患和缺陷，同样也逐渐无法满足户型多样化的需求，因此在20世纪90年代逐渐被现浇混凝土结构取代，预制装配式结构发展进入停滞期。

进入21世纪以来，传统现浇混凝土结构固有的如施工周期长、环境污染严重、生产效率低、劳动力资源和自然资源需求高等问题逐渐无法适应社会经济的发展，与此同时，随着预制构件的设计、生产、安装技术的逐步提高，预制装配式混凝土结构体系完全满足国家抗震标准规范，政府也出台一系列鼓励、引导预制装配式结构快速发展的政策文件，建筑行业的节能减排成为国家节能减排的重点，万科、远大、中南之类的企业广泛参与到预制装配式结构的发展中来，我国预制装配式结构正迎来新的发展机遇期。但目前我国的预制装配式结构研究及应用水平和国外还有较大差距，基础研究较薄弱，还处于低水平阶段。

2.2预制装配式结构在外国的研究应用概况

国外对预制装配式结构的研究应用起步较早，二战后，以瑞典、法国为代表的欧洲国家建造了大量预制装配式结构，形成了一套完整的住宅结构体系。欧洲在20世纪50年代开始开发板、墙装配式构件，实现构件的工厂化生产，促进了预制装配式结构的快速发展。与此同时，欧洲许多国家颁布了促进装配式结构快速发展的政策和标准。目前装配式建筑在欧洲已经发展很成熟，而欧洲住宅建设已进入相对低潮期，各国都在寻求新的发展途径。瑞典凭借其技术优势，积极拓展全球市场。

美国的预制装配式建筑发展过程与其他国家有明显不同，美国本土没有经历战火的蹂躏，物质基础较好，装配式建筑在美国的发展更多是自发的，而不是迫于“房慌”形势。美国很早就出台有关预制装配式建筑的行业规范和标准，1954年即成立的美国预制/预应力混凝土协会（PCI）编制的PCI行业规程已经修编再版7次，这一规程对美国60年来的预制装配式结构建筑方面的经验进行了提炼和总结，成为预制装配式结构建筑设计和施工的指南，对预制装配式结构建筑的发展有着重要的作用，这一规程被许多国家使用至今。美国的预制装配式结构建筑在20世纪70年代时就已经得到了高速的发展，广泛应用于各种建筑，预制装配式结构住宅比例达到90%以上。美国不同于其他国家，美国的装配式结构建筑基本是全预制装配式的，全部采用干式连接，不进行后期浇筑，这主要得益于美国工程设计人员对计算机的娴熟应用，能够解决复杂的连接问题。目前，全预制装配式混凝土结构建筑以其成本低、质量高等优势，已经是美国装配式混凝土结构的主流。美国的经济发达，工业化水平和社会劳动效率较高，且美国人口众多，国内市场大，这些众多优势直接使在此基础上发展起来的建筑工业化建设在一开始便有了较高的水平，领先于其他国家。

亚洲范围内，日本、新加坡、我国香港、台湾地区的装配式结构建筑发展较成熟，当地将推广建筑产业化立法，规定在钢筋混凝土建筑中PC率需达到一定比例。日本的装配式结构建筑在二战结束后开始大规模出现，一直到20世纪90年代年仍不断进步。日本在20世纪60年代就已经有了装配式结构的概念，1990年推出工业化、构件化生产方式，并在地震频发城市的高层以及超高层房屋中取得非常普遍的应用。日本现在已经形成了完善的预制住宅结构体系，主要的结构体系有如下几种：W-PC结构技术、WR-PC结构技术、R-PC结构技术、SR-PC结构技术，其中SR-PC结构技术与本文研究的课题有相似之处，都应用到了型钢，但具体的截面设计形式有较大差别，后文将具体叙述。日本装配式结构采取半预制半后浇为主，兼顾了半预制结构优异的抗震性能和预制混凝土节约人力的优点，但存在造价较高的弊端。

3.结语

装配式结构建筑因其特有的诸多优势而大量应用于现代建筑中，目前我国与发达国家的差距仍然很大，在国家政策大力引导、企业广泛参与的同时，解决装配式结构在设计、生产、施工中的问题，提高装配式建筑户型多样性，装配式结构建筑将来一定会成为我国建筑形式的首选。大力推广装配式结构建筑，是实现建筑产业转型升级的必然选择，是建筑业由传统生产方式向现代工业化方式的必经之路，这种建筑行业里前所未有的变化可以带动经济的发展，同时将改写建筑行业的面貌，会对建筑行业以及整个社会经济的发展产生巨大而深刻的影响。

参考文献：

[1]邵永健.型钢轻骨料混凝土梁的力学性能及设计方法的试验研究[D].西安建筑科技大学，2008.

[2]张波.装配式混凝土结构工程[M].北京：北京理工大学出版社，2016

[3]顾金山.装配式混凝土建筑结构设计[M].上海：同济大学出版社，2016

[4]闫莉媛.浅析预制装配式建筑结构特点和发展应用前景[J].建材与装饰，2016（37）：127-128.

[5]胡金生.预制装配式结构施工技术的应用[J].江苏建材，2014（02）：34-36.

[6]李晓明.现代装配式混凝土结构发展简述[J].住宅产业，2015（08）：46-50.

[7]徐改革.预制装配式混凝土结构发展浅析[J].建材与装饰，2016（07）：89-90.

[8]赵兵兵.浅谈装配式结构国内外应用分析[J].砖瓦，2017（09）：47-48.