土木建筑网首页 > 陕西建筑 > 工程结构 > 预制装配式混凝土结构体系发展综述

阅读 1558 次 预制装配式混凝土结构体系发展综述

摘要:总结预制装配式混凝土结构的特点以及国内外发展状况,总结了预制装配式混凝土结构体系关键技术问题,对我国的预制装配式混凝土结构体系的研究及应用进行展望。...

预制装配式混凝土结构体系发展综述

田立奇  王昕岚  蒙伟(陕西省建筑科学研究院 710082 西安)

    近年来,中国每年竣工的城乡建筑总面积约20亿m2,其中城镇住宅超过6亿m2,是当今世界最大的建筑市场。长期以来,我国混凝土建筑主要采用现场施工的传统生产方式,工业化程度低、设计建造粗放、建筑材料损耗及建筑垃圾量大、建筑质量不稳定、建筑全寿命周期能耗高。

    节能减排、保护环境已经成为我国国策,住宅建设同样应执行这个国策,特别是住房的建设量增长,居民对住房质量的期望增高,更需要执行这个国策,建设节能省地环保型住宅。而住宅产业化的道路才能保证建设节能省地环保型住宅

    预制装配式建筑体系是建筑工业化的重要组成部分,具有施工速度快、质量稳定可靠、节能环保等优点,缩短住宅开发建设的周期,适应住宅产业化的规模化、标准化的要求,是公认的可持续发展技术。采用预制装配式混凝土结构,可以有效节约资源和能源,提高材料在实现建筑节能和结构性能方面的效率,减少现场施工对场地等环境条件的要求,减少建筑垃圾和对环境的不良影响,提高建筑功能和结构性能,有效实现四节一环保的绿色发展要求,实现低能耗、低排放的建造过程,促进我国建筑业的整体发展,实现预定的节能、减排目标。

    一、预制装配式混凝土结构的特点

    预制装配式混凝土结构是采用了先进的工业化机械化生产技术的建筑形式,它利用起重机械和运输工具等现代化的生产工具将工厂机械化生产的预制构件组装而成,其施工可以按照制造地址的不同分为两个阶段:在工厂中预制构件的第一阶段和在施工现场安装的第二阶段。装配式混凝土结构与现绕混凝土结构建造方法的不同,由于其独特的建造方法,它自身存在着一定的特点。

    (1)全面提升住宅的综合质量和品质。

    (2)较大幅度地提高劳动生产效率。

    (3)节能降耗效果显著。

    (4)有利于环境保护,实现文明施工。

    (5)减低建造成本,经济效益明显。

    二、预制装配式混凝土结构国内外发展

    我国预制混凝土结构研究和应用始于20世纪50年代,直到20世纪80年代,在工业与民用建筑中一直有着比较广泛的应用。在20世纪90年代以后,由于种种原因,预制混凝土结构的应用尤其是在民用建筑中的应用逐渐减少,迎来了一个相对低潮的阶段。随着国民经济的持续快速发展、节能环保要求的提高、劳动力成本的不断增长,近十年来我国在预制装配式混凝土结构的研究逐渐升温,国内预制装配式混凝土结构体系有一定的应用,相应的标准体系在设计、构建配件生产制作、施工安装、质量检测及验收等方面各有侧重,从事预制装配式混凝土结构体系的生产和施工企业的产品和服务各有侧重,预制装配化的发展程度各不相同。

    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长期研究和推广预制装配式建筑,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,北美的预制装配式建筑主要用于底层非抗震设防地区。     由于加州地区地震的影响,近年来非常重视抗震和中高层预制装配式结构的工程应用技术。从理论和实践角度系统分析了预制装配式混凝土结构的抗震设计问题。

    欧洲是预制装配式混凝土结构建筑的发源地,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式混凝土建筑的设计施工方式,积累了许多预制装配式混凝土结构的设计施工经验,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,对推动预制装配式混凝土结构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,在探索预制装配式建筑的标准化设计施工基础上,结合自身要求,在预制装配式结构体系整体抗震和隔震设计方面取得了突破性进展。日本的预制装配式混凝土建筑体系设计、制作和施工的标准也很完善。

    三、预制装配式结构体系的关键技术

    对于预制装配式框架结构,应通过保证梁柱节点的性能使其与现浇结构等同;否则,结构设计分析方法将变得非常复杂,难以在设计单位推广应用,成为制约应用的最大问题。梁柱节点的连接可分为干式连接和湿式连接。采用干式连接法,可能实现承载力及刚度与现浇结构类似,但是其延性及恢复力性能难以与现浇节点等同,因此不能应用于等同现浇的预制框架结构中;采用湿式连接,即节点区主筋及构造加强钢筋全部连接,节点区采用后浇混凝土及灌浆材料将预制构件连为整体,才可能实现与现浇节点性能的等同。

    构件的新型配筋设计技术研发高强及大直径钢筋的应用将减少构件中配筋数量,进而简化节点及拼缝处的连接构造,降低施工难度,加快施工进度,对促进预制装配式结构的推广应用具有重要意义。

    结构体系的抗震性能研究新型预制装配式结构体系在国内地震区基本没有应用经验,更没有经过强震的考验;对预制装配混凝土结构的抗震安全性产生担忧,也制约了该结构体系的推广应用。因此,需要对结构整体的抗震安全性进行充分的试验研究及理论分析,提出适宜的抗震设计方法及抗震构造措施。

    四、展望

    虽然我国目前关于预制装配式结构体系的研究已经取得一定的成果,但是仍然存在很多问题,为了更好地解决这些问题,我国针对预制装配式结构体系的关键技术进行了系统的研究工作,以提高工程质量、缩短工期、减少资源浪费和环境污染为目标,推动新型预制装配式建筑体系在我国的推广应用,加快建筑生产的工业化、产业化发展进程。

(本文来源:陕西省土木建筑学会    文径网络:雷丹 尹维维 编辑    刘真 文径 审核)