【混凝土科技奖】装配式预应力混凝土叠合楼盖体系关键技术研究与应用

为了推进建筑业转型升级，我国近年来积极推行新型建筑工业化，从设计标准化、生产工厂化、施工机械化和管理科学化入手，大力发展装配式建筑和预制构件产业。在此基础上，国内自主创新并引进国外先进技术，研制出很多楼盖体系，常见的有普通桁架筋叠合板体系、叠合梁与现浇楼板体系、预应力钢管桁架筋叠合板体系等。这些楼盖体系虽然满足了现阶段各地装配式建筑评价标准的要求，但未能充分发挥预制叠合结构在设计、生产、施工中的优点，尤其是预应力技术的优点，导致设计复杂，生产效率低，安装效率低，成型质量差，造价也大大高于传统现浇楼盖，不利于新型建筑工业化的推进。

针对当前常见楼盖体系存在的问题，结合国家大力发展新型建筑工业化和装配式建筑的政策背景，项目科研团队深入研究了预应力带肋混凝土叠合板、大跨度预应力混凝土空心板和重载大跨度预应力混凝土双T板的应用技术，形成了相应的设计、生产、施工成套关键技术，为不同跨度、不同荷载、不同使用功能情况下对装配式建筑预应力叠合楼盖的设计及应用提供了技术支撑；通过有限元数值模拟分析、结构承载力试验和相关构件的耐火性能检测，验证了先张法预制预应力叠合楼盖在正常使用状态下的性能和火灾状态下的安全性，开拓了先张法预制预应力叠合楼盖在高层建筑中的应用；优化了适用于预应力带肋混凝土叠合板和预应力混凝土空心板的长线法生产的工艺技术，设计了可移动自持力模台的预应力混凝土双T板生产线，提高了生产效率，降低了生产成本；发展了三种预应力混凝土叠合楼盖的施工工法，取得了免支模、免支撑或少支撑、施工效率高的效果。

1.预应力叠合楼盖结构设计关键技术的研究

通过理论分析、数值模拟，综合考虑了施工过程短暂受力和使用过程中的永久受力情况，归纳总结结构设计关键技术，将预应力带肋混凝土叠合板、预应力混凝土空心板两种楼盖体系的设计方法编制成计算软件，为这两种板型提供了可靠合理、高效便捷的程序化、数字化的设计方式。经过构件受弯承载力结构试验验证，并经工程应用检验，该设计关键技术能够满足正常使用和承载能力极限状态的要求，为预应力叠合板楼盖结构在高层建筑中的应用提供了可靠依据。

2.预应力叠合楼盖关键生产工艺技术和生产线的研究

将预应力技术和高强材料等应用于构件的生产，引进德国预应力生产线，实现了混凝土构件成型、养护、切割、钻孔等方面的技术升级，并通过技术改造及专项研发，适应国内设计和规范的要求，实现了部分进口设备的国产化；通过自主创新完成预应力带肋叠合板生产线的设计、使用，实现带肋叠合板的高效高质量生产；通过创新研发自持力模台，实现双T板的可移动、可变款、可组合式高效生产。

3.预应力叠合楼盖施工关键技术

通过合理设计构件尺寸和配筋、合理制定吊装和支座方案、科学设计临时支撑，解决了钢筋桁架混凝土叠合板、现浇楼板施工过程支模过多、工业化程度低、施工环境差的痛点，发展了三种预应力混凝土叠合楼盖的施工工法，取得了免支模、免支撑或少支撑、施工效 率高的效果。

本项目成果已获授权发明专利1项，实用新型专利10项、外观专利4项、软件著作权2项，制订团体标准2项、企业产品标准1项、制订施工工法5项，形成了具有自主知识产权的相关技术体系。 项目成果经铁科院（深圳）检测工程有限公司等第三方检测机构进行荷载能力及耐火性能检测，符合国家相关结构设计及产品标准。

该技术成果在长圳公共住房及其附属工程、深圳市坪山实验中学、竹坑学校、中建绿色产业园、坪山新能源汽车产业园等8项工程中得到应用，取得了良好的社会和经济效益。该项目成果促进了大跨度装配式预应力混凝土叠合板楼盖在国内的发展，对该类叠合板楼盖设计具有重要参考价值，应用前景广阔。该项目成果总体上达到国际先进水平。

▲ 预应力带肋混凝土叠合板在深圳市长圳公共住房及其附属工程中的应用

▲ 预应力混凝土空心板在坪山新能源汽车产业园工程中的应用

▲ 预应力混凝土双T板在中国建筑绿色产业园综合楼项目中的应用

中建科技集团有限公司 (以下简称中建科技)是世界500强企业中国建筑集团有限公司(以下简称“中建集团”)开展科技创新与实践的“技术平台、投资平台、产业平台”,深度聚焦智能建造方式、绿色建筑产品、未来城市发展,致力于以智能建造推动生产方式变革,以科技创新孵化战略新兴业务,打造建筑科技产业集团,服务未来城市建设发展。公司组建于2015年4月,注册资本20亿元,由中国建筑股份有限公司100%持股并直接管理。

中建科技始终秉承“科技引领、创新共赢”的经营理念,以“智力+资本”赋能合作发展、以“产品+服务”实现价值创造,通过充分发挥在智能建造、绿色建筑、未来城市等领域“规划-研发-投资”优势,以智力为牵引、以资本为纽带,与客户建立同盟伙伴关系,整合全要素产业链,聚焦政府、部队、大型企业事业单位三大战略客户群体,为城市建设提供解决方案,推动未来城市迭代升级;通过着力塑强“工业化、数字化、一体化”生产方式融合的建造模式，以新材料、新工艺、新设备的持续创新能力,实现“设计+制造+施工+运营”全过程贯通,为客户提供高品质建筑产品和高附加值的城市建设发展服务,实现价值共创共享共赢;通过全面做强规划设计、投资建设、工程建设和运营服务等业务板块、推进产业链、创新链和价值链高效鬲合发展。

中建科技坚持产品化思维,形成了“技术、设计、制造、工法”于一体的“十项技术体系”,和“装配式绿色+智慧+健康”的“十类产品系列”,并成功在一系列PC工程总承包标杆示范项目中取得了有效应用,先后打造了山东建筑大学教学实验楼、深圳坪山三所学校、南京一中新校区、深圳坪山综合服务中心、深圳长圳公共住房、深圳生物医药产业加速器、长春台北阳光新区、绵阳科技城装配式综合管廊、徐州淮海科技城、海南白沙县生态移民搬迁、深圳建筑工程质检中心绿色改造、堿市智慧环卫设施、模块化消防站等40余项建筑工业化示范项目,引领了行业生产方式变革。中建科技已成为我国装配式建筑领域的“国家高新技术企业”和首批“全国装配式建筑产业基地”,成功当选中国建筑学会产业现代会委员会理事长单位、国家装配式创新产业技术联盟副理事长单位,被住房和城乡建设部列为装配式建筑的龙头企业。

中建科技（深汕特别合作区）有限公司 是全球最大的投资建设集团——中国建筑集团的全资三级子公司，由中建科技按照中国建筑的统一战略部署实施管理，是中国建筑实施“蓝海战略”的重要成员之一。

公司位于广东省深圳市深汕特别合作区鹅埠镇中国建筑绿色产业园内，占地面积约200亩，总投资超过3亿元，引进了国内外最先进的各类预制混凝土构件生产线，可生产预应力带肋混凝土叠合板、四面不出筋开槽叠合板、预应力混凝土空心板、 预应力混凝土双T板、双面叠合墙等特色构件，及墙板、楼板、楼梯、阳台等常规构件。生产线设计产能可达22万立方米/年，能够满足200万平方米/年的装配式建筑需求，是国内产品类型齐全，生产工艺先进的综合性PC工厂。

依托控股股东中建科技集团有限公司的综合实力，公司聚焦装配式建筑预制混凝土构件的创新研发与智能制造，通过构件供应、创新研发、信息化建设、标准输出、人才培养，为中国建筑在珠三角区域发展绿色智慧装配式建筑提供有力支撑。