宗德林：美国預制-预应力协会(PCI)的回顾与美国预制业的现况

预应力混凝土是从欧洲开始的, 但真正大量的应用是从美国开始。同时对美国预制业也是非常重要的一环。至今仍没有改变。而美国 PCI协会的原名是"预应力混凝土协会"。直到1989年才正式改成"预制-预应力混凝土协会"。

美国的预应力协会于1954年由六家公司在佛罗里达州成立。 这些公司知道他们新事业的蓬勃发展，需要结合自身的努力和取得教授和工程师的帮助。很快在1950年代中期有很多重要的发展：




1954年-第一个预应力混凝土规范公布：为当时的结构工程师提供了一个设计先拉法预应力混凝土的规范。也提供了一个可以继续探讨及分析的起点。


1955年-T.Y.Lin(林同炎)出版了“预应力混凝土结构设计”这本书替结构工程师提供了预应力混凝土设计的理论,更提供了详细分析和设计的步骤。


1956年-第一本PCI杂志出版替工程师,教授和预制厂提供了一个交换新知识的平台。


1957年-成立PCI技术委员会，主要是由一群有名望的结构工程师和教授组成。它提供了一个发展新设计产品的道路。


1958年-公布PCI预应力混凝工厂准则，近年已发展成工厂质量控制体系。而每一个PCI工厂会员一定要经过这体系的认可与监督。现在很多美国施工规范规定一定要由PCI认可的工厂供应预制构件,已确保品质。


早期，除了预应力混凝土桥梁。有几种重要的新产品发展出来。也带动了预制业的发展，其他产品也针对这些产品发展出来：


1、单T板
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由林同??炎在1962年发展出来.。跨度可以达到40米.。近年来已由双T板取代。





2、双T板


由Harry.Edwards在1952年发展出来。当时宽度2.4米，最大跨度大约15米。经过近60年的发展。宽度从2.4米，3米，3.6米达到4.5米。跨度也达到40米。





3、SP预应力空心楼板


由H?nry.Nagy在1953年发展出来。当时最大板厚是20公分。最大跨度约9米。经过60年的发展，现在最大板厚达到40公分，最大跨度约20米。





双T板和预应力空心楼板一直是美国预制业的主干。美国大部份的预制工厂都有至少一种生产线。为了提供正确可靠的设计方法，PCI也出版了一系列的指南：


1)1971年第一版的PCI设计手册。现在已出版到第七版，而内容也增加了一倍。


2)1973年第一版的PCI装饰外墙设计手册。现在已出版到第三版。


3)1977年第一版的PCI立体停车场设计手册。


4)1985年第一版的PCI预应力空心楼板设计手册。


另外对於生产，品质管制，吊装也出版了一糸列的指南。使工程界对预制混凝土有了更深的了解。在近六十年的发展，预制混凝土由零到成为工程材料的主流之一。而安全、快速、经济、高品质已成了预制材料的代表。现阶段，70%的公路桥梁，大部份的立体停车场都是使用预制混凝土。预制装饰外墙也成了建筑师最喜欢使用的材料。


预制及预应力产品在美国的应用
预应力的应用是美国预制业在高度竞争的自由市场能继续发展的重要因素。利用预应力增加板、梁、墙的跨度，简化结构体，提供大开间，降低成本，缩短工期，增加经济效益成了业主选择使用预制构件的要素。而板、梁、墙、柱的预应力长生产线成了美国预制厂必备的生产工具：







从一开始；由经济角度及施工特性的不同而言；框架结构的梁柱结点是预制品最不容易做到的。在美国的预制业了解必需发展出一个与现浇混凝土不同的结构体系。现在美国预制业用的最多的是剪力墙-梁柱结构糸统。基本上水平力(风力,地震力)完全由剪力墙来承受。梁柱只承受垂直力。而梁柱的接头在梁端不承受弯矩。简化了梁柱结点。经过六十年实际工程的证明。这是一个安全且有效的结构体系。


按照顾客的需要，预制及预应力混凝土可以生产各种不同的产品。但双T版和预应力空心楼板一直是预制业的主干，其他很多产品都是因为这二种产品而发展出来。


1、双T版
一般宽度从2.4米到4.5米，高度由24英寸(61公分)到34英寸(86公分)。主要是应用在商业及工业建筑为主：






2、立体停车场
美国大部份的立体停车场是使用顶制及预应力混凝土建筑。它提供了一个最安全、快速、经济、美观、持久的混凝土建筑。




3、预应力空心楼板
一般宽度从16英寸(66公分)到8英尺(2.4米)宽，高度由4英寸(10公分)到16英寸(40公分)，除了应用在商业及工业建筑外，住宅建筑也是很重要的村料。它有长跨度，防火，隔音的优点。








4、装饰外墙
预制混凝土装饰外墙在经济效益下充分表达了建筑物的美观。供给建筑师一个灵活的施工材料。可以加保温夹层达到持久及防火的功效。除了做纯外装饰,也可以承受垂直力及水平力。表面可以用经过挑选的骨料及细沙的混凝土再经过喷砂，加缓凝剂，磨光，酸蚀等不同的处埋。也可以用特别的模板内衬薄砖做表面处理。千变万化的预制混凝土装饰外墙是美国建筑物的一大特色。





5、保温外墙板
可以使用预应力或传统钢筋。可以用做非承重或承重墙，也可以承受水平力(包括地震力)。连接件材料有使用纤维增强塑料(FRP)，不銹钢或一般钢筋。而纤维增强塑料是避免冷(热)桥最有效的材料。




6、预应力公路桥梁



7、公路及铁路隔音墙



结语

另外还有许多不同的产品，由于篇幅无法一一列出。由于灵活性及高品质，预制产品成了现浇混凝土最佳的替代品。安全、快速、经济、可持续发展也成了预制混凝土的代名词。