预制混凝土结构的应用与研究

一、预制混凝土技术的特点
　　预制混凝土技术可以说是现代工业化的建筑生产方式。预制混凝土结构的施工大体上可分为两个部分：第一部分是在预制工厂生产预制构件，第二部分是预制构件运送到工地上进行现场安装。预制混凝土结构具有如下特点：


　　（1）工业化生产，工业化劳动生产效率高、构件的定型和标准化有利于机械化生产，而且按标准严格检验出厂产品，质量保证率高。


　　（2）施工方便，模板和现场浇混凝土作业很少，预制楼板无需支撑，叠合楼板模板很少。


　　（3）建造速度快，对周围生活工作影响小。


　　（4）预制构件表面平整、外观好、尺寸准确、并且能将保温、隔热、水电管线布置等多方面功能要求结合起来，有良好的技术经济效益。


　　（5）预制结构工期短，投资回收快。由于减少了现浇结构的支模、拆模和混凝土养护等时间，施工速度大大加快。


　 　二、国内预制混凝土结构的应用
　　我国在上世纪50年代末开始制造出整体式和块拼式屋面梁、吊车梁、大型屋面板等，70年代，预制混凝土空心楼板在国内的建筑行业已经得到了广泛的应用。上世纪70年代开始，北京有30%的房屋采用装配式混凝土结构的技术进行建造，上海则有50%的建筑采用预制混凝土结构进行施工。但在这些关于预制混凝土结构的实践之后，此结构未能进行大规模的推广。限制其发展的因素有以下几个方面：

（1）我国人口众多，能采用这种结构进行建筑的多半是东南沿海地区，而东南沿海地区正是人口集中的地区，这种结构对建筑物的高度有限制，不能满足人口的需求；


（2）我国有大部分地区处在地震带上，居民现在并不信任预制混凝土结构的抗震能力，难以进行推广使用。

　　目前，我国国内只有一部分地区采用预制楼板，建筑主要结构体系仍采用现浇。大部分地区，尤其有设防要求的地区，基本全为混凝土现浇结构。总体来说，我国的预制混凝土技术的发展更为缓慢，一方面是由于国内对预制结构的抗震性能不够信任，因此采用较少，比如，发生大地震后的唐山为了尽快建好居民住处而使用了预制楼板建筑了很多的6层以下建筑，但大部分居民由于不信任其抗震性能而拒绝入住，从那之后的唐山建筑也普遍采用现浇结构；另一方面是由于预制混凝土结构尚未形成标准化、产业化，难以进行推广使用。


　 　三、预制装配式混凝土结构体系的分类及其特点
　　预制混凝土结构可以分为预制装配式框架结构、预制装配式剪力墙结构、预制装配式框架以及现浇剪力墙结构体系四种结构体系。预制装配式结构中的所有承重构件全部可以采用预制构件或者也可以部分采用预制构件其他部分与现浇结构相结合。


　　预制装配式框架结构与现浇结构几乎具有相同的结构性能，预制装配式结构在建筑适用高度、抗震等级以及设计方法等方面与现浇结构相差无几；预制装配式框架可以结合预制外挂墙板进行应用，可以实现主要承重结构尽可能的预制化应用，以此来尽量减少现场的施工作业。从受力分析、结构性能、构件生产及施工安装等方面考虑，预制装配式框架结构是最简单、最适合应用的结构体系。


　　部分预制剪力墙结构指的是内墙现浇、外墙预制的结构，由于内墙现浇，只有外墙使用预制结构，因此部分预制剪力墙结构的性能和全现浇结构基本类似，适用高度较高、适用性较好；采用部分预制剪力墙结构进行施工，其预制外墙可以与保温、防水、门窗等进行一体化生产，充分发挥预制结构的优势，之后再进行内墙现浇施工时进行组合以此来节省诸多繁杂工序。该体系是目前阶段较为实用也是建筑行业应用比较广泛的的一种结构体系。


　　全预制剪力墙结构指的是建筑中的全部剪力墙采用预制构件在施工地点进行拼装装配。装配施工时最关键的部分就是处理好预制墙体之间的拼缝，而墙体间的拼缝连接需要通过设计计算满足拼缝的承载力、变形要求，其结构性能等方面基本可等于但也可能会低于现浇混凝土结构的要求。全预制剪力墙结构体系的预制化率高，但接缝的连接构造较复杂、施工难度较大，目前在地震区（尤其是高设防烈度区）的推广应用还需要进行进一步的研究工作。

　　 四、展望
　　尽管目前关于预制混凝土结构的研究和应用已经在国内展开很长时间，也取得了一定的研究进展，但是在实际建筑施工的应用中，施工过程的关键技术仍不够完备以及系统化，缺乏支撑规模化应用的集成技术及技术标准，也缺乏能支持规模化生产预制混凝土构件的工厂，因此规模化推广仍受到限制，需要进一步的研究和发展。

　　现在国内外建筑生产领域都在关心着同样的问题：即努力提高建筑产品质量、功能与效益，建立建筑市场的良好秩序，实现可持续发展；建筑生产方式也正在进行着一场革命，即逐渐扩大预制装配式结构进行住宅的建设；工业化、标准化、集成化和信息化是装配式住宅建设的基本特征，预制装配式结构把制造业的思想引人建筑业，改变了传统的建房方式，提高了建筑效率。我国建筑科学研究院联合了其他研究部门，正在组织申报国家“十二五”科技支撑计划项目，这一项目主要是针对框架结构及剪力墙结构两种结构体系的关键技术部分进行系统的研究工作，并结合配件生产技术及安装施工工艺、技术经济政策的研究，来进行预制混凝土建筑的技术集成与示范应用。这些相关部门的研究工作的开展必然会对于预制混凝土结构在我国的发展以及应用有着重大的推动作用，使建筑行业的技术向着便捷、环保、产生更多经济效益的方向迅速发展。

　 　参考文献：
　　[1]Li Zhenqiang ， Rigoberto Ramirez C. Precast Prestressed Cable-Stayed Pedestrian Bridge for Bufalo Industrial Park. PCI Journal，2000（3）：22-33
　　[2]薛伟辰.预制混凝土框架结构体系研究与应用进展[J].工业建筑，2002；32（11）：47-50