从PCI看装配式“建筑”：预制/预应力混凝土的发展

北美地区预制/预应力混凝土行业快速发展的里程碑事件是1950年在宾夕法尼亚州费城建设的著名的核桃路大桥。
跨的长度（结构的主跨为160英尺）





预应力混凝土的热潮
佛罗里达州（佛州亦被称为阳光州）
“阳光高架桥” 预应力混凝土斜拉桥





建于1982年，并于1987年1月11日竣工，4月20日开放通车。
最长一跨为1200英尺（366米），高出水面193英尺（58.8米）。桥塔的二十一根钢缆穿过九英尺直径的钢管斜拉于桥身双向行车带间的中央隔离区上，支撑起300余件预制混凝土构件组成的整体结构。





路面宽度 28.7米（94英尺），路面净空 58.8米（193英尺），桥下净空 53.3米 (175 feet)。
工程总耗资为2.4亿美元。





之前有座与之相同名字命名的钢结构悬臂桥









1970年代末，低松弛钢绞线被引入。在桥梁方面，拼接梁、节段拼装桥、斜拉桥以及悬臂梁桥得以快速发展。







1980年代，停车场结构中研发的双T板（Pretopped double-tees）在磨损方面表现出预制预应力混凝土构件最优化耐久性。工厂浇筑混凝土比现场浇筑混凝土更耐用，因为它能够以较低的水胶比和适宜的控制条件下进行浇筑。这种天然耐久性通过外加剂得以增强，提高混凝土的不透水性，抑制钢筋腐蚀。










业主和建筑师对成品质量日益增长需求促进了新型表面材质和表面处理的发展。薄砖，石面板，以及多种不同纹理和颜色得以开发出来。采用超高强度混凝土、自密实混凝土、聚合物、碳纤维和高强度钢等新兴材料技术不断提高该行业的能力。





预制/预应力混凝土一些重要且独特的特点和优势：
1、建设速度快，地上建筑构件的生产可与地基基础作业同时进行，地上建筑预制构件可常年安装，不受恶劣天气或额外养护需求影响。
2、设计灵活性，大跨度的特点在建筑开放空间和大跨度桥梁的设计上体现灵活性。
3、耐火性，提供了更高的安全性，降低保险费。
4、耐久性，材料使用寿命长，在某些情况下可超过100年，降低全寿命周期成本。
5、使用预应力，有效提高构件跨高比，改善其结构性能，并减少材料用量。
6、立面多样化，由各种纹理、颜色、产品以及插图等可用选项，通过不同形状和构造模仿花岗岩、石灰岩、砖和其他材料来实现立面多样化。
7、声学控制，为居住着和用户提供较好的的工作和生活条件。
8、热和能源效率，由于材料较高的热质量，通过使用隔热夹芯板来延长使用。
9、可持续性，通过有效使用材料和能源资源来降低消耗。
10、在工厂中生产，提高控制质量。
11、模块化建造和设计能力为满足日后不同功能的需求的重复使用带来可能。
12、将冗余设计引入到建筑系统，以保证抗爆性能和结构完整性。


国内案例





南京医科大学新校区是江苏省大学校园内第一个由外国事务所设计的项目，也是国内校园内首个使用超大板块轻质高强预应力混凝土板的项目，体量近15000平方米。







预应力混凝土预制挂板与玻璃、铝复合板等建筑幕墙材料以不同的形式和颜色进行完美结合，随着一天光感的变化，创造出不一样视觉效果，特别是在夕阳西下之时，与邻近的湖面形成一副和谐美妙的景象。





国外案例


挪威登山中心











预制/预应力混凝土发挥优势的要素
1、预制混凝土实际上是一个简支跨材料。然而，其持续性往往是通过有效地使用或不使用混凝土现场浇筑等合理设计连接来实现。
2、构件的尺寸和形状应考虑生产、运输和安装技术。
3、混凝土是一种复合材料。在风和地震荷载、温度变化、振动和耐火性等方面表现出较强的稳定性。
4、通过重复使用实现经济最大化。标准或重复部分应尽可能使用。
5、最经济有效的使用在很大程度上依赖于有效的结构布局和精心设计的连接细节。
6、因徐变、收缩和温度变化引起的体积变形，其潜在限制必须在每个结构中进行考虑。
7、建筑混凝土预制板既可以用作饰面板，也可用作承重构件。它们可以被用来支持重力和横向载荷。
8、预应力提高了预制混凝土构件的经济和的性能，但通常仅是通过长线台座法的标准构件具有经济可行性。