住宅產業化PC 技術的關鍵問題研究

姚燕雅

(無錫城市職業技術學院，江蘇無錫 214063)

1 概述

傳統方式生產的住宅存在能耗高、物耗高、污染高的“三高”問題，導致建筑生產、使用能耗占全社會總能耗的28%，并預計在2030年達到40%。因此，低碳建筑是降低碳排放的重要戰略決策，而住宅產業化是低碳建筑的重要方式之一。所謂住宅產業化也稱住宅工業化，是指用工業化生產的方式來建造住宅，具體地說，即標準化、通用化設計住宅，工廠化、部品化生產住宅，現場組織安裝住宅。它具有住宅質量穩定、建造快、建筑垃圾少等優勢，其核心價值為綠色建筑和可持續發展。在我國，推行住宅產業化不僅是住宅發展的必然趨勢，也是解決國內目前住宅建造水平低下和人口劇增問題的必然選擇。從當前實踐來看，預制裝配式混凝土結構(簡稱PC)住宅將引領我國住宅產業化推廣的主流。

回顧住宅產業化的發展歷程，日本、美國、加拿大和澳大利亞等國家都是建立在住宅工業化基礎之上，伴隨著建筑市場的發育逐漸成熟的。其住宅部品和構件生產的社會化程度很高，基本實現了標準化、系列化，居民可以根據住宅供應商提供的產品目錄，進行菜單式住宅形式選擇、委托專業承包商建設，建造速度快、質量高、性能好。我國住宅產業化發展起步于20世紀60年代末70年代初，在1968年至1978年十年期間，掀起了一場全國范圍的建筑工業化運動，從而進入了啟動發展的黃金時期，但后來的發展直到現在甚是緩慢，其制約因素有很多，下面就住宅產業化的全過程來分析中國住宅產業化PC技術的關鍵問題。

2 設計階段

設計師設計一幢大樓，除整體造型和色彩外，還要講究大樓的整體穩定性，節能環保性，以及施工的可操作性等等。對于住宅產業化的發展，設計是一個龍頭，設計院一定要提前介入，來整合外部資源，互相咬合，才能促進實現住宅產業化的發展。設計師的設計觀念、方法和組織形式需要更新和轉變。傳統的設計方法是通過計算來確定構件的形狀、大小和位置，裝修也是二次裝修為主，而一旦住宅工業化生產以后，就要求設計師全面了解產業鏈各個環節的技術特征，甚至是重要的產品參數和生產工藝流程等。設計工作的重點為:1)對建筑設計各領域的發展和完善，使得建筑產品體系化、系列化;2)對技術和產品進行集成和優化組合，對產品進行產業鏈的全過程控制;3)對研發和生產提出目標和要求，對新技術、新產品和新方法進行應用和推廣。目前的工程設計組織方式是不適合產業化要求的。

以工程中常用的裝配整體式剪力墻結構為例，其基礎性研究包括功能設計、連接采用的形式、節點防水，特別是在高烈度地震區的抗震性能研究，明顯滯后于工程建設的快速發展。面對住宅產業化對標準化、系列化和建筑體系多樣化的要求，其結構形式也應該更加多樣化、更加豐富，以滿足不斷快速增長的社會要求;另外，其保溫性能也值得深入研究。保溫材料強度較低，其耐久性通常也要低于鋼筋混凝土材料，但由于是整體澆筑，在更換和更新上必將帶來較大的困難等等一系列問題，這都要求設計師應該以全新的理念和思路投入到住宅產業化設計過程中去。

3 生產階段

PC構件，是一種工廠化生產的產品。到目前為止，其種類還無法滿足不同顧客從基礎工程、主體工程、砌筑工程、屋面工程、裝飾工程直到建筑設備工程等階段提出的個性化要求。另外，PC構件的尺寸及外觀質量的精度控制要求非常高，而且一般集多種功能于一身，在預制過程中集成了窗框、裝飾面磚、保溫等功能性材料和部件，因此在生產過程中如何進行保護也成了一個重要問題。

PC構件模具，整個結構體系一般由底模、外側模、內側模、端模、窗模、調節機構和定位機構等組成。為了適應混凝土的澆筑和構件吊裝，設計時應考慮選擇合適的平躺、反澆、豎向或橫向澆筑形式的結構。而模具制作加工工序可概括為開料、制成零料、拼裝成模。高精度模具的長、寬、高、扭曲、表面凹凸、對角線誤差、預埋件位置、側向扭度的尺寸偏差指標基本均在2 mm以內，可見對模具提出了很高的要求(見圖1)。

圖1 PC構件的生產

PC構件由于現場裝配需要而不得不預先設置很多連接件，這些連接件俗稱預埋件。通常PC墻板的預埋件種類有墻板與墻板、墻板與柱、墻板與橫梁之間連接的連接件、安裝時調節整板上下高度及垂直度的連接件和臨時固定的連接件，以及為避免二次裝修需要預先埋設的廚房和空調設備等的預留孔及部分預埋的電器線路等部件。這些連接件、預留孔和線路部件都要求在預制墻板中精確定位，這又給工業化生產部品提出了新的要求。目前常用的預埋件定位方式有兩種，對于預埋件與模板面直接接觸的，預埋件的固定定位可以采用在模板上打孔采用螺栓精確定位的方法;若兩者沒有直接接觸，則可采用定位架的方式定位(見圖2)。

除了預埋件需要精確定位以外，面磚也要求定位準確，以達到線條流暢、美觀的效果，除此之外，還可與混凝土整體成型，使面磚與混凝土粘結更牢固，從而可避免因面磚脫落問題引起的各種安全事故。在制作過程中，可用膠帶將面磚固定于模具底部，然后將預先制作好的鋼筋骨架放置到模具中預定的位置，澆筑混凝土。相對于現澆結構，能夠有效改善鋼筋的綁扎難度，提高鋼筋的整體性能(見圖3)。

圖2 PC構件定位

圖3 PC構件的制作

總之，目前PC構件的標準化、系列化程度還比較低，構件的使用范圍很有限，模具的通用性也不高，造成了很大的浪費。預埋件位置和數量也不盡合理準確，以上生產過程中的種種問題都有待進一步提高。

4 施工階段

PC構件制成以后，運到施工現場投入使用，首先遇到的問題就是吊裝和堆放，機械的起吊能力、吊裝范圍、就位要求是否滿足要求，堆放方法是否妥當將直接影響構件質量，破壞程度較高則無法使用，因而必須對PC構件的吊裝、就位以及堆放問題做深入研究。此外，構件吊裝就位以后，如何進行節點連接，采用剛性還是柔性，如何提高其抗震性能又是一個技術難題(見圖4)。

圖4 PC構件的吊裝

5 結語

PC結構在設計、生產和施工全過程中，還存在著很多問題，導致住宅產業化發展程度不高。房地產開發企業、設計單位、生產和施工單位等作為住宅產業化的主導者和參與者，在產業鏈中各個環節的緊密聯系和協同一致程度還不夠，對于實用技術和產(部)品的研究開發較多，而對諸如符合產業化原則的住宅建筑體系、技術和產品集成方法等基礎性、關鍵性內容研究甚少。這在很大程度上影響了住宅產業化的發展方向和速度。如何發展集研究、開發、設計、生產、建造、營銷等環節于一體的住宅產業化集團是一個導向，也是當前住宅產業化發展的迫切需要。而這些都需要政府的政策導向，通過立法、制定相關的政策為住宅產業化提供法律、技術政策等方面的大力支持。各方面共同努力，才能使中國的住宅產業化發展大步向前進。

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