預制混凝土結構的發展

王 琳 王傳新 王志健

(1.煙臺大學，山東 煙臺 264005； 2.煙臺市建設工程質量監督站，山東 煙臺 264001； 3.煙臺市高新區建設環保局，山東 煙臺 264003)

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預制混凝土結構的發展

王 琳1王傳新2王志健3

(1.煙臺大學，山東 煙臺 264005； 2.煙臺市建設工程質量監督站，山東 煙臺 264001； 3.煙臺市高新區建設環保局，山東 煙臺 264003)

介紹了預制混凝土結構在國內外的應用和發展現狀，總結了預制混凝土結構的環境效益和抗震性能，指出預制混凝土結構已成為住宅產業化的重點研究方向，在建筑業的發展前景十分廣闊。

住宅產業化，預制混凝土結構，環境效益，抗震性能

建筑業屬于我國勞動密集型產業，從過往到現在一直存在高污染、高能耗、低生產率等眾多問題。由于這些問題的存在及長期積累，導致其對自然環境和社會造成的負擔越來越重，這些問題產生的根源都同我國現有的現場傳統施工方式有關，為了解決以上現場施工的問題，住宅產業化應運而生。住宅產業化，顧名思義，是針對我國傳統建筑存在的問題，提出的一種新型工業化生產模式。針對我國現場傳統施工的問題，住宅產業化大大減小了現場施工的工作量，并提高了資源利用率，最終將改善了生產現場條件及建筑項目質量，符合我國提倡的可持續發展戰略。住宅產業化已成為建筑業發展的重要方向[1,2]。

住宅產業化的基本條件便是采用工業化的建造方式，并且使住宅用構件實現標準化、系列化，大力發展預制混凝土結構是住宅產業化發展的必要條件。近年來，隨著國家政策的扶持及建筑工業化的需求，預制混凝土結構得到了較快的發展。

1 預制混凝土結構的發展概況

預制混凝土結構起源于歐洲，已有140多年的歷史。預制混凝土結構因其生產效率高、產品質量好、對環境影響小、可持續發展、工作條件好等優點在世界范圍內得到廣泛應用。在發達國家，預制混凝土結構已被用來建造各種類型的建筑物，如地下停車場，工業廠房，住宅等[3]。

1.1 國外預制混凝土結構的發展概況

歐洲由于19世紀工業革命的緣故，城市化進程得到加快，房屋需求量急劇增長，預制混凝土結構也同時得到了飛速的發展。1875年6月，英國人William Henry Lascell于獲得的發明專利(2151號)“Improvement in the Construction of Buildings”中提出了在結構承重骨架上安裝預制混凝土墻板的建筑方案[4]，這是歐洲預制混凝土技術的起源的象征，這一建筑方案被廣泛應用于普通農村住宅。1878年，William Henry Lascell在巴黎博覽會上向世界展示了第一個革命性的采用預制混凝土技術的建筑，其承重構件為木結構，墻體采用了預制混凝土墻板。英國作為預制混凝土結構的起源，位于英國克羅伊登小街道于1882年建起了第一個預制混凝土結構建筑，其結構形式類似于William Henry Lascell在巴黎博覽會上展示的結構形式，其骨架為木結構，墻體和樓板為預制混凝土墻板，連接方式為螺栓連接[5]。

早期的預制混凝土建筑物主要是基于Lascell系統，而且預制混凝土外墻板主要用于非結構構件的施工，只作為分隔與圍護的作用而存在。第19世紀末，預制混凝土技術推廣到法國等歐洲國家，其中，法國重點研究推廣配筋預制混凝土并取得了較大成就。20世紀初，預制混凝土技術擴散到美國。預制混凝土工業化生產模式符合當時資本主義發展的要求，發展迅速，而美國的科學研究推動了預應力與預制混凝土技術結合。二戰結束后，歐美各國大量房屋需要重建，恰此時勞動力匱乏，混凝土制作技術滿足時代需要。它已被廣泛應用于許多領域，如住宅樓，辦公樓，工業樓和公共建筑。到20世紀末，預制混凝土結構已廣泛應用于工業和民用建筑、水工建筑物、橋梁[2]等工程結構中并發揮著重要作用。目前，發達國家的預制裝配式混凝土結構已得到充足的發展，在所有建筑中所占比例很大，其中，美國約為35%，歐洲約為35%～40%，日本則超過50%[6]。

1.2 國內預制混凝土結構的發展及應用

在中國預制混凝土技術起步較晚，于建國初期有所發展，預制混凝土早期在中國主要由于當時采用蘇聯模式的原則的影響，預制混凝土結構主要用于住宅、辦公樓、工業廠房等，在北京的典型樣板工程是第一建筑構件廠[7]。

20世紀50年代后期～20世紀80年代中期，我國改變預制混凝土發展模式，開始探索自己的預制混凝土結構之路，預制混凝土技術得到了長足發展。這一時期，許多單層工業廠房都采用了預制混凝土。80年代中期以后，在預制混凝土生產企業規模較小，生產設備和技術相對落后，不能跟上中國經濟和建筑業的發展步伐。由于當時片面對經濟效益的追求，使預制構件的質量和使用功能嚴重降低。特別是唐山地震中預制混凝土構件的大量破壞，預制混凝土在地震區域的應用受到嚴重限制，甚至一些地區明確禁止在地震區預制混凝土樓板使用[5]。在以上種種原因的影響下，我國預制混凝土技術進入衰退期。20世紀末21世紀初，我國相繼頒布《關于推進住宅產業現代化，提高住宅質量的若干意見》(國辦發[1999]72號)和《國家住宅產業化基地試行辦法》(建住房[2006]150號)等一些列推動我國住宅產業化發展的關鍵性國家文件，預制混凝土又重新被重視。關于預制混凝土的研究與應用工作不斷開展，知名企業與高校、科研院所聯合進行理論與試驗研究，取得了豐富的成果，并且大力推動科研與實踐相結合，采用預制混凝土技術的建筑越來越多。如萬科深圳龍華保障性住房項目、南京江寧上坊保障房項目、浙江嘉興金色夢想項目等[8]。

2 預制混凝土結構的環境效益

預制混凝土結構對建筑材料(如水泥、碎石、沙子、鋼材、木材等)不僅節約了采礦、加工、加工過程中的能耗，而且減少了能源消耗帶來的空氣污染。建筑材料不僅節約了自然資源，而且節約能源，已貫穿于建筑材料的開發、生產、運輸和安裝的全過程。例如，在現澆混凝土結構施工中，臨時支護、腳手架、模板等都會消耗大量的木材、鋼材。

預制及半預制混凝土結構可有效減少現澆混凝土作業，結構和建筑構件實行工廠化生產，也可以將裝飾設計和施工一體化，有利于環境保護和減少施工擾民[9]。

3 預制混凝土結構的抗震性能

采用預制混凝土技術可以建造輕質混凝土結構，減輕結構重量，減少災后的能耗和災后重建，有利于生態環境的保護。目前，國內外已經進行了大量的工程研究和試驗，可用于任何通用框架。為了解決地震區預制混凝土結構的問題，有助于預制混凝土結構的施工都可以采用拼裝預制構件的做法來建造具有抗震能力的整體結構[10]。

目前，我國建筑業作為勞動密集型產業，長期存在高能耗、高污染、低生產率等諸多問題。隨著時間的推移，對自然環境和社會造成的負擔越來越大，然而這些問題的產生都與我國現有的傳統現場施工方式有關。住宅產業化作為一種新型工業化生產方式，大大減小了現場施工的工作量，提高了資源利用率、改善了生產條件和建筑質量，符合我國可持續發展戰略，成為建筑業發展的重要方向[11]。預制混凝土結構在地震區的應用是對其抗震性能研究的重點，下文總結了在地震中預制混凝土結構的性能。

1968年3月，我國河北邢臺先發生兩次震級分別為6.8級和7.2級的大地震，震中烈度9度強和10度，地震波及周邊多個城市和地區，造成多人傷亡。北京市震感強烈，但預制大板結構受地震影響較小，基本未發生破壞現象[12]。1985年9月，墨西哥西海岸的南太平洋發生了8.1級地震，沖擊波席卷了約數分鐘后的“橫掃”墨西哥城，造成多人傷亡。然而，大部分預制建筑物在地震中表現良好，幾乎沒有損壞，距震中30 km的預制大阪工業廠房結構也表現出良好的抗震性能[13]。1995年1月，日本大阪(Osaka)和神戶(Kobe)地區發生了里氏7.3級大地震。該地區的大部分混凝土墻板都是2層～5層的低矮建筑物，在地震中，預制件沒有發生損壞，只在接縫處的混凝土出現了輕微的剝落和開裂現象[14]。2010年2月，智利比奧比奧省(BIO-BIO)發生里氏8.8級地震。地震中預制混凝土結構破壞較嚴重，而帶預應力的預制混凝土剪力墻結構(Unbounded Post-tensioned Precast Concrete Wall，簡稱“UPPCW”)和裝有耗能減震裝置的預制混凝土結構在地震中表現良好[15]。2011年3月，日本東北部發生里氏9級地震，日本內閣會議將其命名為東日本大地震。在地震中，預制混凝土結構具有良好的抗震性能，預制混凝土構件幾乎沒有發生破壞[16]。

4 結語

1)大力發展預制混凝土結構是住宅產業化發展的必要條件。2)預制混凝土結構具有良好的環境效益，有利于可持續發展策略的實現；通過歷次的地震震害調查結果可知預制混凝土結構具有優越的抗震性能，在地震中破壞程度較輕，是一種良好的抗震結構形式。3)21世紀是我國建筑業發展的鼎盛時期，隨著國家政策對建筑工業化的大力扶持及國家建筑政策的進一步完善，建筑材料性能的逐步提高和施工技術水平的不斷提高，預制混凝土結構的發展和應用前景廣闊。

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Development of precast concrete structures

Wang Lin1Wang Chuanxin2Wang Zhijian3

(1.Yantai University， Yantai 264005， China; 2.Yantai Construction Engineering Quality Inspection Station， Yantai 264001， China; 3.Yantai Construction Environmental Protection Bureau in High-Tech Zone， Yantai 264003， China)

This paper introduces the development actuality and application of precast concrete structure at home and abroad, and summarizes the environmental benefits of precast concrete structure and seismic performance, and points out the precast concrete structure has become the direction of the housing industry in key research direction.

housing industrialization, precast concrete structure, environmental benefit, seismic performance

1009-6825(2017)12-0043-02

2017-02-18

王 琳(1991- )，女，在讀碩士； 王傳新(1970- )，男，助理工程師； 王志健(1975- )，男，助理工程師

TU375

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