裝配式混凝土結構應用現狀研究

摘 要：在國家政策的積極引導和促進下，我國裝配式建筑行業尤其是裝配式混凝土建筑行業在“十三五”期間已經取得了豐厚成果，積累了大量工程經驗。與此同時，在技術、成本等方面也暴露出了一系列問題，這些問題仍然制約著整個建筑行業的發展，需要通過政府和企業雙方配合努力，才能順利實現整個行業的產業化升級。

關鍵詞：裝配式;混凝土;預制構件;產業化

根據國家“五位一體”總體布局，在建筑行業內，大力推行建筑產業現代化，特別是推動以“裝配式建筑”為中心的建筑行業轉型升級，已經是我國勢在必行的趨勢。裝配式建筑按照主體結構材料來分主要有裝配式混凝土結構、裝配式鋼結構和裝配式木結構之分[1]。目前，裝配式鋼結構已經在我國單層廠房結構和部分住宅結構中大力推廣，取得了豐碩成果[2];裝配式木結構興起于歐美，近幾年，通過引入加拿大等國家的技術，通過本土化消化改良，在低層住宅領域也取得了優異成績。相對于前兩者，裝配式混凝土結構由于其穩定性、耐火性、持久性等特點，在高層住宅領域獲得國家的大力推廣并且已經取得了長足發展;與此同時，在近幾年的實踐和探索中，裝配式混凝土結構也暴露出許多技術和施工層次的問題，這些問題一定程度上制約了其發展速度和規模。

一、裝配式混凝土結構的連接方式

裝配式混凝土結構的連接方式是整個裝配式結構的核心技術，主要可以分為“干連接”和“濕連接”兩種。在傳統混凝土結構中，主要構件是梁、板、柱和剪力墻，構件之間的連接方式主要是采取整體現澆混凝土的形式，這種連接方式能夠保證結構的強度、整體性、抗震性。在裝配式混凝土結構中，構件采用單獨預制的方法，即在PC預制工廠先預制好構件，然后運輸到施工現場“組裝”的形式。

（一）干連接

干連接是借鑒鋼結構建筑的連接方法，根據連接原理主要有螺栓連接和焊接連接兩種。螺栓連接通過在預制混凝土構件中預留孔洞、預埋螺栓，后期通過螺母加固的方法，實現混凝土預制構件間的“干連接”。這種方法比較適用于外墻掛板、樓梯等預制構件與主體結構的連接。焊接連接是采用在預制混凝土構件的節點部位，比如梁的端點，預埋鋼板，待構件吊裝拼接時，像鋼結構一樣焊接連接，這種方法原理簡單，操作方便，在非結構構件的連接中具有廣泛前景。

干連接的方法在日本得到了廣泛應用，比如日本歧阜的安部工業主樓，就是采用預制構件整體預應力裝配技術建造的，其連接節點采用“預應力”方式壓接，屬于典型的干連接。值得注意的是，采用預應力壓接方式，在連接預制構件的基礎上，提高了結構強度和抗震性能，但與此同時也提升了建造時間和成本，因此結合我國抗震需求，并沒有得到大面積推廣。

（二）濕連接

濕連接即采用后期灌漿或后澆混凝土等“濕連接”方法，將不同預制構件連接在一起。濕連接的方式很多，目前應用比較廣泛的主要有兩種：套筒灌漿連接和后澆混凝土連接。

套筒灌漿連接就是通過在預制混凝土構件內預埋鋼制套筒和外露帶肋鋼筋，后期吊裝時將鋼筋插入套筒內，再灌入高強度膨脹漿料，灌漿料凝固后，構件之間就形成了連接。這種方法按照接頭的設計方法可分為全灌漿套筒和半灌漿套筒，前者套筒兩端鋼筋均采用灌漿連接，后者只有一端鋼筋采用灌漿連接，另一端采用傳統的螺紋連接方法將套筒與鋼筋預先連接在一起并進行預埋。相對而言，半灌漿套筒更加簡便，受力性能也更好，因此應用更加廣泛。后澆混凝土連接即采用預留外露鋼筋，后期吊裝后在構件連接節點處現澆混凝土，混凝土凝固后即實現了構件間的連接。這種方法更接近于傳統現澆混凝土結構，就整體性和連接強度而言也更有優勢，因此成為裝配式混凝土建筑中不可或缺的連接方法，尤其在受力重要節點處，具有先天優勢。在后澆混凝土連接方法中，預留外露鋼筋間的連接質量關系到整個結構后期的強度和穩定性。目前后澆混凝土鋼筋的連接主要還是采用傳統鋼筋工程中的機械套筒和焊接、綁扎等方式，取得了一定的工程經驗積累。

二、預制構件及裝配化程度

裝配式混凝土結構的主要構件并未突破傳統框剪結構的概念，也就是說，大體上仍然是梁、板、柱、剪力墻等“拼接”起來的，只不過生產方式采用了預制構件和后期吊裝連接的方法。就目前裝配化實現程度而言，應用比較廣泛的還是疊合板、樓梯、陽臺、非承重墻，其次才是柱、梁、承重墻，這也是比較符合裝配化實際規律的，即首先實現非承重結構的裝配化，再逐步探索承重結構的裝配化。目前預制混凝土構件中，疊合板的應用最為廣泛。疊合板在厚度方向采用下部預制，上部現澆的方法，形成一種“疊合”結構，優勢在于：（1）省去了下部模板支撐的時間和人力成本;（2）吊裝后直接布置管線，方便快捷;（3）后澆混凝土可將整個層面上的梁、板連接在一起，整體性和防水性較好。正是由于這種“疊合”方法的諸多優勢，目前除疊合板外，部分梁構件也實現了“疊合”，即疊合梁。此外，樓梯、陽臺等構件由于其自重輕、重復率高等優勢，在部分項目中已經接近實現了全部裝配化。對于非承重結構的外墻板和內墻板，目前裝配化程度也較高。而作為主要受力構件的柱、梁、承重墻等構件，目前已經有部分項目實現了部分裝配化但并未普及，這些構件目前主要還是通過現澆模式加工。需要注意的是，裝配式混凝土的結構穩定性和抗震性等仍需經過時間的檢驗，因此在主要承重構件處采用傳統現澆方法也是目前比較穩妥的方法。

三、存在的問題

“十三五”期間，通過國家和各省市層面的政策引導，裝配式建筑實現了跨越式發展，取得了豐碩成果，但在產業化升級過程中也暴露出了許多客觀問題。

在技術層面，雖然取得了許多突破，但有許多關鍵問題亟待解決。比如連接方式，目前也應用最多方法還是套筒灌漿和后澆混凝土，這兩種方法操作復雜、連接質量也有待提高，因此急需找到一種操作更加方便且連接質量更高的連接方法，一旦在連接方式上取得重大突破，那么必將推動整個裝配式混凝土行業的快速發展。此外，在防水技術方面，仍然有待解決相關關鍵性技術。裝配式結構由于采用預制構件拼裝的方法，連接節點間整體性較差，因此存在先天性的防水缺陷。以目前的防水技術，仍不能做到簡便、高質的節點防水，仍需加大研發力度。

在政策層面，限于住建部在2025年前實現裝配式建筑比例50%以上的規劃，目前一些裝配式建筑項目以及預制構件廠存在盲目追求裝配化和預制率的問題。比如將一些重復率不高的構件也實現“個性化預制”，造成了資源浪費，也違背了國家推廣裝配式建筑的本意。因此，在政策方面，尤其是各地方層面，應當結合本地實際情況，積極引導各相關企業合理規劃項目的裝配化程度，不能因盲目追求預制率而造成資源浪費。

在運輸和資源配置方面，目前預制構件的運輸主要采用大型板車陸路運輸，且預制構件廠多位于郊區甚至異地，比如目前上海的預制構件有相當比例是從南通陸路跨江運輸，運輸成本較高，這在一定程度上也是一種資源配置失衡。因此，需要從城市層面合理規劃預制構件廠的選址，縮短運輸距離，降低運輸成本。隨著政策導向以及裝配式混凝土行業的發展，在城市規劃中，應當將預制構件廠的選址納入規劃。

四、結論

（1）“十三五”期間，我國裝配式混凝土建筑行業在技術和規模兩方面已經取得了豐碩成果，積累了一定程度的經驗。

（2）在技術層面，尤其是節點連接和防水技術的研發方面，需要加大投入，一旦在這兩個方面取得重要成果，裝配式混凝土建筑的發展將取得重大突破。

（3）應當通過政策引導，促進企業對其裝配式混凝土建筑項目進行合理規劃，避免因為盲目追求預制率而造成資源浪費;應當將預制構件廠的選址問題納入城市總體規劃，降低運輸成本，促進行業良性發展。

參考文獻：

[1]郭學明.裝配式建筑概論[M].北京：機械工業出版社，2019：2-3.

[2]郝際平，薛強，郭亮，孫曉嶺.裝配式多、高層鋼結構住宅建筑體系研究與進展[J].中國建筑金屬結構，2020（3）：30-35.

作者簡介：曹偉（1989—），男，漢族，江蘇南通人，碩士，講師，研究方向：建筑結構。