試析預制裝配式混凝土（PC）技術在民用建筑中的應用

何健成

（江門市新匯建設工程質量檢測站有限公司，廣東江門 529100）

0 引言

預制裝配式混凝土結構是以預制構件作為主要的受力構件，通過“裝配”的方式連接而成，是一種混凝土結構。業內人士認為，裝配式鋼筋混凝土結構是我國建筑結構未來發展的重要發展方向，對我國建筑工業化的發展十分有利，能夠大幅提高生產效率、節約能源，且建筑工程質量有所保證。有關資料顯示，裝配式結構能夠按照既定順序，連續完成多個工序，可有效減少施工現場進駐的工程機械種類和數量，建筑垃圾減少量超過30%，環保性極高。

1 預制裝配式混凝土技術的應用形態

1.1 預制裝配式混凝土結構的特性及優缺點

預制裝配式混凝土結構是相對于當前主流的“現澆混凝土結構”而言的一種新型建筑工程施工技術[1]。簡單而言，在工廠提前預制好“拼裝”成房屋建筑的各個構件，包含房梁、墻板、支撐柱、墻體等。將這些構件運輸至工程所在地之后，通過以吊裝為主的施工方式，將各個構件組裝成完成的框架，像搭積木一樣完成房屋建筑的修建。與現澆混凝土結構相比，預制裝配式混凝土的優勢體現在諸多方面：①安全性。對很多建筑工人來說，無論是構件預制工廠還是工程所在地對構件進行安裝，所處環境的復雜程度均比現澆模式低，故安全系數更高；②質量方面。建筑構件的質量和工藝通過機械化生產能得到更好的控制；③工期方面。預制件尺寸及特性的標準化能顯著加快安裝速度和建筑工程進度；④成本方面。與傳統現場制模相比，工廠里的模具可以重復循環使用，綜合成本更低；機械化生產對人工的需求更少，隨著人工成本的不斷升高，規模化生產的預制件成本優勢會愈加明顯。劣勢方面：①預制工廠需要大面積堆場以及配套設備和工具，堆存成本高；②構件運輸階段的成本更高，運輸期間容易出現構件傷損情況。而運輸方面的更高要求決定了預制裝配式混凝土施工技術在當前的應用范圍較為有限。

1.2 民用建筑中預制裝配式混凝土結構的主要構件

1.2.1 非結構構件——外掛式混凝土構件

所謂非結構構件是指不具備承重功能，主要作用體現在裝飾性方面。如建筑幕墻掛板，按照結構形式可分為依附龍骨固定式以及無需龍骨支持兩種。其中，后者對混凝土強度的要求極高，對應的成本支出也會相應提升，故以前者為主。

1.2.2 非結構構件——一體化墻板

一體化墻板是預制裝配式混凝土結構的重要體現，所謂一體化體現在設計制作、保溫裝飾、施工三個方面。總體而言，預制裝配式混凝土技術的應用本身具有整體性，即從設計階段開始，直到施工結束，思路始終如一，不會也不可能出現中途臨時改變的情況。如一體化墻板的表面裝飾層、保溫材料的選擇、防水層的設計均一體形成，預制成功并從廠家運抵施工現場后，直接安裝完畢后便可投入使用，無須額外進行保溫防水施工。

1.2.3 結構構件——樓板

作為預制裝配式混凝土結構的核心構件，樓板的重要性最高，按照結構性能以及施工方式的差異，可進行如下劃分（如圖1所示，4種預制裝配式混凝土結構樓板自左至右、自上至下分別對應后文所述）：①鋼筋桁架模板。主要特點為：樓板內部的機構鋼筋采用“桁架”的形式。最終效果為：鋼筋以及底面模板融合成一個整體。由于底面模板不會承受應力，故防火性能大幅度提升；②疊合樓板。同樣是一種混合式結構的樓板，可在內部的“現澆疊合層”內水平敷設設備管線。但此類型模板還可以應用于現澆混凝土結構中，主要作為天然模板。故用途十分多樣；③預制預應力雙T板。此種樓板的最大跨度達到20m，一般用于大跨度建筑中，在民用建筑中的應用較少；④泡泡版。主要應用于一些民用無梁設計建筑中。一般而言，底層直接預制成型，以此為基礎，在澆筑上層的過程中，向其中混入一些塑料球。經過精確的設計之后，建筑的物理性能均可被滿足，建筑自身重量也能夠有效降低，可有效避免自身重力過大而導致形變的發生。

圖1 四種預制裝配式混凝土結構樓板

1.2.4 結構構件——梁

在預制裝配式混凝土結構件筑中，梁的形式主要集中在“疊合梁”“空殼梁”兩個方面。但無論選擇哪一種，預制梁的第一次混凝土澆筑作業都需在工廠內完成，主要是使用特定的模具，將鋼筋和混凝土澆筑為特定的形態，并注意預留連接點。第二次澆筑作業則需在施工現場完成，即通過吊裝的方式，將預知的樓板吊到設計高度（位于梁之上），并澆搗梁上方的混凝土，從而將樓板和梁連接成一個整體。

1.2.5 結構構件——剪力墻

由于預制裝配式混凝土的墻板在運抵施工現場之前便已經完成了澆筑和養護作業，故運抵施工現場之后，可直接進行固定安裝、節點現澆等作業，能夠大幅度縮短施工時間。如圖2所示，自左至右分別對應三明治墻、單面預制板墻、全預制剪力墻三種形態。

圖2 三種預制裝配式混凝土結構剪力墻

2 預制裝配式混凝土技術在民用住宅中的實踐應用

2.1 某民用住宅小區工程概況

某民用住宅小區位于我國南方某市，總建筑面積達到11.58萬m2，地下設有兩層停車場和地下室，總建筑面積4.19萬m2。擬在該小區中建設2棟7層高、2棟9層高、5棟13層高、2棟15層高民用住宅建筑，此外還有配電房1棟（1層高）。擬采用預制裝配式混凝土結構。據統計，尺寸最大的構件為預制樓板，型號為2B-7，單重達到1.58t，該構件的長度、寬度、厚度分別達到5520mm、1920mm、70mm。

2.2 PC技術應用要點分析

2.2.1 正式施工前的準備工作

在正式施工前，首先需要對工程整體建設方案進行多次論證。原因在于，有別于常規的現澆混凝土結構，預制裝配式混凝土結構的絕大多數構件都在廠家生產之作，故每種構件的規格、型號、連接點位等都需十分精確，嚴禁出現構件運抵施工現場后發現無法運用的情況。

2.2.2 裝配式構件的預制生產及運輸

由于本工程作業強度大、使用構件數量較多，為防止出現結構沖突情況，在預制構件時，需借助BIM技術，對各個構件的型號參數、連接點等進行動態模擬。從生產到運抵施工現場的整個過程都需小心謹慎，具體的方式為：①垂直吊裝運輸。每一個構件的轉移過程均應借助塔吊、起重機等設備，將構件垂直吊到空中之后，在無碰觸的情況下轉移到車輛、空地中（落下時同樣需要保持垂直）。此外，若條件允許，還可在構件存放處提前布置橡膠墊，以減輕磨損；②由于本工程使用了很多重型構件，故施工場地車輛進出門的最小寬度應該達到8m以上，所有臨時車輛行進道路的寬度需要控制在5m以上[2]。

2.2.3 預制樓梯構件的吊裝作業

在起吊預制樓梯構件的過程中，使用的塔吊型號為QTZ125（ZJ60190），用于固定及吊裝的材料均為雙股鋼絲繩。需要注意的是，在正式起吊之前，需進行試吊，高度達到0.5m即可。吊起樓梯構件之后，技術人員需評估吊裝結構整體的穩定性，確認無誤后方可進行移動。而在移動期間，水平方向的速度應該維持恒定，不應出現任何水平加速度。待樓梯構件運至目標區域，離落地點的高度達到30～50cm之間時，需暫時控制樓梯構件處于懸停狀態，之后圍繞定位筋與梁結構的中軸線進行位置確認，若偏差不超過2cm，則應依次進行粗調、細調，之后緩緩落下樓梯構件，并進行灌漿加固。

2.2.4 疊合板的吊裝作業

樓梯構件吊裝作業完成之后，便需開始疊合板吊裝作業。吊裝點的選擇為板的四個角落。需注意，四個起吊點與疊合板邊緣之間的距離應該控制在疊合板長度的20%之內，否則起吊安全性無法保證[3]。與吊裝樓梯構件相同，疊合板同樣需要試吊，保持穩定后垂直升起，平穩橫移，垂直下降，最后完成混凝土灌注加固。

3 結語

籠統而言，預制裝配式混凝土結構的建筑在一定程度上與“搭積木”的原理相同，即構成房屋建筑結構框架的多個構件提前從構件工廠批量生產，運送至施工現場后，按照既定的圖紙完成拼接，并在特定之處澆灌混凝土，完成對結構框架的固定。此種建筑具備較強的環保性和經濟性，建筑質量可得到保證，在未來必將成為我國建筑工程領域的常規技術。