多種裝配式結構體系?的施工技術工藝的與發展趨勢的研究與分析

隨著我國近年來社會經濟的快速發展與改變，傳統建筑業面臨以下嚴峻挑戰：勞力短缺、成本提升、業主對工期和質量提出更高要求，以及綠色環保安全等方面的嚴格規定。相對于傳統現澆型建筑，裝配式建筑作為以上各個問題的更優解，得到了快速發展和廣泛認可。工程界采用裝配式技術取得良好效益，政府明確了建筑業未來方向在于“綠色、工業化、信息化”。進一步地，以上背景并不局限于國界，大體上逐步成為世界主流。

裝配式建筑工法的完善使結構的預制率不斷提升，目前己達到較高的水平，尤其是在歐洲出現了不少出色的全預制案例：在美國、日本和我國，在高烈度地震區采用較高預制率的結構，也有一系列成功經驗。此外，裝配式混凝土結構在高層、大型、復雜的建設中得到不斷推廣。在這樣的行業背景下，預制構件所帶來的影響并不能通過對節點性能、連接性能的深入研究就得到全面的解答，學者與工程師們對裝配式混凝土結構有區別于現澆結構的體系性能、行為、機理日益關注，并針對以下方面進行了研究：

（1）高預制率、多個部件采用全預制的結構，傳統假設的適用性及其偏差程度，例如樓板面內剛性、次梁不引起主梁扭轉、非結構墻體對剛度的貢獻和對破壞模式的影響等等；

（2）等效現澆的裝配式節點，因其預制的精細以及高性能新材料等技術，能否形成高延性和構件承載力的合理梯度，從而保證體系在大震下實現合理的出鉸機制；

（3）非等效現澆的新型裝配式節點性能如何影響到體系行為，例如采用預應力和節段化降低殘余位移，再進一步結合體外耗能件和二次剛度技術實現全過程損傷可控與快速修復。

以上方面的研究是裝配式混凝土結構節點性能研究的必要延伸，節點性能的己有成果為其提供了堅實基礎，然而以下方面的研究則拓展了裝配式混凝土結構體系的前景：

（1）利用預制的便利在體系的局部形成復雜而性能卓越的子結構，或增加一道防線，如節段式耗能搖擺墻、框架結構中的軟鋼耗能跨等；

（2）總體而言，形成了鉆石型斜網格結構體系、網格盒式結構體系等難以通過現澆工法實現的結構系統，方便形成節段面和柔性層，拓寬減隔震裝置優化布設的可行域。

這些新型體系的結構性能，帶來了設計計算的挑戰，現行規范和現有計算手段不可能全面涵蓋以上體系，一種觀點是通過判斷、簡化、歸并等效等前期處理將其合理納入現有計算設計流程，另一種觀點則認為應根據其本身特點設定不同的計算設計方法。

裝配式混凝土結構體系具有生產效率高、建設周期短、產品質量好、環境影響小和可持續發展能力強等優點，符合我國產業升級和綠色發展的要求，己經成為目前建筑業結構調整和轉型升級的必然途徑，但其現階段的發展應用也存在諸多問題，面臨很多挑戰。

針對現階段裝配式混凝土結構體系復雜繁多，發展應用緩慢等突出問題，本文選取裝配式混凝土框架結構、裝配式混凝土剪力墻結構、空間盒式結構與模塊建筑結構四類***代表性的裝配式建筑結構體系，主要介紹論述其體系形式、優缺點、試驗研究等內容，呈現裝配式結構體系方面***研究進展的主流脈絡和理論思路，期望為我國今后裝配式混凝土結構體系的理論發展和工程應用提供一定的參考。

裝配式建筑7種常見結構體系

一、鋼筋混凝土板式結構體系

灌漿套筒連接適用大直徑鋼筋，適宜鋼筋集中連接，可用直接或間接連接形式。

優點：適用大直徑鋼筋，應用面廣，技術成熟；適宜鋼筋的集中連接，可用直接連接和間接連接等形式；便于現場操作，可采用群灌技術注漿，施工效率較高。

不足：造價成本高，連接操作難度大，隱檢困難。

豎向連接

考慮到低層房屋，在水平力作用下，基本不產生傾覆力，以剪力為主，故省去套筒，直接采用圓孔插筋灌漿連接，降低成本與施工難度。

鋼筋套筒灌漿過程

主要問題

① 結構安全性。缺乏有效的套筒灌漿質量檢測手段?，F有技術大幅度提高檢測成本。

② 工期。急需解決冬季灌漿停工問題。

③ 成本。單個套筒平均成本（套筒+灌漿料+輔材+人工）=100元。

二、預制空心剪力墻體系：EVE

三、疊合式剪力墻體系（雙皮墻）

雙皮墻連接工廠預制兩片板疊合，兩片墻之間內芯預留后澆混凝土區域。

建筑混凝土和鋼筋含量大，結構整體性好，可應用于地下建筑外墻裝配。

優點：上下層剪力墻現澆連接，內外墻板與內芯整體受力；預制部分代替了部分模板，可全自動化生產。

四、縱肋疊合剪力墻結構

內、外墻板為獲得專利的特殊空心結構墻板，其它構件與目前的剪力墻結構相同。

外墻仍然采用“結構保溫裝飾一體化”三明治結構，可充分利用現有流水線設備，采用反打工藝實現清水混凝土、藝術混凝土、瓷板飾面效果，外墻保溫防火性好，也更耐久性。

用免套筒鋼筋搭接連接技術，避免套筒灌漿安全隱患。通過墻板空腔內搭接鋼筋和后澆混凝土形成整體結構；實驗研究證明，該體系的抗震性能與現澆結構基本一致，完全滿足***現行標準要求。墻板內部空腔最小尺寸大于10cm，易于混凝土澆筑密實。

板塊大、重量輕，利于實現快速低成本施工。與現有技術相比，實現同樣的建筑功能前提下，對于預制率40%左右的高層住宅，成本可降低200元/m2左右。

五、免支模干式連接體系

平谷區裝配式實驗農宅項目——干式連接

六、全螺栓連接技術體系

七、鋼結構住宅體系

成壽寺B5地塊定向安置房項目

4棟9—16層裝配式鋼結構住宅，總建筑面積31685.49㎡。項目采用鋼管混凝土框架+組合鋼板剪力墻（阻尼器）結構形式，PC外掛墻板、加氣混凝土外墻、鋼筋桁架樓承板、鋼樓梯及一體化內裝系統。

未來的發展方向

未來中國建筑業需要邁上綠色化、工業化、社會化、信息化發展之路。

綠色化：綠色建造是現代建造文明的集中表現，是房屋建造過程整體素質的全面提升。

工業化：標準化設計、工廠化生產、裝配化施工、一體化裝修是未來新型工業化建造方式。

社會化：EPC工程總承包是實現工程建設的專業化、集約化和社會化大生產的重要途徑。

信息化：信息化與工業化的深度融合，信息技術必將成為建筑業未來的重要工具和手段。