關(guān)于裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展和認(rèn)識(shí)

蔡潔 周清忘

摘 要：隨著建筑產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型和升級(jí)，大力發(fā)展預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)建筑工業(yè)化和綠色生態(tài)建筑城市是未來的發(fā)展趨勢(shì)。本文介紹了關(guān)于預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展和認(rèn)識(shí)，并對(duì)裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的未來發(fā)展前景做了展望。

關(guān)鍵詞：裝配式建筑結(jié)構(gòu)；節(jié)能環(huán)保；標(biāo)準(zhǔn)化施工

Abstract：It is a developing trend to develop prefabricated assembling structure and realize architecture industrialization in the future.This paper introduces the development and understanding of the assembled concrete structure，and forecasts the future development of the assembled structure.

Key words：assembled building structure；energy saving and environmental protection；standardized construction

隨著21世紀(jì)時(shí)代的發(fā)展和推進(jìn)，經(jīng)濟(jì)技術(shù)和工業(yè)化都達(dá)到了相對(duì)較高的水平。在建筑行業(yè)領(lǐng)域，傳統(tǒng)的現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)具有工業(yè)化程度低、工程質(zhì)量差、生產(chǎn)效率低下、建造過程粗放、建材損耗大、環(huán)境污染嚴(yán)重、施工時(shí)間較長(zhǎng)、建筑耗能較高等缺點(diǎn)?；谶@些不足，新技術(shù)、新材料和新工藝的發(fā)展尤為重要。預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)作為一種新的建筑形式，不僅模塊化、組件化、集約化、高效、方便。而且該工藝綠色環(huán)保，具有節(jié)約材料、減少用工、節(jié)約成本等優(yōu)點(diǎn)，目前正被大力推廣。大力發(fā)展預(yù)制裝配式建筑，加快標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，提高施工技術(shù)水平和工程質(zhì)量，也是李克強(qiáng)總理在2016年“兩會(huì)”期間，政府工作報(bào)告中重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)的。住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)也曾多次強(qiáng)調(diào)發(fā)展預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)。預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)必將是未來建筑業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。

1 裝配式結(jié)構(gòu)的概念

裝配式混凝土結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)的實(shí)質(zhì)其實(shí)就像“搭積木”一樣的方式。其結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、內(nèi)部加載系統(tǒng)、外部維護(hù)系統(tǒng)等，都可以通過在工廠或者施工現(xiàn)場(chǎng)提前預(yù)制而成?？赏ㄟ^加強(qiáng)套筒灌漿連接或鋼筋錨固搭接連接，將散裝預(yù)制件連接成一體，形成可靠的建筑結(jié)構(gòu)。裝配式混凝土結(jié)構(gòu)通過預(yù)先制造構(gòu)件，并根據(jù)施工圖紙現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝、搭接或連接成具有可靠傳力和承載體系的結(jié)構(gòu)。這種方法節(jié)省能源，易于拆除，節(jié)能環(huán)保，防止噪音污染，而且具有設(shè)計(jì)多樣化，施工速度快，節(jié)省勞動(dòng)力，提高勞動(dòng)效率，構(gòu)件可重復(fù)利用等多種優(yōu)點(diǎn)。是現(xiàn)代社會(huì)建設(shè)和發(fā)展不可或缺的、這種開拓和創(chuàng)新是具有里程碑意義的。

2 國(guó)內(nèi)外裝配式結(jié)構(gòu)的發(fā)展

2.1 國(guó)外裝配式結(jié)構(gòu)的發(fā)展

預(yù)制裝配式建筑最早開始的興起是在20世紀(jì)50年代，主要是為了解決第二次世界大戰(zhàn)帶來的住房緊缺問題。到了20世紀(jì)60年代，該預(yù)制裝配式技術(shù)被廣泛推廣到美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家。

預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)隨著在美國(guó)、日本的推廣，由于其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和便捷化特點(diǎn)，很快便在其他發(fā)達(dá)國(guó)家迅速發(fā)展。我們通過分析這些國(guó)家在預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)上面的發(fā)展并總結(jié)各方面經(jīng)驗(yàn)。以此為我國(guó)在綠色能源建設(shè)、城鎮(zhèn)化建設(shè)、節(jié)能減排等方面提供方向，并通過對(duì)比及時(shí)的去改進(jìn)措施和吸取經(jīng)驗(yàn)。

在20世紀(jì)70年代初美國(guó)的預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)就已經(jīng)得到了高速的發(fā)展，和其他國(guó)家的發(fā)展情況是非常不盡相同的。在住宅建筑上面，大多是以低層次木結(jié)構(gòu)和輕鋼結(jié)構(gòu)為主，主要表現(xiàn)為個(gè)性化、多樣性、現(xiàn)代化等特點(diǎn)。

日本提出裝配式結(jié)構(gòu)的理念是在20世紀(jì)60年代。在裝配式發(fā)展的基礎(chǔ)上推出部件化、構(gòu)件化、工業(yè)化的生產(chǎn)方式。中高層住宅生產(chǎn)體系可高效率生產(chǎn)，其內(nèi)部住宅結(jié)構(gòu)可變。在推動(dòng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和規(guī)模化的調(diào)整過程中，建筑結(jié)構(gòu)形式經(jīng)歷了四個(gè)過程，分別是多樣化、標(biāo)準(zhǔn)化、工業(yè)化、信息化。

裝配式建筑結(jié)構(gòu)對(duì)住宅產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和推動(dòng)起到了很大的促進(jìn)作用，這與日本政府的干預(yù)和大力支持是密不可分的：日本政府方面制定了一系列的建設(shè)住宅工業(yè)化方針，并建立了相應(yīng)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。這樣就解決了標(biāo)準(zhǔn)化與住宅多樣化、復(fù)雜化之間的各種矛盾。通過在不斷的探索和研究中，繼續(xù)進(jìn)一步的快速進(jìn)步。

2.2 國(guó)內(nèi)裝配式結(jié)構(gòu)的發(fā)展

預(yù)制裝配式建筑的發(fā)展理念在中國(guó)也曾出現(xiàn)過，最早可追溯到20世紀(jì)50年代，但在當(dāng)時(shí)國(guó)家形勢(shì)、建設(shè)能力、經(jīng)濟(jì)條件及工業(yè)化水平等各方面的種種限制下。預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)受到各種阻礙，且一直沒有被廣泛的推廣和使用。并在發(fā)展的過程中一直飽受著各種爭(zhēng)議，曾經(jīng)這種理念處于邊緣階段，甚至走向消亡。

預(yù)制裝配式混凝土建筑技術(shù)在沉寂20年之后重新再次興起是在20世紀(jì)90年代，但是由于當(dāng)時(shí)在技術(shù)和人員上面都是非常匱乏的，且在短時(shí)間內(nèi)不可能實(shí)現(xiàn)太大的發(fā)展。面對(duì)中國(guó)各地建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的迫切需要，近幾年國(guó)家和建筑行業(yè)陸續(xù)出臺(tái)相關(guān)方針政策和發(fā)展目標(biāo)大力發(fā)展預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)，目前，已有多個(gè)省市自治區(qū)啟動(dòng)了相應(yīng)的扶持政策。從市場(chǎng)占有率的角度來看，中國(guó)目前的裝配式建筑在市場(chǎng)中還處于起步階段。從技術(shù)成熟度方面，我國(guó)裝配式結(jié)構(gòu)技術(shù)還不夠成熟。從成本投資方面，代價(jià)投資比較高。但我相信隨著技術(shù)的進(jìn)步和管理水平的提高，以及運(yùn)營(yíng)的成熟，預(yù)制裝配式建筑混凝土結(jié)構(gòu)在我國(guó)未來20年內(nèi)必將得到大力發(fā)展與推廣。

3 裝配式結(jié)構(gòu)的應(yīng)用現(xiàn)狀

預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)有多種形式，如剪力墻結(jié)構(gòu)，框架結(jié)構(gòu)，框架剪力墻結(jié)構(gòu)和部分框架剪力墻結(jié)構(gòu)。由于預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)的預(yù)制構(gòu)件全部通過連接節(jié)點(diǎn)連接，所以混凝土結(jié)構(gòu)在大范圍內(nèi)尚未廣泛使用。與傳統(tǒng)建筑方法相比，預(yù)制建筑物具有更多的連接界面和接縫，而裝配式混凝土結(jié)構(gòu)中的節(jié)點(diǎn)是裝配式建筑的薄弱環(huán)節(jié)，在連接節(jié)點(diǎn)的處理問題上，國(guó)內(nèi)的技術(shù)手段目前并不是很成熟。但裝配式建筑結(jié)構(gòu)在環(huán)保、節(jié)能和施工上與現(xiàn)澆相比優(yōu)點(diǎn)比較突出。

最近幾年，在國(guó)家和地方政策的不斷推動(dòng)下，裝配結(jié)構(gòu)的發(fā)展道路越來越清晰，技術(shù)創(chuàng)新層出不窮。工業(yè)界和企業(yè)界對(duì)裝配式建筑的發(fā)展抱有極大的希望，裝配式建筑的示范工程也層出不窮。毋庸置疑，這些成果的取得，不僅是國(guó)家和地方政策的巨大扶持和推動(dòng)，也是十幾年來工業(yè)界和企業(yè)界不懈努力和砥礪前行、艱苦奮進(jìn)的結(jié)果。

在裝配式混凝土建筑結(jié)構(gòu)持續(xù)發(fā)展的過程中，我們必須充分的認(rèn)識(shí)到，裝配式混凝土建筑的發(fā)展是一個(gè)長(zhǎng)期的、艱難的、創(chuàng)新的過程。它需要耐心和毅力，不僅需要一點(diǎn)一點(diǎn)的完善和積累，而且需要一個(gè)高層次的設(shè)計(jì)來為建筑業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展做出貢獻(xiàn)。提升和轉(zhuǎn)變建筑業(yè)的創(chuàng)新能力是發(fā)展裝配式技術(shù)的核心。站在21世紀(jì)新的歷史時(shí)期深刻認(rèn)識(shí)歷史的必然性和未來性，對(duì)裝配式混凝土建筑結(jié)構(gòu)的發(fā)展具有重要的意義。

預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)的發(fā)展，是新時(shí)期發(fā)展先進(jìn)生產(chǎn)力的要求。其目的是擺脫傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)澆的施工方法，建立新型的工業(yè)化生產(chǎn)模式。顯然，什么樣的生產(chǎn)力決定了什么樣的生產(chǎn)關(guān)系，通過發(fā)展裝配式建筑施工技術(shù)，從而有效的幫助和推動(dòng)建筑業(yè)在技術(shù)、體制和管理機(jī)制上發(fā)生根本性的變化，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型。建筑行業(yè)的改革與升級(jí)。裝配式結(jié)構(gòu)的發(fā)展不是唯裝配，也不是預(yù)制裝配代替現(xiàn)澆模式。裝配式建筑其本質(zhì)不僅是技術(shù)創(chuàng)新，更是建筑文明、綠色環(huán)保的過程。裝配式的施工過程相當(dāng)于是通過工業(yè)化的生產(chǎn)。我們必須樹立以建筑為最終產(chǎn)品的觀念和思想，用工業(yè)化的思想和方法來建造房屋。預(yù)制裝配式建筑的建設(shè)過程是產(chǎn)品生產(chǎn)的系統(tǒng)化過程。主要通過建筑師對(duì)整個(gè)施工過程的控制和考量，從而實(shí)現(xiàn)了工程建設(shè)的一體化、標(biāo)準(zhǔn)化，產(chǎn)業(yè)化，統(tǒng)一化和高度組織化。毫無疑問，裝配式建筑的發(fā)展是建筑方式和生產(chǎn)方式的變革。這是實(shí)現(xiàn)中國(guó)建筑業(yè)轉(zhuǎn)型與創(chuàng)新的必由之路。

總之，開發(fā)裝配式建筑結(jié)構(gòu)是一條比較艱辛的路。施工方法的轉(zhuǎn)換不能一蹴而就，它需要耐心、積累和時(shí)間。它還需要關(guān)注行業(yè)發(fā)展，注重創(chuàng)新精神。

4 裝配式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量高，工業(yè)化程度高。在勞動(dòng)力價(jià)格大幅度上漲的情況下，不僅可以有效節(jié)省勞動(dòng)力，降低工程造價(jià)，預(yù)制結(jié)構(gòu)可有效避免施工現(xiàn)場(chǎng)的揚(yáng)塵污染，減少工地潮濕，節(jié)約材料，減少施工垃圾，而且裝配式混凝土結(jié)構(gòu)具有質(zhì)量好、效率高、施工浪費(fèi)少、施工噪音低等特點(diǎn)。在施工進(jìn)度上，構(gòu)件預(yù)制成型無需經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)即可拼接完成，大幅縮減工期。在經(jīng)濟(jì)效益上，施工進(jìn)度加快之后，資金更易收回，綜合經(jīng)濟(jì)效益得以高效提升。在構(gòu)件質(zhì)量上，預(yù)制構(gòu)件廠條件好，產(chǎn)品質(zhì)量易于保證。在環(huán)保情況上，大大減少濕作業(yè)量，耗能和資源得以嚴(yán)格控制，對(duì)環(huán)保有利。

大力發(fā)展預(yù)制裝配式建筑，可以從粗放型向集約型轉(zhuǎn)變，生產(chǎn)方式進(jìn)一步現(xiàn)代化。它可以促進(jìn)一些新興產(chǎn)業(yè)和行業(yè)的發(fā)展，為經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供新的動(dòng)力，培育新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，解決一些產(chǎn)能過剩的產(chǎn)業(yè)，為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供新的動(dòng)力。但也存在一些不足的地方：裝配式結(jié)構(gòu)的整體性要比現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)差、整體性差、剛度差及抗震能力弱。而且構(gòu)件有可能是非對(duì)稱、尺寸大、形狀不規(guī)則，會(huì)導(dǎo)致運(yùn)輸難度大，運(yùn)輸費(fèi)用相對(duì)比較高。在施工現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)件一般通過鋼筋套筒灌漿連接、漿錨搭接等連接方式，該連接方式對(duì)工人的技術(shù)水平要求高，而且節(jié)點(diǎn)構(gòu)造一般較為復(fù)雜，施工技術(shù)復(fù)雜。

5 結(jié)語(yǔ)

未來裝配式建筑結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì)怎樣？將面臨哪些挑戰(zhàn)和問題？我認(rèn)為：發(fā)展是主題，是時(shí)代的潮流，時(shí)代將繼續(xù)遵循既定的目標(biāo)，這是新時(shí)代的要求和歷史發(fā)展的必然。就從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，在建設(shè)工業(yè)化生產(chǎn)的過程中，這種結(jié)構(gòu)體系將成為建筑行業(yè)發(fā)展的主流方向。建筑部門和行業(yè)應(yīng)當(dāng)投入更多的時(shí)間和精力對(duì)裝配式結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步的研究和推廣，相信在裝配式結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步研究和推廣中，我國(guó)的建筑行業(yè)水準(zhǔn)必然會(huì)向發(fā)達(dá)國(guó)家越來越靠近。在發(fā)展裝配式結(jié)構(gòu)的過程中，應(yīng)當(dāng)貫徹節(jié)能耗能、綠色環(huán)保和環(huán)境保護(hù)的基本國(guó)策，實(shí)現(xiàn)資源的可持續(xù)發(fā)展和建筑技術(shù)的不斷推進(jìn)。

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