装配式RC结构发展现状

【摘 要】发展装配式RC结构是推动我国建筑工业化进程的需要。本文介绍了国内外装配式RC结构的发展现状，并重点介绍了外壳预制核心现浇装配整体式RC结构的国内外研究、应用现状。

【关键词】装配式；装配整体式；钢筋混凝土结构；结构形式

我国政府在“十二五”规划中明确提出，建设资源节约型、环境友好型社会，其中大力发展节能省地型建筑是重要的一方面。发展绿色建筑，实现能源的节省和与自然的协调发展，是摆在中国城市规划和建筑者面前的重要课题。从建筑的全生命周期来看，建筑需要从设计、施工、建造、使用到最后拆除的全过程都要减少资源消耗，与环境相和谐；节能建筑的重要特征之一就是少消耗资源，设计、建造、使用均要求减少资源消耗。对结构工程师而言，结构体系的优化、建造（施工）工法的改进及创新是建造节能、降耗、减排的重要环节。

1 装配式RC结构的优势

目前，钢筋混凝土（RC）结构一般采用传统的整体现浇施工方法，该施工方法能切实保证RC结构具有较优越的结构性能并已被工程人员所接受，但是，采用传统施工工法时大量的混凝土均是现场浇筑，不仅存在现场作业量大、工期较长、工人劳动强度高、对环境影响大（如噪音、扬尘、水污染、建筑垃圾多）等缺陷，而且难以保证工程质量。所以，发展绿色建筑、提倡绿色施工、实现建筑工业化是建筑节能的重要措施。

与现浇施工工法相比，装配式RC结构有利于绿色施工，因为装配式施工更能符合绿色施工的节地、节能、节材、节水和环境保护等要求，降低对环境的负面影响，包括降低噪音、防止扬尘、减少环境污染、清洁运输、减少场地干扰、节约水、电、材料等资源和能源，遵循可持续发展的原则。而且，装配式结构可以连续地按顺序完成工程的多个或全部工序，从而减少进场的工程机械种类和数量，消除工序衔接的停闲时间，实现立体交叉作业，减少施工人员，从而提高工效、降低物料消耗、减少环境污染，为绿色施工提供保障。另外，装配式结构在较大程度上减少建筑垃圾（约占城市垃圾总量的30%～40%），如废钢筋、废铁丝、废竹木材、废弃混凝土等。

建筑工业化是我国建筑业的发展方向。装配式建筑的最大特点就是制造工厂化，施工速度非常快，可在短期内竣工；工人现场作业的劳动强度大幅度减少，交叉作业方便有序；房屋制造的质量容易保证；施工时的噪音降低，物料堆放场地减少，有利于环境的保护；由于工厂化生产和现场标准装配，使房屋建造成本降低。因此，装配式房屋结构的许多优点是传统房屋建造方法无法比拟的，属于绿色建筑施工。

2 装配式RC结构在我国的研究与应用

目前，我国装配式结构主要应用于房屋建筑[1]和桥梁结构[2]。建筑结构的装配式结构主要有装配式大板结构、全装配式混凝土框架结构、装配整体式钢骨或钢管混凝土框架、装配式混凝土抗震墙、装配式板柱结构以及预制预应力混凝土装配整体式结构，并开展了相应的研究，较多的学者对装配式混凝土框架结构的梁柱节点、框架进行了研究。主要的相关研究如下：同济大学吕西林教授等对现浇、装配整体式和全装配式框架进行了对比试验研究，探讨其异同点和注意事项；北京工业大学李振宝教授等对“干”连接的装配式混凝土结构以及混合连接装配式框架中内节点的抗震性能进行了研究，研究表明该结构形式具有较好的抗震性能，可应用于抗震区；合肥工业大学柳炳康教授对预压装配式预应力框架结构的节点和框架进行了试验研究和理论分析，探讨了其抗震性能和破坏特性；南京大地建设集团刘亚非等人对预制预应力混凝土装配整体式结构（即世构体系，SCOPE）进行了研究并制定了江苏省地方规程，已有近百万平米的工程应用。然而，装配式结构的节点连接可靠性相对较差，在地震区的使用受到一定限制；“干式”连接和混和连接装配RC结构的整体性和抗震性能还提高的余地。基于上述研究，近年国家自然科学基金对预压装配式混凝土结构、预应力装配混凝土结构减振技术研究进行了立项。

3 装配式RC结构在国外的研究与应用

装配整体式结构在日本、美国、加拿大、德国等国发展较早，开展了许多装配式、半装配式RC结构的研究工作，建立了较完整的设计规范和规程。在美国和加拿大，装配式主要用于钢结构系统、墙体系统、屋面系统、门窗及附属配件，同时对装配式混凝土结构中的摩擦耗能技术进行了研究。日本的装配式结构发展较快且处于领先的地位，主要装配式RC结构有以下几类：预压装配式混凝土结构、装配整体式混凝土结构、采用预制侧板的装配整体式结构、外壳预制核心现浇装配整体式RC结构。在20世纪90年代，日本对预压装配式混凝土结构进行了研究并编制了相应的设计规范，已应用于横滨竞技场和20余栋建筑中，建筑面积218700m2，仅用200工日建成。近年，日本对后两种装配式结构进行了试验研究，预制混凝土外壳既作为模板，也作为结构的一部分与核心现浇混凝土共同参加工作；预制混凝土外壳在工厂预制，箍筋和部分主筋浇筑在外壳内，现场进行吊装、定位并配置梁、柱主筋后，浇筑核心区混凝土以及楼板面层。该结构体系能够节约大量模板及工作量、实现建筑工业化、缩短工期提高建造效率；同时减少现场浇筑量，降低噪音和有利于环境保护。牧田敏郎、小柳光生和杉木训详等学者对外壳预制核心现浇装配整体式RC梁、柱及装配式梁柱节点进行了试验研究。基于上述研究成果，近年，采用该结构体系建造多座多高层建筑：2001年建32层东京板桥高层住宅，2002年建北海道札榥大楼，2003年建40层北海道札幌琴似站口大楼，2004年建43层广岛市Apan大楼。

4 外壳预制核心现浇装配整体式RC结构体系介绍

外壳预制核心现浇装配整体式RC结构体系，楼板采用大型叠合板，RC梁、柱构件的混凝土保护层连同箍筋预制（称为预制外壳，壁厚约40mm-60mm）、外壳吊装定位并配置主筋和节点处理后，浇筑梁、柱核心区及板面混凝土形成装配整体式RC结构。预制外壳可在工厂或工作台上集中预制。预制外壳和楼面大板既作为施工模板也作为结构的一部分。

与目前我国现有的装配式结构体系相比，外壳预制核心现浇装配整体式RC结构体系具有新的特点：（1）不需要特殊的施工技术，如预应力技术等；（2）不需要特殊的施工设备，预制外壳重量较小，现有的吊装设备完全能满足该结构体系的施工需要；（3）该结构体系的构件具有与现浇混凝土构件相同的整体性和抗震性能[3-6]，能够克服我国现有部分装配式结构整体性、抗震性能不够优越的缺陷；（4）该结构体系完全可以采用与现浇RC结构相同的设计方法和软件，容易为广泛设计人员所接受。

根据已有的研究成果以及国外实际工程的应用情况，外壳预制核心现浇装配整体式RC结构既具有现有装配RC结构的优点，又具有优越的结构性能，所以，该新型RC结构体系应该成为今后我国发展建筑工业化的优选方案之一。但是，我国尚缺少对该类RC结构体系的系统研究，更没有工程应用实例。所以，本文建议应根据我国的国情和建筑材料、设计规范的特点，开展该结构体系的预制外壳及其结构和构件的设计与制作工艺、施工工法、结构性能的研究，通过试验研究和理论分析，把握该新型混凝土结构的结构性能，建立结构分析方法和计算理论，提出合理的设计方法，并进行工程试点，最后制定相应的设计、施工技术标准，推动我国建筑技术的发展和建筑工业化进程。

5 结束语

为了贯彻国家“节能减排”政策，顺应建筑标准化、工业化和产业化的发展趋势，发展我国装配式结构，有必要借鉴国外先进技术，并考虑到我国建筑工程的现状、建筑材料特点以及我国现有设计规范，进行结构体系、建造工法的创新，通过改进开发、试验研究和理论分析，提出适合我国现状、合理的计算结论、设计方法和施工工法。

【参考文献】

[1]严薇，曹永红，李国荣. 装配式结构体系的发展与建筑工业化[J]. 重庆建筑大学学报，2004，26（5）：131-136

[2]陈翼，陈舜杰.论新型装配式钢筋混凝土桥梁的特点及施工[J]. 施工技术，2007，7：181-182.

[3]张大长，支正东，卢中强等.外壳预制核心现浇RC梁抗弯承载力的试验研究[J].工程力学，2009， 26（5）：164-170.

[4]支正东，张大长，荀勇等.外壳预制核心现浇装配整体式RC梁抗剪性能的试验研究[J].工程力学， 2012，29（12）：342-348.

[5]张大长，支正东，卢中强等.外壳预制核心现浇装配式RC柱抗震性能的试验研究[J].工程力学，2009， 26（8）：131-142.

[6]张大长，郭雁，李步辉.外壳预制核心现浇装配式T型钢筋混凝土节点抗震性能试验研究[J].工程力学，2013，27（1）：156-162.

[责任编辑：曹明明]

推荐访问： 发展现状 结构 RC

---