当前住宅主体结构PC体系优劣分析与建议

■ 李 杰 Li Jie

1 概述

我国五六十年代及七八十年代均大批运用过预制钢筋混凝土P C（Prefabricated Concrete）建筑技术，但由于抗震及渗漏两大问题未彻底解决，被迫下马。1999年国务院颁发《关于推进住宅产业现代化提高住宅质量的若干意见》（国办发〔1999〕72号文），鼓励进行住宅产业化，但至今效果不显著。我国虽然多年来一直是世界第一大建筑市场，但建筑生产仍是“放下锄头，拿起砌刀”的粗放型模式，是典型的“三高一低”（高投入、高能耗、高污染、低效率）的制造方式，与国际先进产业化技术相差甚远。

住宅产业化PC技术未能推广主要原因仍是二大障碍未冲破：一是技术问题（主要是预制结构技术及其集成），二是成本问题。

近几年来，随着市场人工费猛涨（木工已达300元/天，超过白领）、绿色环保要求高等因素，不少有远见的企业（含房地产开发、施工企业、构件公司、设计院、科研单位等）对住宅产业化进行了技术探索和研究，取得了一定的进展。本文囊括性地对国内外住宅产业化结构体系主要体系进行剖析，分析未能推广的原因，供同行们参考。

2 国内住宅结构外墙结构产业化PC技术体系分析

2.1 先安装后现浇的框架内浇外挂PC体系

外墙预制PC外墙板，PC板上部与现浇RC（Reinforcement Concrete）梁、两侧边与现浇RC柱锚固（图1、2），PC下边悬空，户内梁、柱、楼板均为现浇，PC不参与主体结构承重设计计算。该结构施工工期为5～6d/层，PC板重2～6t/块不等，厚度为150～180mm，宽为600～6 500mm/块，高为2 950mm左右（层高﹣20板厚）。户内做内保温（一般为聚苯板EPS/XPS）。

此结构适应框架体系，利用现浇柱、梁把PC板锚固好，连接节点均为现浇。可实现外墙100%预制，整层预制率可达30%～45%，成本增量为380～500元 /m2。

体系缺点：框架体系室内存在柱、梁，不符合客户需求。该PC不适应高层剪力墙结构体系。若18层高层为框架，则柱子大小达900×1 000左右，占室内空间很大。造价高，客户性价比不高。

2.2 先现浇后挂板的框架内浇－外挂PC体系

现浇主体结构全部完成后，再在外墙后挂PC板，基本同2.1体系，极似后挂玻璃幕墙板。后挂PC板下方与楼板之间为后浇混凝土（图3），PC上部用角铁与主体结构相连（图4）。外墙预制可达100%，整层楼预制率可达为70%以上，内保温体系。不参与主体承重，造成大楼含钢量增加60%。PC不参与主体承重设计计算。

体系缺点：同2.1，且占用空间大，PC板拼缝内的防水难处理。

2.3 不参与主体结构承重的剪力墙PCF体系

剪力墙外墙分为二部分，朝外部分为预制PCF（Prefbricated Concrete Form），朝内部分为现浇，叠合组成剪力墙（图5），PCF仅起到外墙模板作用（图6），外墙厚度为：85厚PCF+200厚现浇RC+55厚EPS内保温+12厚石膏板=352。外墙可实现PCF/PC率100%，整层预制率40%～55%。PCF不参与主体承重设计计算。一般做聚苯板内保温。成本增加400～550元/m2。PCF板大小同上，适应剪力墙体系。

体系缺点：不适应框架体系，PCF不参与主体承重，存在浪费，为“产业化而产业化”之嫌。整楼含钢量增加约10%，缩小室内空间30mm左右。成本增加较多，客户性价比不高。

2.4 参与主体结构承重的剪力PCF墙体系

基本同2.3体系，但80~85厚PCF中有30厚参与主体结构承重设计计算（图7），此PCF外墙厚度：85厚PCF（含面砖）+170厚RC +55厚EPS内保温+12厚石膏板=322(图8)。传统结构外墙厚度：20厚内粉刷+200厚RC+25厚外墙粉刷+55厚外保温+10厚面砖=320，故外墙占用空间仅相差2mm，厚度几乎无差别。此体系剪力墙RC 部位竖向钢筋由双向，减为竖向1排钢筋，比不承重PCF体系节约钢筋10%。成本增加350～400元/m2。

体系缺点：80厚PCF仅有30厚参与承重，不是100%，且严重依赖RC剪力墙。比不承重的PCF有改进，但改进不十分突出。

2.5 非主体承重的外墙夹心保温PC体系

和2.1近似，但把外墙PC板中间加一层保温层（一般为XPS板）(图9），外墙基本构造为(图10)：内侧200厚PC板+30~90厚保温材料（一般为XPS板）+60厚PCF板，内与外板通过玻璃纤维增强塑料RFP(Fiber Reinforced Plastics)连接件连接。PC板不参与主体承重设计计算。边缘构件（暗柱）为现浇。费用增加400～800元/m2。

体系缺点：实际传力路径不清晰，内外连接件存在局部冷桥现象且造价高。外侧PCF仅为一块保护板，损失室内空间约50厚。若外墙渗漏，处理难度大。不适应高层剪力墙体系。整楼增加含钢量约10%以上，成本增加，客户性价比不高。

2.6 作为主体结构承重的套筒连接型外墙夹心保温PC体系

外墙剪力墙除暗柱部位现浇外，其余外墙全为预制（图11），PC板一般构造为：180～200厚钢混凝土（参与主体承重）+30～90厚夹心保温＋60厚外叶钢混凝土板，内外板通过RFP连接。承重PC墙体上、下连接为套筒半注浆模式（套筒上半截在工厂预制PC板时与钢筋螺纹连接完毕，套筒下半截现场吊装后再灌浆。为减少套筒上下眼对准的操作难题，剪力墙内钢筋传统为2排竖向钢筋减少为1排，增大钢筋大小，预制剪力墙内仅为一排灌浆套筒连接钢筋（图12）。外墙预制率可达90%（暗柱现浇），成本增加500～700元 /m2。

体系缺点：施工难度较大，承重受力不明晰，还在摸索阶段。局部冷桥难处理，局部需做外保温。外墙一旦渗漏难处理。成本增加，客户性价比不高。

2.7 作为主体结构承重的钢筋连接型外墙夹心保温PC体系

基本同2.6，仅把套筒取消，预制剪力墙的上、下PC板连接改为钢筋焊接形式（图13、14）。

体系缺点：施工难度大，焊接量大，工效低，且局部存在冷桥。一旦渗漏难处理。成本增加，客户性价比不高。

2.8 无保温的夹心式混凝土剪力墙PC体系

剪力墙两侧不用常规模板施工，而是预制两块50～60厚PCF板当作模板（图15），内外PCF板用钢筋连接成为一个“火柴盒”，空心夹板，边缘构件（暗柱）全现浇（图16），内保温。成本增加约200~300元/m2。预制率可达35%以上。

体系缺点：存在两块PCF，增加造价、浪费室内空间，实质上主体承重结构未实现产业化。成本增加，客户性价比不高。

2.9 外保温与预制板一体化PC体系

同2.3体系相似，主要区别是PCF板预制时，将外墙外保温板与PCF板现浇在一起（图17、18），无需再做内保温，增加成本约300～400元/m2，外墙PCF预制率可达100%。

体系缺点：边缘构件等仍存在大量现浇，梁与柱的节点连接难度较大。外保温久后存在开裂、脱落的危险。

2.1 0 整体劲性混凝土PC体系

柱、梁为预制工字钢劲性结构，叠合楼板（图19、20），框架体系，先梁柱节点工字钢焊接后，再节点与楼板现浇，预制率达80%以上。现场模板量仅为传统的3%，节约现场人工80%，增加成本约400元/m2。

体系缺点：仅适应框架结构体系，不适应剪力墙体系，施工难度大，且造价高。预制外墙板难以统一。成本增加，客户性价比不高。

2.1 1 能抗震的框架混凝土全装配式PC体系

外墙、柱、梁、叠合楼板为全预制PC，仅梁柱节点及叠合楼板上半部分整浇（图21），预制率可达80%。成本增加1 800～2 500元/m2。柱上、下连接采用套筒注装，梁与梁钢筋连接采用套筒注浆或局部焊接。

体系缺点：造价太高，仅能少量试点。主要适合框架体系，剪力墙体系难度十分高，且与国家规范不完全符合，须逐一论证。

2.1 2 非抗震框架混凝土全装配式PC体系

外墙、内墙、柱、梁楼板等均为预制PC（图22），仅梁柱节点及楼板上半部分整浇，预制率85%以上。增加成本700～800元/m2。钢筋连接主要为搭接，局部焊接。

体系缺点：不符合国家抗震设计规范，不能建造商品房，只能运用在非抗震地区，不适用我国大陆。

3 发达国家住宅产业化结构主要做法

3.1 日本

高层住宅均为框架结构，梁、柱、墙、叠合楼板均为预制PC（图23），梁、柱钢筋的连接为注浆套筒（图24），仅节点及楼板上层混凝土为现浇，预制率达75%以上。人工费占建筑造价70%左右，采用PC主要为节约人工、减小成本。PC楼造价比传统的低。日本为高地震国家，房屋均需抗震，但为柔性抗震设计体系，但我国为刚性抗震设计体系，高层一般为混凝土剪力墙或钢结构，设计体系不一样，且人工费低，PC造价高，故不能照搬过来。

3.2 欧洲、美国、新加坡等地区

欧美住宅多为1～3层的别墅，高层住宅偏少，多为木、钢结构，构件制作分工细、广，社会模数化、商品化程度极高，且欧洲、新加坡等大多数非抗震区，如楼梯间为预制板（图25、26），但不满足抗震要求，故亦不适合我国大陆。

4 我国发达地区住宅产业化结构主要做法

4.1 台湾

预制率、节点处理（图27、28）等类似日本模式，故不能照搬应用于大陆。

4.2 香港

高层为框架剪力墙结构，设计为不抗震结构，故暗柱少、配筋少。凸窗（图29）、外墙（图30）等多为预制，柱、梁等为现浇，钢筋连接为搭接，预制率60%以上。由于该体系不抗震，故不适应内地。

5 当前症结

我国多年来鼓励推广住宅产业化，但“雷声大、雨点小”，主要是由于我国建筑设计规范（尤其是高层建筑结构规范、抗震设计规范）不吻合产业化、劳动力成本相对低廉、集成技术弱、社会标准化程度低等造成的。尤其是发达国家和我国发达地区建筑人工费为建筑造价的50%~70%，但我国人工费近年虽有所增加，但仍仅占28%左右，人工费单价在涨，材料费、机械费等也在涨，造成人工费占建筑造价的比例增长率不大。推广产业化，人工费倒逼是关键。只要人工费占建筑建造成本40%以上，政府、企业不得不寻求能节约人工的产业化形式来建造，设计规范、社会标准化均会与时俱进，PC一定将会广泛被迫推行。

当前PC预制结构形式不能推广，其直接症结是目前PC各种体系仍不能完美地同时解决形成下述6个问题：①满足抗震；②施工方便；③成本适当；④能防渗漏；⑤保温节能；⑥集成技术。

6 建议

(1)修改现行有关设计规范，使之与产业化推广相适应。我国现行《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）、《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）不适应结构产业化的推广，当前《装配式混凝土结构技术规程》正在编制，期望有所技术突破。

(2)加大技术创新尤其是技术集成力度。培育大型科技攻关企业，扎实建立技术啮合平台，重点放在结构体系的研究。

(3)要多借鉴日本等产业化技术加以中国化，施行“拿来主义”，少走弯路。

(4)充分重视“民工荒”倒逼产业化技术进步工作。我国当前劳动力成本占我国工程造价的28%左右，近几年出现招工难，劳动力成本不断上升，每年上涨10%~20%，现在民工工资250~300元/天已司空见惯。多培训建筑产业化工人，使传统的耗工施工模式逐渐退出。

(5)加大住宅产业化益处的宣传力度。目前环保压力大，建筑材料、生产、施工、使用占全社会能耗的50%以上，实现环保节能的建筑产业化模式是利国利民的大事。

(6)初始推广阶段须有政策扶持。日本、我国香港地区等在推广建筑产业化初始阶段，利用税收、财政等优惠政策鼓励，目前北京、上海已出台相关鼓励产业化政策，但全国尚未普及。