装配式混凝土结构应用现状研究

摘 要：在国家政策的积极引导和促进下，我国装配式建筑行业尤其是装配式混凝土建筑行业在“十三五”期间已经取得了丰厚成果，积累了大量工程经验。与此同时，在技术、成本等方面也暴露出了一系列问题，这些问题仍然制约着整个建筑行业的发展，需要通过政府和企业双方配合努力，才能顺利实现整个行业的产业化升级。

关键词：装配式;混凝土;预制构件;产业化

根据国家“五位一体”总体布局，在建筑行业内，大力推行建筑产业现代化，特别是推动以“装配式建筑”为中心的建筑行业转型升级，已经是我国势在必行的趋势。装配式建筑按照主体结构材料来分主要有装配式混凝土结构、装配式钢结构和装配式木结构之分[1]。目前，装配式钢结构已经在我国单层厂房结构和部分住宅结构中大力推广，取得了丰硕成果[2];装配式木结构兴起于欧美，近几年，通过引入加拿大等国家的技术，通过本土化消化改良，在低层住宅领域也取得了优异成绩。相对于前两者，装配式混凝土结构由于其稳定性、耐火性、持久性等特点，在高层住宅领域获得国家的大力推广并且已经取得了长足发展;与此同时，在近几年的实践和探索中，装配式混凝土结构也暴露出许多技术和施工层次的问题，这些问题一定程度上制约了其发展速度和规模。

一、装配式混凝土结构的连接方式

装配式混凝土结构的连接方式是整个装配式结构的核心技术，主要可以分为“干连接”和“湿连接”两种。在传统混凝土结构中，主要构件是梁、板、柱和剪力墙，构件之间的连接方式主要是采取整体现浇混凝土的形式，这种连接方式能够保证结构的强度、整体性、抗震性。在装配式混凝土结构中，构件采用单独预制的方法，即在PC预制工厂先预制好构件，然后运输到施工现场“组装”的形式。

（一）干连接

干连接是借鉴钢结构建筑的连接方法，根据连接原理主要有螺栓连接和焊接连接两种。螺栓连接通过在预制混凝土构件中预留孔洞、预埋螺栓，后期通过螺母加固的方法，实现混凝土预制构件间的“干连接”。这种方法比较适用于外墙挂板、楼梯等预制构件与主体结构的连接。焊接连接是采用在预制混凝土构件的节点部位，比如梁的端点，预埋钢板，待构件吊装拼接时，像钢结构一样焊接连接，这种方法原理简单，操作方便，在非结构构件的连接中具有广泛前景。

干连接的方法在日本得到了广泛应用，比如日本歧阜的安部工业主楼，就是采用预制构件整体预应力装配技术建造的，其连接节点采用“预应力”方式压接，属于典型的干连接。值得注意的是，采用预应力压接方式，在连接预制构件的基础上，提高了结构强度和抗震性能，但与此同时也提升了建造时间和成本，因此结合我国抗震需求，并没有得到大面积推广。

（二）湿连接

湿连接即采用后期灌浆或后浇混凝土等“湿连接”方法，将不同预制构件连接在一起。湿连接的方式很多，目前应用比较广泛的主要有两种：套筒灌浆连接和后浇混凝土连接。

套筒灌浆连接就是通过在预制混凝土构件内预埋钢制套筒和外露带肋钢筋，后期吊装时将钢筋插入套筒内，再灌入高强度膨胀浆料，灌浆料凝固后，构件之间就形成了连接。这种方法按照接头的设计方法可分为全灌浆套筒和半灌浆套筒，前者套筒两端钢筋均采用灌浆连接，后者只有一端钢筋采用灌浆连接，另一端采用传统的螺纹连接方法将套筒与钢筋预先连接在一起并进行预埋。相对而言，半灌浆套筒更加简便，受力性能也更好，因此应用更加广泛。后浇混凝土连接即采用预留外露钢筋，后期吊装后在构件连接节点处现浇混凝土，混凝土凝固后即实现了构件间的连接。这种方法更接近于传统现浇混凝土结构，就整体性和连接强度而言也更有优势，因此成为装配式混凝土建筑中不可或缺的连接方法，尤其在受力重要节点处，具有先天优势。在后浇混凝土连接方法中，预留外露钢筋间的连接质量关系到整个结构后期的强度和稳定性。目前后浇混凝土钢筋的连接主要还是采用传统钢筋工程中的机械套筒和焊接、绑扎等方式，取得了一定的工程经验积累。

二、预制构件及装配化程度

装配式混凝土结构的主要构件并未突破传统框剪结构的概念，也就是说，大体上仍然是梁、板、柱、剪力墙等“拼接”起來的，只不过生产方式采用了预制构件和后期吊装连接的方法。就目前装配化实现程度而言，应用比较广泛的还是叠合板、楼梯、阳台、非承重墙，其次才是柱、梁、承重墙，这也是比较符合装配化实际规律的，即首先实现非承重结构的装配化，再逐步探索承重结构的装配化。目前预制混凝土构件中，叠合板的应用最为广泛。叠合板在厚度方向采用下部预制，上部现浇的方法，形成一种“叠合”结构，优势在于：（1）省去了下部模板支撑的时间和人力成本;（2）吊装后直接布置管线，方便快捷;（3）后浇混凝土可将整个层面上的梁、板连接在一起，整体性和防水性较好。正是由于这种“叠合”方法的诸多优势，目前除叠合板外，部分梁构件也实现了“叠合”，即叠合梁。此外，楼梯、阳台等构件由于其自重轻、重复率高等优势，在部分项目中已经接近实现了全部装配化。对于非承重结构的外墙板和内墙板，目前装配化程度也较高。而作为主要受力构件的柱、梁、承重墙等构件，目前已经有部分项目实现了部分装配化但并未普及，这些构件目前主要还是通过现浇模式加工。需要注意的是，装配式混凝土的结构稳定性和抗震性等仍需经过时间的检验，因此在主要承重构件处采用传统现浇方法也是目前比较稳妥的方法。

三、存在的问题

“十三五”期间，通过国家和各省市层面的政策引导，装配式建筑实现了跨越式发展，取得了丰硕成果，但在产业化升级过程中也暴露出了许多客观问题。

在技术层面，虽然取得了许多突破，但有许多关键问题亟待解决。比如连接方式，目前也应用最多方法还是套筒灌浆和后浇混凝土，这两种方法操作复杂、连接质量也有待提高，因此急需找到一种操作更加方便且连接质量更高的连接方法，一旦在连接方式上取得重大突破，那么必将推动整个装配式混凝土行业的快速发展。此外，在防水技术方面，仍然有待解决相关关键性技术。装配式结构由于采用预制构件拼装的方法，连接节点间整体性较差，因此存在先天性的防水缺陷。以目前的防水技术，仍不能做到简便、高质的节点防水，仍需加大研发力度。

在政策层面，限于住建部在2025年前实现装配式建筑比例50%以上的规划，目前一些装配式建筑项目以及预制构件厂存在盲目追求装配化和预制率的问题。比如将一些重复率不高的构件也实现“个性化预制”，造成了资源浪费，也违背了国家推广装配式建筑的本意。因此，在政策方面，尤其是各地方层面，应当结合本地实际情况，积极引导各相关企业合理规划项目的装配化程度，不能因盲目追求预制率而造成资源浪费。

在运输和资源配置方面，目前预制构件的运输主要采用大型板车陆路运输，且预制构件厂多位于郊区甚至异地，比如目前上海的预制构件有相当比例是从南通陆路跨江运输，运输成本较高，这在一定程度上也是一种资源配置失衡。因此，需要从城市层面合理规划预制构件厂的选址，缩短运输距离，降低运输成本。随着政策导向以及装配式混凝土行业的发展，在城市规划中，应当将预制构件厂的选址纳入规划。

四、结论

（1）“十三五”期间，我国装配式混凝土建筑行业在技术和规模两方面已经取得了丰硕成果，积累了一定程度的经验。

（2）在技术层面，尤其是节点连接和防水技术的研发方面，需要加大投入，一旦在这两个方面取得重要成果，装配式混凝土建筑的发展将取得重大突破。

（3）应当通过政策引导，促进企业对其装配式混凝土建筑项目进行合理规划，避免因为盲目追求预制率而造成资源浪费;应当将预制构件厂的选址问题纳入城市总体规划，降低运输成本，促进行业良性发展。

参考文献：

[1]郭学明.装配式建筑概论[M].北京：机械工业出版社，2019：2-3.

[2]郝际平，薛强，郭亮，孙晓岭.装配式多、高层钢结构住宅建筑体系研究与进展[J].中国建筑金属结构，2020（3）：30-35.

作者简介：曹伟（1989—），男，汉族，江苏南通人，硕士，讲师，研究方向：建筑结构。