
預(yù)制混凝土構(gòu)件是在工廠或現(xiàn)場預(yù)先制作的混凝土構(gòu)件。
裝配式混凝土結(jié)構(gòu)是由預(yù)制混凝土構(gòu)件通過可靠的連接方式裝配而成的混凝土結(jié)構(gòu),即純PC結(jié)構(gòu)。
裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)是由預(yù)制混凝土構(gòu)件通過可靠的方式進(jìn)行連接并與現(xiàn)場后澆混凝土、水泥基灌漿料形成整體的裝配式混凝土結(jié)構(gòu),即PC與現(xiàn)澆共存的結(jié)構(gòu)。
PC構(gòu)件種類主要有:外墻板,內(nèi)墻板,疊合板,陽臺(tái),空調(diào)板,樓梯,預(yù)制梁,預(yù)制柱。
預(yù)制率是指裝配式混凝土建筑室外地坪以上主體結(jié)構(gòu)和圍護(hù)結(jié)構(gòu)中預(yù)制構(gòu)件部分的材料用量占對應(yīng)構(gòu)件材料總用量的體積比。預(yù)制率是單體建筑的預(yù)制指標(biāo),如某棟房子預(yù)制率15%,是指預(yù)制構(gòu)件體積150立方占總混凝土量1000立方的比率。
裝配率是指裝配式建筑中預(yù)制構(gòu)件、建筑部品的數(shù)量(或面積)占同類構(gòu)件或部品總數(shù)量(或面積)的比率。裝配率是一般是指工程項(xiàng)目裝配式建筑所占比例。如一個(gè)項(xiàng)目共有10棟建筑,有5棟是PC結(jié)構(gòu),即裝配率為50%。
早在上世紀(jì)五十年代,我國從前蘇聯(lián)引入預(yù)制裝配式混凝土建筑技術(shù),大力發(fā)展基于PC的各類建筑,至上世紀(jì)八十年代,基本形成完整的PC技術(shù)體系。產(chǎn)品涉及工業(yè)與民用建筑、市政施設(shè)、大型基礎(chǔ)設(shè)施等。
后來出現(xiàn)了分化,建筑領(lǐng)域,PC應(yīng)用逐漸萎縮,退出,甚至絕跡,全面轉(zhuǎn)向現(xiàn)澆模式。而在市政工程領(lǐng)域,預(yù)制技術(shù)始終占主導(dǎo)地位,高速公路、橋梁、港口、城市高架、地下管道、地鐵盾構(gòu)管片和預(yù)制綜合管廊都PC化。鐵路建設(shè)領(lǐng)域,PC的應(yīng)用更是達(dá)到了極致。
究其原因,建筑產(chǎn)品以消費(fèi)者的多樣性需求為主導(dǎo),多元化個(gè)性化設(shè)計(jì)理念不利于產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化,造型復(fù)雜參差交錯(cuò)的構(gòu)件也很難工廠化預(yù)制。即使是PC率高的市政工程,復(fù)雜的立交橋也只能現(xiàn)澆,故不能一概而論。同時(shí)隨著商品混凝土、大模板等技術(shù)的發(fā)展,降低了工地現(xiàn)澆施工的難度和成本;而當(dāng)時(shí)PC建筑的一些缺陷(抗震性、防水、隔音差等)沒有持續(xù)改進(jìn),PC建筑與傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑相比造價(jià)偏高,質(zhì)量降低,甚至二者兼而有之。
裝配式有局限性,不是所有的建筑所有的部位所有的構(gòu)件都能PC化的,如基礎(chǔ)和地下室底部加強(qiáng)部位等不能使用PC。
在探索建筑工業(yè)化的路上,很多大型企業(yè)嘗試了一大批試點(diǎn)項(xiàng)目,這些項(xiàng)目無論從技術(shù)水平、材料選擇、施工工藝、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)都與30年前不可同日而語。但是,PC為什么沒有在項(xiàng)目中大面積使用?
存在的都是合理的,也許PC一個(gè)或某幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)仍然不足以成為完全取代現(xiàn)澆混凝土的理由,或者說PC的綜合優(yōu)勢仍然不敵現(xiàn)澆混凝土,F(xiàn)澆混凝土的優(yōu)點(diǎn)是整體性可塑性易操作性可造價(jià)低等,這些優(yōu)點(diǎn)恰恰是裝配式建筑的劣勢。
預(yù)制混凝土裝配整體式構(gòu)具有建造速度快、質(zhì)量易于控制、節(jié)省材料、構(gòu)件外觀質(zhì)量好、耐久性好以及減少現(xiàn)場濕作業(yè)、有利環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。
為了進(jìn)一步加強(qiáng)低碳、綠色、環(huán)保理念,促進(jìn)裝配式建筑發(fā)展,住建部和地方政府多次出臺(tái)政策,鼓勵(lì)和強(qiáng)制使用裝配式建筑。
時(shí)隔多年,PC建筑在國內(nèi)再次受到重視。這似乎是歷史的輪回,但它不是簡單的重復(fù),PC技術(shù)和建造方式已經(jīng)有了根本性變化。
1、抗震性能
PC結(jié)構(gòu)計(jì)算主要按照每個(gè)構(gòu)件本身的承載力進(jìn)行,通過適當(dāng)方式連接成整體。節(jié)點(diǎn)、接縫壓力通過后澆混凝土或灌漿或座漿直接傳遞;拉力由連接筋、預(yù)埋件焊接件傳遞。當(dāng)預(yù)制混凝土接縫界面的粘結(jié)強(qiáng)度高于構(gòu)件本身混凝土抗拉、抗剪強(qiáng)度時(shí),可視為等同于現(xiàn)澆混凝土。
連接部位根據(jù)變形的方向和大小可做成滑動(dòng)、鉸接或者固支(裝配式很難做成剛接)。當(dāng)出現(xiàn)地震等災(zāi)害的時(shí)候,PC結(jié)構(gòu)主要通過節(jié)點(diǎn)處的應(yīng)變來消除應(yīng)力,不至于讓應(yīng)力在結(jié)構(gòu)內(nèi)部持續(xù)傳遞,防止結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌。
2、工廠化生產(chǎn)
PC構(gòu)件由于工廠化生產(chǎn),可以采用干硬性混凝土、擠壓成型、高頻振搗、高溫養(yǎng)護(hù)、離心成型等工藝,混凝土的抗壓強(qiáng)度可以輕松做到80MPa以上。而現(xiàn)場現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)限于條件,很難做到。同時(shí),由于工藝不同,在不增加成本的前提下很容易做成“清水混凝土”和“裝飾混凝土”,以減少后續(xù)粉飾和裝修的成本。PC構(gòu)件由于規(guī)模式自動(dòng)化流水作業(yè)生產(chǎn),其成品生產(chǎn)成本遞減。
3、PC構(gòu)件產(chǎn)品化
一些工業(yè)廠房和一些民用建筑中的構(gòu)件屬于高度標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品,可以按制造業(yè)生產(chǎn)方式批量化連續(xù)性生產(chǎn),形成工業(yè)品庫存進(jìn)行采購和銷售。訂單定制一定是增加生產(chǎn)成本。
PC的優(yōu)點(diǎn)也恰恰是現(xiàn)澆混凝土所難以具備的。