多种装配式结构体系​的施工技术工艺的与发展趋势的研究与分析

随着我国近年来社会经济的快速发展与改变，传统建筑业面临以下严峻挑战：劳力短缺、成本提升、业主对工期和质量提出更高要求，以及绿色环保安全等方面的严格规定。相对于传统现浇型建筑，装配式建筑作为以上各个问题的更优解，得到了快速发展和广泛认可。工程界采用装配式技术取得良好效益，政府明确了建筑业未来方向在于“绿色、工业化、信息化”。进一步地，以上背景并不局限于国界，大体上逐步成为世界主流。

装配式建筑工法的完善使结构的预制率不断提升，目前己达到较高的水平，尤其是在欧洲出现了不少出色的全预制案例：在美国、日本和我国，在高烈度地震区采用较高预制率的结构，也有一系列成功经验。此外，装配式混凝土结构在高层、大型、复杂的建设中得到不断推广。在这样的行业背景下，预制构件所带来的影响并不能通过对节点性能、连接性能的深入研究就得到全面的解答，学者与工程师们对装配式混凝土结构有区别于现浇结构的体系性能、行为、机理日益关注，并针对以下方面进行了研究：

（1）高预制率、多个部件采用全预制的结构，传统假设的适用性及其偏差程度，例如楼板面内刚性、次梁不引起主梁扭转、非结构墙体对刚度的贡献和对破坏模式的影响等等；

（2）等效现浇的装配式节点，因其预制的精细以及高性能新材料等技术，能否形成高延性和构件承载力的合理梯度，从而保证体系在大震下实现合理的出铰机制；

（3）非等效现浇的新型装配式节点性能如何影响到体系行为，例如采用预应力和节段化降低残余位移，再进一步结合体外耗能件和二次刚度技术实现全过程损伤可控与快速修复。

以上方面的研究是装配式混凝土结构节点性能研究的必要延伸，节点性能的己有成果为其提供了坚实基础，然而以下方面的研究则拓展了装配式混凝土结构体系的前景：

（1）利用预制的便利在体系的局部形成复杂而性能卓越的子结构，或增加一道防线，如节段式耗能摇摆墙、框架结构中的软钢耗能跨等；

（2）总体而言，形成了钻石型斜网格结构体系、网格盒式结构体系等难以通过现浇工法实现的结构系统，方便形成节段面和柔性层，拓宽减隔震装置优化布设的可行域。

这些新型体系的结构性能，带来了设计计算的挑战，现行规范和现有计算手段不可能全面涵盖以上体系，一种观点是通过判断、简化、归并等效等前期处理将其合理纳入现有计算设计流程，另一种观点则认为应根据其本身特点设定不同的计算设计方法。

装配式混凝土结构体系具有生产效率高、建设周期短、产品质量好、环境影响小和可持续发展能力强等优点，符合我国产业升级和绿色发展的要求，己经成为目前建筑业结构调整和转型升级的必然途径，但其现阶段的发展应用也存在诸多问题，面临很多挑战。

针对现阶段装配式混凝土结构体系复杂繁多，发展应用缓慢等突出问题，本文选取装配式混凝土框架结构、装配式混凝土剪力墙结构、空间盒式结构与模块建筑结构四类最具代表性的装配式建筑结构体系，主要介绍论述其体系形式、优缺点、试验研究等内容，呈现装配式结构体系方面最新研究进展的主流脉络和理论思路，期望为我国今后装配式混凝土结构体系的理论发展和工程应用提供一定的参考。

装配式建筑7种常见结构体系

一、钢筋混凝土板式结构体系

灌浆套筒连接适用大直径钢筋，适宜钢筋集中连接，可用直接或间接连接形式。

优点：适用大直径钢筋，应用面广，技术成熟；适宜钢筋的集中连接，可用直接连接和间接连接等形式；便于现场操作，可采用群灌技术注浆，施工效率较高。

不足：造价成本高，连接操作难度大，隐检困难。

竖向连接

考虑到低层房屋，在水平力作用下，基本不产生倾覆力，以剪力为主，故省去套筒，直接采用圆孔插筋灌浆连接，降低成本与施工难度。

钢筋套筒灌浆过程

主要问题

① 结构安全性。缺乏有效的套筒灌浆质量检测手段。现有技术大幅度提高检测成本。

② 工期。急需解决冬季灌浆停工问题。

③ 成本。单个套筒平均成本（套筒+灌浆料+辅材+人工）=100元。

二、预制空心剪力墙体系：EVE

三、叠合式剪力墙体系（双皮墙）

双皮墙连接工厂预制两片板叠合，两片墙之间内芯预留后浇混凝土区域。

建筑混凝土和钢筋含量大，结构整体性好，可应用于地下建筑外墙装配。

优点：上下层剪力墙现浇连接，内外墙板与内芯整体受力；预制部分代替了部分模板，可全自动化生产。

四、纵肋叠合剪力墙结构

内、外墙板为获得专利的特殊空心结构墙板，其它构件与目前的剪力墙结构相同。

外墙仍然采用“结构保温装饰一体化”三明治结构，可充分利用现有流水线设备，采用反打工艺实现清水混凝土、艺术混凝土、瓷板饰面效果，外墙保温防火性好，也更耐久性。

用免套筒钢筋搭接连接技术，避免套筒灌浆安全隐患。通过墙板空腔内搭接钢筋和后浇混凝土形成整体结构；实验研究证明，该体系的抗震性能与现浇结构基本一致，完全满足国家现行标准要求。墙板内部空腔最小尺寸大于10cm，易于混凝土浇筑密实。

板块大、重量轻，利于实现快速低成本施工。与现有技术相比，实现同样的建筑功能前提下，对于预制率40%左右的高层住宅，成本可降低200元/m2左右。

五、免支模干式连接体系

平谷区装配式实验农宅项目——干式连接

六、全螺栓连接技术体系

七、钢结构住宅体系

成寿寺B5地块定向安置房项目

4栋9—16层装配式钢结构住宅，总建筑面积31685.49㎡。项目采用钢管混凝土框架+组合钢板剪力墙（阻尼器）结构形式，PC外挂墙板、加气混凝土外墙、钢筋桁架楼承板、钢楼梯及一体化内装系统。

未来的发展方向

未来中国建筑业需要迈上绿色化、工业化、社会化、信息化发展之路。

绿色化：绿色建造是现代建造文明的集中表现，是房屋建造过程整体素质的全面提升。

工业化：标准化设计、工厂化生产、装配化施工、一体化装修是未来新型工业化建造方式。

社会化：EPC工程总承包是实现工程建设的专业化、集约化和社会化大生产的重要途径。

信息化：信息化与工业化的深度融合，信息技术必将成为建筑业未来的重要工具和手段。