■ 李 杰 Li Jie

1 概述

我國五六十年代及七八十年代均大批運(yùn)用過預(yù)制鋼筋混凝土P C（Prefabricated Concrete）建筑技術(shù)，但由于抗震及滲漏兩大問題未徹底解決，被迫下馬。1999年國務(wù)院頒發(fā)《關(guān)于推進(jìn)住宅產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化提高住宅質(zhì)量的若干意見》（國辦發(fā)〔1999〕72號文），鼓勵進(jìn)行住宅產(chǎn)業(yè)化，但至今效果不顯著。我國雖然多年來一直是世界第一大建筑市場，但建筑生產(chǎn)仍是“放下鋤頭，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，與國際先進(jìn)產(chǎn)業(yè)化技術(shù)相差甚遠(yuǎn)。

住宅產(chǎn)業(yè)化PC技術(shù)未能推廣主要原因仍是二大障礙未沖破：一是技術(shù)問題（主要是預(yù)制結(jié)構(gòu)技術(shù)及其集成），二是成本問題。

近幾年來，隨著市場人工費(fèi)猛漲（木工已達(dá)300元/天，超過白領(lǐng)）、綠色環(huán)保要求高等因素，不少有遠(yuǎn)見的企業(yè)（含房地產(chǎn)開發(fā)、施工企業(yè)、構(gòu)件公司、設(shè)計(jì)院、科研單位等）對住宅產(chǎn)業(yè)化進(jìn)行了技術(shù)探索和研究，取得了一定的進(jìn)展。本文囊括性地對國內(nèi)外住宅產(chǎn)業(yè)化結(jié)構(gòu)體系主要體系進(jìn)行剖析，分析未能推廣的原因，供同行們參考。

2 國內(nèi)住宅結(jié)構(gòu)外墻結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)化PC技術(shù)體系分析

2.1 先安裝后現(xiàn)澆的框架內(nèi)澆外掛PC體系

外墻預(yù)制PC外墻板，PC板上部與現(xiàn)澆RC（Reinforcement Concrete）梁、兩側(cè)邊與現(xiàn)澆RC柱錨固（圖1、2），PC下邊懸空，戶內(nèi)梁、柱、樓板均為現(xiàn)澆，PC不參與主體結(jié)構(gòu)承重設(shè)計(jì)計(jì)算。該結(jié)構(gòu)施工工期為5～6d/層，PC板重2～6t/塊不等，厚度為150～180mm，寬為600～6 500mm/塊，高為2 950mm左右（層高﹣20板厚）。戶內(nèi)做內(nèi)保溫（一般為聚苯板EPS/XPS）。

此結(jié)構(gòu)適應(yīng)框架體系，利用現(xiàn)澆柱、梁把PC板錨固好，連接節(jié)點(diǎn)均為現(xiàn)澆。可實(shí)現(xiàn)外墻100%預(yù)制，整層預(yù)制率可達(dá)30%～45%，成本增量為380～500元 /m2。

體系缺點(diǎn)：框架體系室內(nèi)存在柱、梁，不符合客戶需求。該P(yáng)C不適應(yīng)高層剪力墻結(jié)構(gòu)體系。若18層高層為框架，則柱子大小達(dá)900×1 000左右，占室內(nèi)空間很大。造價(jià)高，客戶性價(jià)比不高。

2.2 先現(xiàn)澆后掛板的框架內(nèi)澆－外掛PC體系

現(xiàn)澆主體結(jié)構(gòu)全部完成后，再在外墻后掛PC板，基本同2.1體系，極似后掛玻璃幕墻板。后掛PC板下方與樓板之間為后澆混凝土（圖3），PC上部用角鐵與主體結(jié)構(gòu)相連（圖4）。外墻預(yù)制可達(dá)100%，整層樓預(yù)制率可達(dá)為70%以上，內(nèi)保溫體系。不參與主體承重，造成大樓含鋼量增加60%。PC不參與主體承重設(shè)計(jì)計(jì)算。

體系缺點(diǎn)：同2.1，且占用空間大，PC板拼縫內(nèi)的防水難處理。

2.3 不參與主體結(jié)構(gòu)承重的剪力墻PCF體系

剪力墻外墻分為二部分，朝外部分為預(yù)制PCF（Prefbricated Concrete Form），朝內(nèi)部分為現(xiàn)澆，疊合組成剪力墻（圖5），PCF僅起到外墻模板作用（圖6），外墻厚度為：85厚PCF+200厚現(xiàn)澆RC+55厚EPS內(nèi)保溫+12厚石膏板=352。外墻可實(shí)現(xiàn)PCF/PC率100%，整層預(yù)制率40%～55%。PCF不參與主體承重設(shè)計(jì)計(jì)算。一般做聚苯板內(nèi)保溫。成本增加400～550元/m2。PCF板大小同上，適應(yīng)剪力墻體系。

體系缺點(diǎn)：不適應(yīng)框架體系，PCF不參與主體承重，存在浪費(fèi)，為“產(chǎn)業(yè)化而產(chǎn)業(yè)化”之嫌。整樓含鋼量增加約10%，縮小室內(nèi)空間30mm左右。成本增加較多，客戶性價(jià)比不高。

2.4 參與主體結(jié)構(gòu)承重的剪力PCF墻體系

基本同2.3體系，但80~85厚PCF中有30厚參與主體結(jié)構(gòu)承重設(shè)計(jì)計(jì)算（圖7），此PCF外墻厚度：85厚PCF（含面磚）+170厚RC +55厚EPS內(nèi)保溫+12厚石膏板=322(圖8)。傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)外墻厚度：20厚內(nèi)粉刷+200厚RC+25厚外墻粉刷+55厚外保溫+10厚面磚=320，故外墻占用空間僅相差2mm，厚度幾乎無差別。此體系剪力墻RC 部位豎向鋼筋由雙向，減為豎向1排鋼筋，比不承重PCF體系節(jié)約鋼筋10%。成本增加350～400元/m2。

體系缺點(diǎn)：80厚PCF僅有30厚參與承重，不是100%，且嚴(yán)重依賴RC剪力墻。比不承重的PCF有改進(jìn)，但改進(jìn)不十分突出。

2.5 非主體承重的外墻夾心保溫PC體系

和2.1近似，但把外墻PC板中間加一層保溫層（一般為XPS板）(圖9），外墻基本構(gòu)造為(圖10)：內(nèi)側(cè)200厚PC板+30~90厚保溫材料（一般為XPS板）+60厚PCF板，內(nèi)與外板通過玻璃纖維增強(qiáng)塑料RFP(Fiber Reinforced Plastics)連接件連接。PC板不參與主體承重設(shè)計(jì)計(jì)算。邊緣構(gòu)件（暗柱）為現(xiàn)澆。費(fèi)用增加400～800元/m2。

體系缺點(diǎn)：實(shí)際傳力路徑不清晰，內(nèi)外連接件存在局部冷橋現(xiàn)象且造價(jià)高。外側(cè)PCF僅為一塊保護(hù)板，損失室內(nèi)空間約50厚。若外墻滲漏，處理難度大。不適應(yīng)高層剪力墻體系。整樓增加含鋼量約10%以上，成本增加，客戶性價(jià)比不高。

2.6 作為主體結(jié)構(gòu)承重的套筒連接型外墻夾心保溫PC體系

外墻剪力墻除暗柱部位現(xiàn)澆外，其余外墻全為預(yù)制（圖11），PC板一般構(gòu)造為：180～200厚鋼混凝土（參與主體承重）+30～90厚夾心保溫＋60厚外葉鋼混凝土板，內(nèi)外板通過RFP連接。承重PC墻體上、下連接為套筒半注漿模式（套筒上半截在工廠預(yù)制PC板時(shí)與鋼筋螺紋連接完畢，套筒下半截現(xiàn)場吊裝后再灌漿。為減少套筒上下眼對準(zhǔn)的操作難題，剪力墻內(nèi)鋼筋傳統(tǒng)為2排豎向鋼筋減少為1排，增大鋼筋大小，預(yù)制剪力墻內(nèi)僅為一排灌漿套筒連接鋼筋（圖12）。外墻預(yù)制率可達(dá)90%（暗柱現(xiàn)澆），成本增加500～700元 /m2。

體系缺點(diǎn)：施工難度較大，承重受力不明晰，還在摸索階段。局部冷橋難處理，局部需做外保溫。外墻一旦滲漏難處理。成本增加，客戶性價(jià)比不高。

2.7 作為主體結(jié)構(gòu)承重的鋼筋連接型外墻夾心保溫PC體系

基本同2.6，僅把套筒取消，預(yù)制剪力墻的上、下PC板連接改為鋼筋焊接形式（圖13、14）。

體系缺點(diǎn)：施工難度大，焊接量大，工效低，且局部存在冷橋。一旦滲漏難處理。成本增加，客戶性價(jià)比不高。

2.8 無保溫的夾心式混凝土剪力墻PC體系

剪力墻兩側(cè)不用常規(guī)模板施工，而是預(yù)制兩塊50～60厚PCF板當(dāng)作模板（圖15），內(nèi)外PCF板用鋼筋連接成為一個“火柴盒”，空心夾板，邊緣構(gòu)件（暗柱）全現(xiàn)澆（圖16），內(nèi)保溫。成本增加約200~300元/m2。預(yù)制率可達(dá)35%以上。

體系缺點(diǎn)：存在兩塊PCF，增加造價(jià)、浪費(fèi)室內(nèi)空間，實(shí)質(zhì)上主體承重結(jié)構(gòu)未實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。成本增加，客戶性價(jià)比不高。

2.9 外保溫與預(yù)制板一體化PC體系

同2.3體系相似，主要區(qū)別是PCF板預(yù)制時(shí)，將外墻外保溫板與PCF板現(xiàn)澆在一起（圖17、18），無需再做內(nèi)保溫，增加成本約300～400元/m2，外墻PCF預(yù)制率可達(dá)100%。

體系缺點(diǎn)：邊緣構(gòu)件等仍存在大量現(xiàn)澆，梁與柱的節(jié)點(diǎn)連接難度較大。外保溫久后存在開裂、脫落的危險(xiǎn)。

2.1 0 整體勁性混凝土PC體系

柱、梁為預(yù)制工字鋼勁性結(jié)構(gòu)，疊合樓板（圖19、20），框架體系，先梁柱節(jié)點(diǎn)工字鋼焊接后，再節(jié)點(diǎn)與樓板現(xiàn)澆，預(yù)制率達(dá)80%以上?，F(xiàn)場模板量僅為傳統(tǒng)的3%，節(jié)約現(xiàn)場人工80%，增加成本約400元/m2。

體系缺點(diǎn)：僅適應(yīng)框架結(jié)構(gòu)體系，不適應(yīng)剪力墻體系，施工難度大，且造價(jià)高。預(yù)制外墻板難以統(tǒng)一。成本增加，客戶性價(jià)比不高。

2.1 1 能抗震的框架混凝土全裝配式PC體系

外墻、柱、梁、疊合樓板為全預(yù)制PC，僅梁柱節(jié)點(diǎn)及疊合樓板上半部分整澆（圖21），預(yù)制率可達(dá)80%。成本增加1 800～2 500元/m2。柱上、下連接采用套筒注裝，梁與梁鋼筋連接采用套筒注漿或局部焊接。

體系缺點(diǎn)：造價(jià)太高，僅能少量試點(diǎn)。主要適合框架體系，剪力墻體系難度十分高，且與國家規(guī)范不完全符合，須逐一論證。

2.1 2 非抗震框架混凝土全裝配式PC體系

外墻、內(nèi)墻、柱、梁樓板等均為預(yù)制PC（圖22），僅梁柱節(jié)點(diǎn)及樓板上半部分整澆，預(yù)制率85%以上。增加成本700～800元/m2。鋼筋連接主要為搭接，局部焊接。

體系缺點(diǎn)：不符合國家抗震設(shè)計(jì)規(guī)范，不能建造商品房，只能運(yùn)用在非抗震地區(qū)，不適用我國大陸。

3 發(fā)達(dá)國家住宅產(chǎn)業(yè)化結(jié)構(gòu)主要做法

3.1 日本

高層住宅均為框架結(jié)構(gòu)，梁、柱、墻、疊合樓板均為預(yù)制PC（圖23），梁、柱鋼筋的連接為注漿套筒（圖24），僅節(jié)點(diǎn)及樓板上層混凝土為現(xiàn)澆，預(yù)制率達(dá)75%以上。人工費(fèi)占建筑造價(jià)70%左右，采用PC主要為節(jié)約人工、減小成本。PC樓造價(jià)比傳統(tǒng)的低。日本為高地震國家，房屋均需抗震，但為柔性抗震設(shè)計(jì)體系，但我國為剛性抗震設(shè)計(jì)體系，高層一般為混凝土剪力墻或鋼結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)體系不一樣，且人工費(fèi)低，PC造價(jià)高，故不能照搬過來。

3.2 歐洲、美國、新加坡等地區(qū)

歐美住宅多為1～3層的別墅，高層住宅偏少，多為木、鋼結(jié)構(gòu)，構(gòu)件制作分工細(xì)、廣，社會模數(shù)化、商品化程度極高，且歐洲、新加坡等大多數(shù)非抗震區(qū)，如樓梯間為預(yù)制板（圖25、26），但不滿足抗震要求，故亦不適合我國大陸。

4 我國發(fā)達(dá)地區(qū)住宅產(chǎn)業(yè)化結(jié)構(gòu)主要做法

4.1 臺灣

預(yù)制率、節(jié)點(diǎn)處理（圖27、28）等類似日本模式，故不能照搬應(yīng)用于大陸。

4.2 香港

高層為框架剪力墻結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)為不抗震結(jié)構(gòu)，故暗柱少、配筋少。凸窗（圖29）、外墻（圖30）等多為預(yù)制，柱、梁等為現(xiàn)澆，鋼筋連接為搭接，預(yù)制率60%以上。由于該體系不抗震，故不適應(yīng)內(nèi)地。

5 當(dāng)前癥結(jié)

我國多年來鼓勵推廣住宅產(chǎn)業(yè)化，但“雷聲大、雨點(diǎn)小”，主要是由于我國建筑設(shè)計(jì)規(guī)范（尤其是高層建筑結(jié)構(gòu)規(guī)范、抗震設(shè)計(jì)規(guī)范）不吻合產(chǎn)業(yè)化、勞動力成本相對低廉、集成技術(shù)弱、社會標(biāo)準(zhǔn)化程度低等造成的。尤其是發(fā)達(dá)國家和我國發(fā)達(dá)地區(qū)建筑人工費(fèi)為建筑造價(jià)的50%~70%，但我國人工費(fèi)近年雖有所增加，但仍僅占28%左右，人工費(fèi)單價(jià)在漲，材料費(fèi)、機(jī)械費(fèi)等也在漲，造成人工費(fèi)占建筑造價(jià)的比例增長率不大。推廣產(chǎn)業(yè)化，人工費(fèi)倒逼是關(guān)鍵。只要人工費(fèi)占建筑建造成本40%以上，政府、企業(yè)不得不尋求能節(jié)約人工的產(chǎn)業(yè)化形式來建造，設(shè)計(jì)規(guī)范、社會標(biāo)準(zhǔn)化均會與時(shí)俱進(jìn)，PC一定將會廣泛被迫推行。

當(dāng)前PC預(yù)制結(jié)構(gòu)形式不能推廣，其直接癥結(jié)是目前PC各種體系仍不能完美地同時(shí)解決形成下述6個問題：①滿足抗震；②施工方便；③成本適當(dāng)；④能防滲漏；⑤保溫節(jié)能；⑥集成技術(shù)。

6 建議

(1)修改現(xiàn)行有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，使之與產(chǎn)業(yè)化推廣相適應(yīng)。我國現(xiàn)行《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2002）、《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2001）不適應(yīng)結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)化的推廣，當(dāng)前《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》正在編制，期望有所技術(shù)突破。

(2)加大技術(shù)創(chuàng)新尤其是技術(shù)集成力度。培育大型科技攻關(guān)企業(yè)，扎實(shí)建立技術(shù)嚙合平臺，重點(diǎn)放在結(jié)構(gòu)體系的研究。

(3)要多借鑒日本等產(chǎn)業(yè)化技術(shù)加以中國化，施行“拿來主義”，少走彎路。

(4)充分重視“民工荒”倒逼產(chǎn)業(yè)化技術(shù)進(jìn)步工作。我國當(dāng)前勞動力成本占我國工程造價(jià)的28%左右，近幾年出現(xiàn)招工難，勞動力成本不斷上升，每年上漲10%~20%，現(xiàn)在民工工資250~300元/天已司空見慣。多培訓(xùn)建筑產(chǎn)業(yè)化工人，使傳統(tǒng)的耗工施工模式逐漸退出。

(5)加大住宅產(chǎn)業(yè)化益處的宣傳力度。目前環(huán)保壓力大，建筑材料、生產(chǎn)、施工、使用占全社會能耗的50%以上，實(shí)現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的建筑產(chǎn)業(yè)化模式是利國利民的大事。

(6)初始推廣階段須有政策扶持。日本、我國香港地區(qū)等在推廣建筑產(chǎn)業(yè)化初始階段，利用稅收、財(cái)政等優(yōu)惠政策鼓勵，目前北京、上海已出臺相關(guān)鼓勵產(chǎn)業(yè)化政策，但全國尚未普及。