李凱文 ，李治陽

（1.無錫環(huán)境科學與工程研究中心，江蘇 無錫 214153；2.無錫城市職業(yè)技術學院，江蘇 無錫 214153）

1 裝配式建筑分類

1.1 裝配式木結構

目前北美大量使用輕型木結構住宅建筑，現(xiàn)代木結構建筑更綠色環(huán)保、舒適耐久、保溫節(jié)能、結構安全，具有優(yōu)良的抗震、隔聲性能。木結構體系分為以下4類：①輕型木結構體系，由規(guī)格木材和石膏板制作的木構架墻體、樓板和屋蓋系統(tǒng)構成多層或單層建筑結構；②膠合木結構體系，結構采用鋸材膠合而成的層板膠合木構件制造，墻體采用輕型木結構、砌體墻、玻璃幕墻或其他結構材料；③原木結構體系，采用圓木、方木或膠合木構件制作承重體系與圍護結構；④木結構組合體系，由木結構或其他材料如鋼、鋼筋混凝土或砌體等組成共同受力的結構體系。

1.2 裝配式鋼結構

裝配式鋼結構主要應用于高層及超高層建筑和鋼結構工業(yè)廠房中，主要利用鋼結構強度高的特點，可減小構件截面，設計大跨度建筑。鋼結構建筑具有輕質高強的優(yōu)勢及干式施工的特點，可大幅提高工程質量和安全技術水平，實現(xiàn)綠色施工，提高建筑的工作性能和使用品質，增強城市防災減災能力，是最適合工業(yè)化裝配的結構體系。

1.3 裝配式混凝土結構

裝配式混凝土結構可分為裝配整體式框架結構、裝配整體式剪力墻結構、裝配整體式框架-剪力墻結構。裝配式混凝土預制構件之間通過可靠的連接方式裝配而成，連接部位后澆混凝土、預制應力連接或采用螺栓連接，鋼筋連接可采用鋼筋套筒灌漿連接、鋼筋焊接、機械連接及預留孔洞搭接等方式。

2 裝配式混凝土建筑應用技術

2.1 裝配式衛(wèi)生間、樓梯、陽臺、鋼筋桁架樓承板

樓梯、飄窗等構件現(xiàn)澆時費時、費力、費工，所以應盡量采用工廠預制。建筑的中樓梯作為獨立的結構構件多作為滑動支座計算，裝配式樓梯與結構的計算模型較為契合；陽臺一般是建筑的懸挑構件，懸挑構件對施工要求較高，雖然在裝配式建筑陽臺建造速度和成本上有優(yōu)勢，但一旦裝配式建筑陽臺施工質量把控不好，很容易造成陽臺整體傾覆，因此在裝配式建筑中應用裝配式陽臺要慎重。

鋼筋桁架樓承板將鋼筋混凝土樓板中的鋼筋與施工模板組合為一體，施工中承受混凝土自重及施工荷載，在使用階段鋼筋桁架與現(xiàn)場現(xiàn)澆混凝土共同工作，承受使用荷載。鋼筋桁架樓承板鋼筋和模板工程在工廠施工，后澆混凝土采用預拌和泵送，模板通過連接件與鋼筋桁架連接，可拆裝、重復使用，目前應用最廣泛的是鋼結構框架結構，采用栓釘可使樓板和鋼梁成為整體結構，由于其具有免支撐的特點且應用靈活，可在裝配式混凝土結構中與多種結構形式組合使用，減少模板支撐和現(xiàn)場鋼筋綁扎的工作量，而且便于檢查，質量可靠，免于搭設內模架的特點使桁架樓承板的施工速度快，桁架樓承板雖然其本身造價相較常規(guī)形式較高，但綜合考慮工期、人工及安全等因素，桁架樓承板整體經濟效益可行。因此，鋼筋桁架樓承板是裝配式建中較為成熟的一種結構形式，能較好體現(xiàn)樓板裝配化。

2.2 裝配式混凝土墻、柱、梁

墻、柱是結構的主要抗震構件，在裝配式建筑中預制難度最大，在較多地區(qū)對墻、柱的裝配持保守觀點，豎向構件預制的最大難點并非在于預制，而是如何保證墻、柱鋼筋的有效錨固。項目設計、施工中可采用部分預制結構形式，基礎施工后柱鋼筋在地面綁扎，然后在地面進行大鋼模板組裝，完成鋼筋籠和鋼柱模板的整體吊裝，最后完成澆筑。

混凝土裝配式梁主要有3種：普通混凝土預制梁，僅預制梁的下部，板和梁的疊合部位后澆筑，在地面預制，此類梁一般應用于荷載不大、跨度較小的結構；后張法預應力混凝土梁，應用于跨度與荷載較大的結構，對現(xiàn)場場地要求相對較少；先張法預應力混凝土梁，應用于跨度與荷載較大的結構，要求有充足的場地制作張拉臺且倒運較多，對現(xiàn)場場地要求較高。

2.3 預制混凝土夾芯保溫外墻板

預制混凝土夾芯保溫外墻板上下外墻采用套筒灌漿連接，施工時需保證上下外墻的整體性和連接質量，經常會發(fā)生預制混凝土夾芯保溫外墻板面層開裂、板縫滲漏、保溫失效等情況，由此對保溫外墻板生產、施工安裝工藝精準及灌漿材料質量有很高的要求。采用預制混凝土夾芯保溫承重外墻板可解決保溫與防火的矛盾，實現(xiàn)結構與保溫一體化，但預制混凝土夾芯保溫外墻板削弱了混凝土結構外墻整體性，增加了外墻連接處安全隱患和相關費用，因此預制混凝土夾芯保溫外墻板在技術和經濟上不盡合理。

2.4 裝配式剪力墻套筒連接

裝配式剪力墻預制構件的連接通常采用鋼筋套筒灌漿，將伸出2個構件的鋼筋共同錨固在現(xiàn)澆混凝土中，裝配式剪力墻中縱向分布鋼筋數(shù)量較多，裝配過程中數(shù)量較多的縱筋套筒連接對接難度大。構件連接部位是結構的薄弱環(huán)節(jié)，處理不好會形成安全隱患及滲漏問題；此外，剪力墻結構豎向受力墻體被人為分割為預制段和現(xiàn)澆段，增加了連接工作量和施工難度，門窗洞口處情況更復雜，因此當剪力墻結構豎向受力墻體構件拆分后現(xiàn)場連接施工難度增加較大時，宜采用現(xiàn)澆結構。

2.5 裝配式鋼結構構件宜采用螺栓連接

鋼結構自重輕、強度高，在工程現(xiàn)場裝配焊接成型后能融為一體，保持結構整體性好，抗震性能好，能滿足各種建筑平面、建筑高度要求，能與非承重輕質墻體材料配套使用，施工安裝工業(yè)化程度高，因此鋼結構是裝配式建筑的良好建筑材料。

國內鋼結構構件現(xiàn)場連接大部分采用焊接，焊接成本低，但現(xiàn)場焊接的施工難度比螺栓連接大，現(xiàn)場安裝時電焊施工存在較大施工安全風險，還會影響鋼結構節(jié)點的連接質量，現(xiàn)場焊接質量難保證，工期長，勞動強度大，施工安全風險高，焊接鋼結構構件收縮，變形難控制。需焊接的復雜構件盡量移至工廠內進行，目前在工廠進行鋼結構構件的精密制作已沒有障礙，機器人全自動切割，數(shù)控焊接鋼板，全自動鋼板激光打孔，提高復雜構件焊接制作的精準度。從全壽命周期看，采用高強螺栓裝配連接方式，裝拆方便，施工工人少，現(xiàn)場作業(yè)量少，受力合理，技術可靠，符合裝配式建筑特點?，F(xiàn)場螺栓連接的前提是鋼結構構件需精密制作，節(jié)點連接精度高，構件在工廠精密制孔，在工廠進行鋼板剪切、加工、焊接、探傷檢查合格后再出廠，制作成構件并運至工地，現(xiàn)場安裝時不再進行焊接或盡量減少現(xiàn)場焊接，現(xiàn)場采用螺栓連接。采用高強螺栓連接有三大優(yōu)點：①施工快捷、工期短、精度高且質量可靠；②勞動強度?。虎勐菟ㄟB接抗震耗能能力比焊接強，可實現(xiàn)“小震不壞、中震可修、大震不倒”的設計原則。

2.6 抗震設防烈度高地區(qū)宜采用現(xiàn)澆

現(xiàn)澆混凝土高層建筑整體性、抗震安全性比裝配式建筑好，結構抗震性能關鍵受力部位不適合采用預制結構。在高烈度地區(qū)、產生大傾覆力矩的結構應采用現(xiàn)澆結構，地下室、首層、加強層采用現(xiàn)澆，扭轉及不規(guī)則部位采用現(xiàn)澆結構。

3 結語

研究開發(fā)先進適用的構件連接技術和隔震減震等新技術對裝配式建筑有很好的推動作用；裝配式建筑理論的完善、計算能力的提升、施工工藝的提高及3D打印等技術為裝配式建筑的發(fā)展提供了更廣闊的空間。堅持裝配建筑模數(shù)協(xié)調原則，推進裝配建筑標準化設計，建立裝配式建筑通用結構構件和功能性部品的標準體系，研發(fā)新的混凝土裝配式技術體系，解決裝配式建筑連接安全性問題，簡化裝配式建筑構件的安裝，與BIM信息管理結合，實現(xiàn)裝配式建筑科學設計、施工、管理將是行業(yè)共同努力的目標。