试析预制装配式混凝土（PC）技术在民用建筑中的应用

何健成

（江门市新汇建设工程质量检测站有限公司，广东江门 529100）

0 引言

预制装配式混凝土结构是以预制构件作为主要的受力构件，通过“装配”的方式连接而成，是一种混凝土结构。业内人士认为，装配式钢筋混凝土结构是我国建筑结构未来发展的重要发展方向，对我国建筑工业化的发展十分有利，能够大幅提高生产效率、节约能源，且建筑工程质量有所保证。有关资料显示，装配式结构能够按照既定顺序，连续完成多个工序，可有效减少施工现场进驻的工程机械种类和数量，建筑垃圾减少量超过30%，环保性极高。

1 预制装配式混凝土技术的应用形态

1.1 预制装配式混凝土结构的特性及优缺点

预制装配式混凝土结构是相对于当前主流的“现浇混凝土结构”而言的一种新型建筑工程施工技术[1]。简单而言，在工厂提前预制好“拼装”成房屋建筑的各个构件，包含房梁、墙板、支撑柱、墙体等。将这些构件运输至工程所在地之后，通过以吊装为主的施工方式，将各个构件组装成完成的框架，像搭积木一样完成房屋建筑的修建。与现浇混凝土结构相比，预制装配式混凝土的优势体现在诸多方面：①安全性。对很多建筑工人来说，无论是构件预制工厂还是工程所在地对构件进行安装，所处环境的复杂程度均比现浇模式低，故安全系数更高；②质量方面。建筑构件的质量和工艺通过机械化生产能得到更好的控制；③工期方面。预制件尺寸及特性的标准化能显著加快安装速度和建筑工程进度；④成本方面。与传统现场制模相比，工厂里的模具可以重复循环使用，综合成本更低；机械化生产对人工的需求更少，随着人工成本的不断升高，规模化生产的预制件成本优势会愈加明显。劣势方面：①预制工厂需要大面积堆场以及配套设备和工具，堆存成本高；②构件运输阶段的成本更高，运输期间容易出现构件伤损情况。而运输方面的更高要求决定了预制装配式混凝土施工技术在当前的应用范围较为有限。

1.2 民用建筑中预制装配式混凝土结构的主要构件

1.2.1 非结构构件——外挂式混凝土构件

所谓非结构构件是指不具备承重功能，主要作用体现在装饰性方面。如建筑幕墙挂板，按照结构形式可分为依附龙骨固定式以及无需龙骨支持两种。其中，后者对混凝土强度的要求极高，对应的成本支出也会相应提升，故以前者为主。

1.2.2 非结构构件——一体化墙板

一体化墙板是预制装配式混凝土结构的重要体现，所谓一体化体现在设计制作、保温装饰、施工三个方面。总体而言，预制装配式混凝土技术的应用本身具有整体性，即从设计阶段开始，直到施工结束，思路始终如一，不会也不可能出现中途临时改变的情况。如一体化墙板的表面装饰层、保温材料的选择、防水层的设计均一体形成，预制成功并从厂家运抵施工现场后，直接安装完毕后便可投入使用，无须额外进行保温防水施工。

1.2.3 结构构件——楼板

作为预制装配式混凝土结构的核心构件，楼板的重要性最高，按照结构性能以及施工方式的差异，可进行如下划分（如图1所示，4种预制装配式混凝土结构楼板自左至右、自上至下分别对应后文所述）：①钢筋桁架模板。主要特点为：楼板内部的机构钢筋采用“桁架”的形式。最终效果为：钢筋以及底面模板融合成一个整体。由于底面模板不会承受应力，故防火性能大幅度提升；②叠合楼板。同样是一种混合式结构的楼板，可在内部的“现浇叠合层”内水平敷设设备管线。但此类型模板还可以应用于现浇混凝土结构中，主要作为天然模板。故用途十分多样；③预制预应力双T板。此种楼板的最大跨度达到20m，一般用于大跨度建筑中，在民用建筑中的应用较少；④泡泡版。主要应用于一些民用无梁设计建筑中。一般而言，底层直接预制成型，以此为基础，在浇筑上层的过程中，向其中混入一些塑料球。经过精确的设计之后，建筑的物理性能均可被满足，建筑自身重量也能够有效降低，可有效避免自身重力过大而导致形变的发生。

图1 四种预制装配式混凝土结构楼板

1.2.4 结构构件——梁

在预制装配式混凝土结构件筑中，梁的形式主要集中在“叠合梁”“空壳梁”两个方面。但无论选择哪一种，预制梁的第一次混凝土浇筑作业都需在工厂内完成，主要是使用特定的模具，将钢筋和混凝土浇筑为特定的形态，并注意预留连接点。第二次浇筑作业则需在施工现场完成，即通过吊装的方式，将预知的楼板吊到设计高度（位于梁之上），并浇捣梁上方的混凝土，从而将楼板和梁连接成一个整体。

1.2.5 结构构件——剪力墙

由于预制装配式混凝土的墙板在运抵施工现场之前便已经完成了浇筑和养护作业，故运抵施工现场之后，可直接进行固定安装、节点现浇等作业，能够大幅度缩短施工时间。如图2所示，自左至右分别对应三明治墙、单面预制板墙、全预制剪力墙三种形态。

图2 三种预制装配式混凝土结构剪力墙

2 预制装配式混凝土技术在民用住宅中的实践应用

2.1 某民用住宅小区工程概况

某民用住宅小区位于我国南方某市，总建筑面积达到11.58万m2，地下设有两层停车场和地下室，总建筑面积4.19万m2。拟在该小区中建设2栋7层高、2栋9层高、5栋13层高、2栋15层高民用住宅建筑，此外还有配电房1栋（1层高）。拟采用预制装配式混凝土结构。据统计，尺寸最大的构件为预制楼板，型号为2B-7，单重达到1.58t，该构件的长度、宽度、厚度分别达到5520mm、1920mm、70mm。

2.2 PC技术应用要点分析

2.2.1 正式施工前的准备工作

在正式施工前，首先需要对工程整体建设方案进行多次论证。原因在于，有别于常规的现浇混凝土结构，预制装配式混凝土结构的绝大多数构件都在厂家生产之作，故每种构件的规格、型号、连接点位等都需十分精确，严禁出现构件运抵施工现场后发现无法运用的情况。

2.2.2 装配式构件的预制生产及运输

由于本工程作业强度大、使用构件数量较多，为防止出现结构冲突情况，在预制构件时，需借助BIM技术，对各个构件的型号参数、连接点等进行动态模拟。从生产到运抵施工现场的整个过程都需小心谨慎，具体的方式为：①垂直吊装运输。每一个构件的转移过程均应借助塔吊、起重机等设备，将构件垂直吊到空中之后，在无碰触的情况下转移到车辆、空地中（落下时同样需要保持垂直）。此外，若条件允许，还可在构件存放处提前布置橡胶垫，以减轻磨损；②由于本工程使用了很多重型构件，故施工场地车辆进出门的最小宽度应该达到8m以上，所有临时车辆行进道路的宽度需要控制在5m以上[2]。

2.2.3 预制楼梯构件的吊装作业

在起吊预制楼梯构件的过程中，使用的塔吊型号为QTZ125（ZJ60190），用于固定及吊装的材料均为双股钢丝绳。需要注意的是，在正式起吊之前，需进行试吊，高度达到0.5m即可。吊起楼梯构件之后，技术人员需评估吊装结构整体的稳定性，确认无误后方可进行移动。而在移动期间，水平方向的速度应该维持恒定，不应出现任何水平加速度。待楼梯构件运至目标区域，离落地点的高度达到30～50cm之间时，需暂时控制楼梯构件处于悬停状态，之后围绕定位筋与梁结构的中轴线进行位置确认，若偏差不超过2cm，则应依次进行粗调、细调，之后缓缓落下楼梯构件，并进行灌浆加固。

2.2.4 叠合板的吊装作业

楼梯构件吊装作业完成之后，便需开始叠合板吊装作业。吊装点的选择为板的四个角落。需注意，四个起吊点与叠合板边缘之间的距离应该控制在叠合板长度的20%之内，否则起吊安全性无法保证[3]。与吊装楼梯构件相同，叠合板同样需要试吊，保持稳定后垂直升起，平稳横移，垂直下降，最后完成混凝土灌注加固。

3 结语

笼统而言，预制装配式混凝土结构的建筑在一定程度上与“搭积木”的原理相同，即构成房屋建筑结构框架的多个构件提前从构件工厂批量生产，运送至施工现场后，按照既定的图纸完成拼接，并在特定之处浇灌混凝土，完成对结构框架的固定。此种建筑具备较强的环保性和经济性，建筑质量可得到保证，在未来必将成为我国建筑工程领域的常规技术。