新型全预制装配建筑在低碳经济新形势下的展望

　　摘要：文章简要的介绍新型装配现状和做法，并根据环境情况提出节能和低碳建筑的方案
　　关键词：工业化预制砼技术；快速装配；
　　1引言
　　目前新型现代预制预应力混凝土建筑结构体系设计与施工研究主要包括：预制预应力混凝土建筑结构体系设计与优化；预制预应力混凝土单体构件(梁、墙、板、柱、楼梯与阳台等)设计与优化；预制预应力建筑结构体系抗震设计；预制预应力混凝土结构节点构造与连接方式设计与试验研究；预制预应力混凝土材料(HPC与UHPSC材料、清水与彩色建筑混凝土、灌浆料、自密实混凝土等)开发与应用；预制先张法预应力和预制后张法预应力综合技术开发；大型与重型构件吊装、运输与存放综合技术开发；预制构件专用临时支撑系统与综合施工技术开发；其它专业配套技术(节能保温承重与非承重墙板开发、预制构件编码系统开发等)；经济指标与节能、降耗与减排分析、预制预应力混凝土建筑结构体系技术标准的制定等。
　　2预制预应力混凝土建筑结构体系设计与优化
　　预制预应力混凝土结构的发展，首要解决的问题就是结构体系的设计与优化问题。在高抗震设防区，选择合适的预制结构体系首先应考虑其抗震性能。合理的设计准则、重视节点连接与构造措施是设计地震区预制预应力混凝土结构的基本要求。对于预制预应力混凝土结构，要特别注意连接构造措施，连接构造措施不仅是传递荷载，而且可使整个结构的变形协调、统一。在地震区，限制结构产生位移和转角非常重要，因为位移或转角能够引起建筑物的结构损坏和非结构性的损伤，甚至导致坍塌。由于结构尺寸不规则而必须采用防震缝的话，建议防震缝通过某种拉接体系实现不完全约束，并在建筑各部分间加减震材料从而降低由于撞击作用引起的可能的损坏。
　　3预制预应力混凝土单体构件设计与优化
　　预制预应力混凝土的单体构件可能包括楼板、梁、柱、墙板、支座以及楼梯等。单体构件的设计既要考虑使用状态的荷载，也要考虑施工运输、吊装阶段的荷载，这与全现浇体系不同。目前，国内由于预制体系的推广仍处在起步阶段，有关预制构件的设计仍需进一步完善。有关单体构件的设计与优化，主要有以下几方面工作需要开展：
　　(1)适应结构体系的构件。预制预应力混凝土结构在国内的产业化进程方兴未艾，有关结构体系仍需开展许多重新设计与优化分析的工作，因此，对应适用的结构体系，势必需要对应的适用的构件。
　　(2)使用阶段分析与优化。预制构件最终将装配成整体结构，因此必须对其使用阶段将承受的荷载作用准确分析，从而相应地进行截面设计与优化。
　　(3)预应力结构设计优化。预应力的施加可能出现在单体构件内部，也可作为连接构件的有效手段。当作为单体构件内部建立的预应力时，有时是为使用阶段而施加预应力，有时则是为施工阶段而施加预应力。因此，预应力的施加有着相当的设计优化空间。
　　(4)施工阶段分析与优化。预制构件不同于全现浇构件，在最终装配成整体结构前，还存在一个制作、运输、安装阶段。这个阶段，构件仍是单体，就需对单体构件的施工阶段进行准确分析，包括吊点位置、吊装过程中自重以及风荷载的影响等，有时若干构件组合成一个单元同步吊装，此时应分析该单元在施工阶段的各种作用。
　　4预制预应力建筑结构体系抗震设计
　　建筑结构抗震性能的优劣实质上就是结构整体协同工作性能的体现，一般情况下，预制建筑结构的抗震性能要低于全现浇结构。也正是由于这个原因，预制建筑结构的抗震设计和抗震性能研究尤其重要。这至少包括如下几个方面：
　　(1)结构体系研究。预制结构的抗震性能有别于现浇结构，但是有关现浇结构抗震性能的许多成果和结论对预制结构有着重要参考价值，如不同烈度地区对结构高度和层数的限制，不同结构体系的适用范围等。在此基础上，应通过对预制建筑结构体系的进一步研究得到相应的研究成果。
　　(2)连接节点设计。预制结构由大量单体构件在施工现场拼装而成，结构整体工作性能主要取决于连接节点的工作性能，因此就要求预制结构的节点设计尽可能使其在地震作用下的工作性能接近于现浇结构。连接节点的设计与构造是预制结构能否提高抗震性能的关键，应有针对性地进行专门试验与理论研究。
　　(3)预应力技术的应用。除了采用预应力单体构件外，预制预应力建筑结构体系还可利用预应力技术提高结构的整体工作性能和抗震性能。预应力的施加提高了结构的恢复力特性，使结构在更大的荷载作用下仍处于线弹性状态，实际上提高了小震和中震作用下结构的工作性能，如果再配以适量的非预应力钢筋，大震作用下的耗能能力也可进一步增强，整体抗震能力将进一步提高。
　　5预制预应力混凝土结构节点连接设计与试验研究
　　连接构造措施是预制混凝土结构设计重要的因素之一。预制建筑构件(如柱、梁、板和剪力墙体)之间的连接必须有效地将单个结构构件互相连成统一整体，使得整个建筑结构协调一致。这样，预制结构的力学性能就与现浇结构相同。
　　目前国内外在预制节点连接构造方面研究较多，并已有一些推荐做法，如美国PCI推荐采用注浆钢套管机械连接方法，并将其应用到板与墙的连接、柱与梁的连接、墙与边缘构件的连接等。国内柱与柱连接的方法则不同，包括榫式连接、浆锚连接、插入式连接等，梁与柱的连接包括明牛腿式连接、齿槽式、暗牛腿式、整浇式、叠压浆锚式等多种。
　　其他专业配套技术。当前建筑发展要求节能降耗，提倡可持续发展，因此，新型墙体的研发应首先保证其节能保温效果，在此基础上可开发出承重墙体和非承重墙体。由于建筑结构的使用周期较长，耐久性也是一个应引起广泛关注的重要因素。
　　预制预应力混凝土结构在美国的应用美国预制预应力混凝土协会PCI成立于1954年，是美国预制预应力行业的权威学会，也是国际上公认的技术水平领先的行业内学术机构。PCI学会的所属企业和会员在预制预应力混凝土结构方面的研究开发工作为世界领先水平，PCI预制混凝土结构体系包括多种结构体系，可适用于各种使用要求和工程条件。此外，预制预应力混凝土结构在高地震烈度地区的高层和超高层建筑结构中也得到应用。
　　6预制预应力装配建筑在我国的应用与建议
　　建筑混凝土预制构件行业在我国已有50多年的历史，曾为我国建筑工业化作出过不可磨灭的贡献，然而唐山大地震的发生、以往我国“装配和半装配混凝土”建筑技术的不完善以及体制不健全等原因，使得预制预应力混凝土构件在建筑设计与施工的大舞台中份额日益减少。
　　工业建筑从上世纪50年代起就学习前苏联走预制装配化的道路，柱、吊车梁、屋架或屋面梁、屋面板、天窗架等主要结构构件均采用预制；60年代末70年代初，主要生产用于民用建筑的空心板、平板，工业建筑用的屋面板、槽形板以及工业、民用建筑均可采用的V形折板、马鞍形板等产品；70年代中期投资建起一大批混凝土大板厂和框架轻板厂；到80年代中期，全国城乡建立起了数万个规模不同的预制构件厂(其中90％以上是规模很小的乡镇企业)。从技术上看，预制构件的生产从以手工为主到机械搅拌、机械成型再到工厂的机械化程度很高的流水线生产，经历了一个由低到高的发展过程，但整体上我国预制构件的生产还处在较低水平。由于多种原因，进入90年代以来，预制构件企业无利可图，城市大中型构件厂大多到了无法维持的地步，民用建筑上的小构件已让位给乡镇小构件厂。随着各地相继规定禁止使用预制空心楼板，改用现浇混凝土结构，建筑工程中的预制构件生产企业日渐衰落。
　　目前在建设工程中占主导地位的仍是现浇结构，其代价却是引发严重的城市环境污染、噪声污染等，致使城市居民生活质量下降，现场湿作业不可避免的造成建筑材料资源浪费。随着城市居民生活水准的提高，对环境污染、噪声污染的限制越来越严，对建设工程的环境要求也会越来越高，同时城市建设用地(建设现场用地)的紧张，各种建筑资源的缺少，必然增加建设成本，因此装配结构的优点会越来越凸现，尤其在降低能源消耗、节约成本、降低污染方面，装配构必然可以部分或大部分取代现浇结构，成为建筑市场的宠儿，并带来巨大的经济与社会效益，因此具有广阔的发展前景。
　　参考文献：
　　[1]混凝土结构设计规范GB50010—2002[M].北京:中国建筑工业出版社2002
　　[2]高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2002）.北京：中国建筑工业出版社,2002.