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PC结构叠合楼板的工业化进程及优缺点

发布时间:2021/03/29 点击量:
众所周知,目前大家生活中的衣食行都很好地实现工业化生产,甚至有的行业还迈向人工智能化。然而办公、住房、生活等相关建筑“住的问题”还未实现工业化。随着全人类对生态环保、人居环境、居住条件的要求逐步提高,建筑业为了适应时代发展需要和步伐,努力探索着早日实现建筑工业化。为此,近年来建筑产业开发出轻钢结构压型钢板楼板、EPS一体化、PC装配式、3D打印、PC叠合楼板等集中生产、工业产业化产品。本文重点论述PC叠合楼板的工业化进程,及叠合楼板在井字梁、密肋板中的运用和优化。
 
一、PC结构体系发展变迁
 
建筑装配式起源于“二战”后期,当时由于交战各国在战争中大量基础设施和房屋遭到破坏,造成战后短期无法快速修复和重建,特别是主要交战国的英国、法国、德国、前苏联、中国和日本等国建筑的破坏极其严重,在此背景下产生了英国的莱茵建筑体系、法国的卡缪大板住宅建筑体系和前苏联的盒子结构建筑体系。但我国的装配式建筑在20世纪60年代初期才起步,发展到20世纪80年代后期停滞。究其原因主要是1976年的唐山大地震对装配式建筑抗震安全性提出诸多质疑。
 
2010年随着建筑产业的多元化,特别是生态环保压力、人口老龄化及劳动力成本过高等因素,首先从压型钢板楼板和桥梁盖板施工中进行经验总结,随后逐步发展,出现了如今的叠合楼板工艺做法,并快速应用在工程实践中。后来在一些省、市级政府引导下,一批房地产和施工企业(如万科、中建、广厦等)又先后开始了PC装配式施工。当前我国政府和部分民间组织在保障性住房和新农村建设领域开展推广和建设示范。
 
二、PC结构叠合楼板优点
 
装配式建筑为促进建筑现代化提供助推作用,而叠合楼板又是装配式建筑的主要组成部分,其优点主要包括以下方面。
 
1、集成化生产提质增效
 
建筑产品存在单一性、单件性、多样性、长期性、产品固定而生产流动性造成设计、施工中劳动工效和施工机械利用率不高,建筑产品价格居高不下的客观事实。为此,一些专家学者提出利用社会集成化生产提高施工工效、降低产品生产成本,推行建筑产品设计标准化、生产工业化、施工装配化、管理信息化的全产业集成化工业生产要求是实现建筑工业化发展的必经过程。
 
2、建造和谐人居环境
 
随着我国人口绝对数量急剧增加,城市进程中从人均住房面积6㎡发展到人均35㎡,近现代社会管理一度出现重生产、轻环保的现象,虽然社会经济腾飞但付出极大的环境代价。传统建筑行业消耗大量的能源和资源,并造成环境污染,不能满足新时代要求,因此推出PC结构施工生产体系势在必行。PC装配结构下的叠合楼板是通过设计思路创新、施工技术革新建造出人类社会满意的居住环境的具体设计与施工举措。
 
3、减少竹木材消耗
 
当建筑结构形式选用现浇钢筋混凝土结构时,其施工生产过程中三大主材消耗之一就有竹木材的消耗。钢筋混凝土墙、柱模板之前曾流行过大钢模,后来由于大钢模在尺寸、建筑模数、施工孔洞、建筑噪声、吊运机具、吊运安全等方面存在诸多问题被淘汰,再后来市场上出现塑料模板、铝模板都存在一定弊端,目前还没有形成一定市场规模。所以在传统的钢筋混凝土结构施工过程中竹木模板仍是施工生产的主要耗材。为减少对竹木材消耗,可采用PC装配结构叠合楼板的施工形式,利用预制工厂的专用台模代替现浇钢筋混凝土楼板所需模板,从而省去现浇楼板所需支架、模板,达到有效减少对竹木材的消耗和降低措施费用目的。
 
4、施工生产更安全
 
由于叠合楼板工艺省略钢筋混凝土楼板支架、模板工序,将高空架空浇筑变为地面/平面浇筑,使建筑施工生产更安全。就目前全国安全数据统计:高空坠物打击、高空作业人员跌落、模板支架失稳是建筑业伤亡的主要事故。在对北京、江苏等同区域的横向对比中发现,采用叠合楼板施工工艺很少出现群死群伤事故。
 
三、PC结构叠合楼板的缺点
 
1、构造节点多
 
装配式结构的柱、梁、板或其他构件终端或边缘一般采取预留现浇节点或板带,通过现浇方式将其进行有效连接形成整体结构。叠合板是在板四周及预留板板面采取后浇混凝土形成整体,实现共同受力。由于叠合板在吊运安装过程中受到挠度变形、吊装重量限制及非设计工作状态下受力等相关影响,设计叠合板跨度都较小。相同规模不同结构形式的建筑,采用叠合板工艺的预制构件数量较现浇结构多,构造节点随构件数量成倍增加。
 
2、现浇节点施工困难
 
根据规范基本要求,规定“强柱、弱梁、强节点”的设计施工原则,重点强调后浇节点施工质量控制的各要素。因为施工节点部位的钢筋、钢筋接头、管线是最密集的区域,混凝土骨料和振捣棒通过节点部位较困难,施工前和施工过程中均需进行特殊处理。叠合楼板预留节点和后浇板带施工除上述问题外,还需单独搭设模架或在叠合梁上座浆等;另外,叠合楼板底板和面板间存在新旧混凝土结合面黏结应力和温度收缩应力的差别,当混凝土强度等级、龄期差异越大,面层收缩变形越大,板面面层出现裂纹的概率越高。
 
3、造价高
 
生产PC结构、叠合楼板的加工厂与施工吊装现场无法在同一地方完成,较现浇钢筋混凝土结构而言,存在多次搬运和长途运输、现场吊装等工序,对工程成本都有增加的影响,若上述列举成本增加因素超过PC结构叠合板所节余的竹木材、模板支架、快速施工所节约的造价成本,会造成PC结构叠合板成本费用超过现浇混凝土楼板。
 
另外,PC结构、叠合楼板施工生产还未形成一定市场规模,地方政府、行业主管部门也仅在棚户区改造项目及保障性住房项目中进行推广,这也意味着PC工艺下预制生产企业的固定资产摊销费用相对较高。目前调研北京、山东、四川、江苏等省市的PC结构施工造价成本情况,对比现浇钢筋混凝土结构的平均造价高出5%~12%,这也是建筑市场难以接受和推广的主要原因。
 
4、制作安装精度要求高
 
PC结构、叠合楼板主要受力钢筋预留位置、建筑设计中水、电、通风、空调等预留管井、孔洞、灯盒预留预埋等,在平面和标高位置都有较高精度定位控制要求。如在房间叠合楼板的竖井洞口、房间吊灯灯位未预留或预留错误,轻则可能面临楼板重新开孔破坏结构,重则重新更换,有时重新开孔可能对板产生应力集中而破坏的现象。所以叠合板较钢筋混凝土楼板的制作安装精度和施工要求更高。
 
结语
 
通过对叠合楼板优缺点的研讨和分析,并与现浇钢筋混凝土结构进行比较,叠合楼板具有施工安全、速度快、节省模板、节能环保、保护生态等优点,由于目前PC结构叠合楼板在设计、施工、规范、标准和图集等方面还不完善,且形式过于单一,所占市场份额较小、造价高等弊端,所以建设行政主管部门、行业协会可在财税、政策补贴方面进行适度引导,以进一步推动我国建筑产业向集成化、工厂化、节能环保方向稳步发展。(编辑概况:闻光平,副总经济师)
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