一、PC結(jié)構(gòu)的概念
預(yù)制混凝土構(gòu)件是在工廠(chǎng)或現(xiàn)場(chǎng)預(yù)先制作的混凝土構(gòu)件。
裝配式混凝土結(jié)構(gòu)是由預(yù)制混凝土構(gòu)件通過(guò)可靠的連接方式裝配而成的混凝土結(jié)構(gòu)。即純PC結(jié)構(gòu)。
裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)是由預(yù)制混凝土構(gòu)件通過(guò)可靠的方式進(jìn)行連接并與現(xiàn)場(chǎng)后澆混凝土、水泥基灌漿料形成整體的裝配式混凝土結(jié)構(gòu)。即PC與現(xiàn)澆共存的結(jié)構(gòu)。
PC構(gòu)件種類(lèi)主要有:外墻板,內(nèi)墻板,疊合板,陽(yáng)臺(tái),空調(diào)板,樓梯,預(yù)制梁,預(yù)制柱。
預(yù)制率是指裝配式混凝土建筑室外地坪以上主體結(jié)構(gòu)和圍護(hù)結(jié)構(gòu)中預(yù)制構(gòu)件部分的材料用量占對(duì)應(yīng)構(gòu)件材料總用量的體積比。預(yù)制率是單體建筑的預(yù)制指標(biāo),如某棟房子預(yù)制率15%,是指預(yù)制構(gòu)件體積150立方占總混凝土量1000立方的比率。
裝配率是指裝配式建筑中預(yù)制構(gòu)件、建筑部品的數(shù)量(或面積)占同類(lèi)構(gòu)件或部品總數(shù)量(或面積)的比率。裝配率是一般是指工程項(xiàng)目裝配式建筑所占比例。如一個(gè)項(xiàng)目共有10棟建筑,有5棟是PC結(jié)構(gòu),即裝配率為50%。
二、PC結(jié)構(gòu)的歷史
早在上世紀(jì)五十年代,我國(guó)從前蘇聯(lián)引入預(yù)制裝配式混凝土建筑技術(shù),大力發(fā)展基于PC的各類(lèi)建筑,至上世紀(jì)八十年代,基本形成完整的PC技術(shù)體系。產(chǎn)品涉及工業(yè)與民用建筑、市政施設(shè)、大型基礎(chǔ)設(shè)施等。
后來(lái)出現(xiàn)了分化,建筑領(lǐng)域,PC應(yīng)用逐漸萎縮,退出,甚至絕跡,全面轉(zhuǎn)向現(xiàn)澆模式。而在市政工程領(lǐng)域,預(yù)制技術(shù)始終占主導(dǎo)地位,高速公路、橋梁、港口、城市高架、地下管道、地鐵盾構(gòu)管片和預(yù)制綜合管廊都PC化。鐵路建設(shè)領(lǐng)域,PC的應(yīng)用更是達(dá)到了極.致。
究其原因,建筑產(chǎn)品以消費(fèi)者的多樣性需求為主導(dǎo),多元化個(gè)性化設(shè)計(jì)理念不利于產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化,造型復(fù)雜參差交錯(cuò)的構(gòu)件也很難工廠(chǎng)化預(yù)制。即使是PC率高的市政工程,復(fù)雜的立交橋也只能現(xiàn)澆,故不能一概而論。同時(shí)隨著商品混凝土、大模板等技術(shù)的發(fā)展,降低了工地現(xiàn)澆施工的難度和成本;而當(dāng)時(shí)PC建筑的一些缺陷(抗震性、防水、隔音差等)沒(méi)有持續(xù)改進(jìn),PC建筑與傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑相比造價(jià)偏高,質(zhì)量降低,甚至二者兼而有之。
裝配式有局限性,不是所有的建筑所有的部位所有的構(gòu)件都能PC化的,如基礎(chǔ)和地下室底部加強(qiáng)部位等不能使用PC。
三、近年P(guān)C結(jié)構(gòu)受到重視
探索建筑工業(yè)化的路徑,嘗試了一大批試點(diǎn)項(xiàng)目,這些項(xiàng)目無(wú)論從技術(shù)水平、材料選擇、施工工藝、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)都與30年前不可同日而語(yǔ)。
萬(wàn)科與中南,最.先嘗試PC,卻沒(méi)有在后續(xù)的項(xiàng)目中大面積使用,偃旗息鼓,為什么?存在的都是合理的,也許PC一個(gè)或某幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)仍然不足以成為完全取代現(xiàn)澆混凝土的理由,或者說(shuō)PC的綜合優(yōu)勢(shì)仍然不敵現(xiàn)澆混凝土。現(xiàn)澆混凝土的優(yōu)點(diǎn)是整體性可塑性易操作性可造價(jià)低等,這些優(yōu)點(diǎn)恰恰是裝配式建筑的劣勢(shì)。
預(yù)制混凝土裝配整體式構(gòu)具有建造速度快、質(zhì)量易于控制、節(jié)省材料、構(gòu)件外觀(guān)質(zhì)量好、耐久性好以及減少現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)、有利環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。
為了進(jìn)一步加強(qiáng)低碳、綠色、環(huán)保理念,促進(jìn)裝配式建筑發(fā)展,住建部和地方政府多次出臺(tái)政策,鼓勵(lì)和強(qiáng)制使用裝配式建筑。
《上海市綠色建筑發(fā)展三年行動(dòng)計(jì)劃(2014-2016)》[滬府辦發(fā)〔2014〕32號(hào)]
“新建裝配式建筑2014年不少于25%;2015年不少于50%;2016年,外環(huán)線(xiàn)以?xún)?nèi)符合條件的新建民用建筑原則上全部采用裝配式建筑?!?/span>
在政策期限內(nèi),對(duì)符合示范要求的裝配式建筑項(xiàng)目,由市級(jí)財(cái)政給予60元/平方米的資金補(bǔ)貼(單個(gè)項(xiàng)目最.高補(bǔ)貼600萬(wàn)元),同等條件下優(yōu)先獲獎(jiǎng)。
《關(guān)于推進(jìn)本市裝配式建筑發(fā)展的實(shí)施意見(jiàn)》[滬建管聯(lián)(2014)901號(hào)],2016年,外環(huán)線(xiàn)以?xún)?nèi)符合條件的新建民用建筑原則上全部采用裝配式建筑。預(yù)制裝配率達(dá)到40%及以上的,每平方米補(bǔ)貼100元,單個(gè)項(xiàng)目最.高補(bǔ)貼1000萬(wàn)元,項(xiàng)目預(yù)制外墻或疊合外墻的預(yù)制部分可不計(jì)入建筑面積,但不超過(guò)裝配式住宅±0.00以上地面計(jì)容建筑面積的3%。
上海市《關(guān)于進(jìn)一步強(qiáng)化綠色建筑發(fā)展推進(jìn)力度提升建筑性能的若干規(guī)定》的通知[滬建管聯(lián)(2015) 417號(hào)]文件(2015.6.16日發(fā)布)
時(shí)隔多年,PC建筑在國(guó)內(nèi)再次受到重視。這似乎是歷史的輪回,但它不是簡(jiǎn)單的重復(fù),PC技術(shù)和建造方式已經(jīng)有了根本性變化。
四、PC結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣
站在歷史坐標(biāo)系上,七八十年代大量的PC建筑被證明是“短命”的,留下大量后遺癥,許多成了危房,需要加固、改造和拆除。常州有些PC結(jié)構(gòu)已經(jīng)十分破舊,外墻板開(kāi)裂脫落、樓梯與墻有裂縫、陽(yáng)臺(tái)梁板混凝土保護(hù)層剝落、欄桿斷裂。
質(zhì)量方面,國(guó)內(nèi)PC建筑無(wú)法克服 “連接差、接縫滲漏、保溫性低”等通病。
但這些不是PC本身的錯(cuò),而是其他外在因素的作用,如缺乏工匠精神,粗制濫造。日本德國(guó)法國(guó)的PC技術(shù)基本上不存在這些問(wèn)題,可以說(shuō),國(guó)際上PC技術(shù)已相當(dāng)成熟。
PC建筑要做好,需要從商業(yè)模式、技術(shù)路線(xiàn)、管理手段上進(jìn)行創(chuàng)新和完善。
PC結(jié)構(gòu)有如下優(yōu)勢(shì):
1.抗震性能高
PC結(jié)構(gòu)計(jì)算主要按照每個(gè)構(gòu)件本身的承載力進(jìn)行,通過(guò)適當(dāng)方式連接成整體。節(jié)點(diǎn)、接縫壓力通過(guò)后澆混凝土或灌漿或座漿直接傳遞;拉力由連接筋、預(yù)埋件焊接件傳遞。當(dāng)預(yù)制混凝土接縫界面的粘結(jié)強(qiáng)度高于構(gòu)件本身混凝土抗拉、抗剪強(qiáng)度時(shí),可視為等同于現(xiàn)澆混凝土。
連接部位根據(jù)變形的方向和大小可做成滑動(dòng)、鉸接或者固支(裝配式很難做成剛接)。當(dāng)出現(xiàn)地震等災(zāi)害的時(shí)候,PC結(jié)構(gòu)主要通過(guò)節(jié)點(diǎn)處的應(yīng)變來(lái)消除應(yīng)力,不至于讓?xiě)?yīng)力在結(jié)構(gòu)內(nèi)部持續(xù)傳遞,防止結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌。
2.工廠(chǎng)化生產(chǎn)
PC構(gòu)件由于工廠(chǎng)化生產(chǎn),可以采用干硬性混凝土、擠壓成型、高頻振搗、高溫養(yǎng)護(hù)、離心成型等工藝,混凝土的抗壓強(qiáng)度可以輕松做到80MPa以上。而現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)限于條件,很難做到。同時(shí),由于工藝不同,在不增加成本的前提下很容易做成“清水混凝土”和“裝飾混凝土”,以減少后續(xù)粉飾和裝修的成本。PC構(gòu)件由于規(guī)模式自動(dòng)化流水作業(yè)生產(chǎn),其成品生產(chǎn)成本遞減。
3.PC構(gòu)件產(chǎn)品化
一些工業(yè)廠(chǎng)房和一些民用建筑中的構(gòu)件屬于高度標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品,可以按制造業(yè)生產(chǎn)方式批量化連續(xù)性生產(chǎn),形成工業(yè)品庫(kù)存進(jìn)行采購(gòu)和銷(xiāo)售。訂單定制一定是增加生產(chǎn)成本。
PC的優(yōu)點(diǎn)也恰恰是現(xiàn)澆混凝土所難以具備的。
五、PC結(jié)構(gòu)造價(jià)高嗎?
目前行業(yè)推進(jìn)PC建筑遇到最.大的問(wèn)題是“成本高”,這是事實(shí),也可能是一個(gè)偽命題。
PC建筑造價(jià)構(gòu)成與現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)肯定有差異,其工藝與傳統(tǒng)現(xiàn)澆工藝有本質(zhì)的區(qū)別,建造過(guò)程不同,建筑性能和品質(zhì)也會(huì)不一樣,二者的“成本”并沒(méi)有可比性。建筑領(lǐng)域不斷進(jìn)行技術(shù)和工藝創(chuàng)新,最終的目標(biāo)只有兩個(gè):在同等造價(jià)條件下提高建筑性能,或者在同等建筑性能條件下降低造價(jià)。如果一個(gè)新工藝能夠既能降低造價(jià)又能提高建筑品質(zhì)當(dāng)然更好,但也不要太理想化。
開(kāi)發(fā)商對(duì)“成本”敏感,出于對(duì)成本的考量,為了完成成本控制目標(biāo),以及要求新工藝 “低成本”的心態(tài),在決策時(shí)瞻前顧后,反復(fù)測(cè)算,錙銖必較,政府的容積率獎(jiǎng)勵(lì)和補(bǔ)貼不足以抵消成本的增加,導(dǎo)致開(kāi)發(fā)企業(yè)很少主動(dòng)采用PC建筑。這是完全可以理解的。筆者建議在現(xiàn)階段,技術(shù)沒(méi)成熟,造價(jià)又高,只要達(dá)到政府強(qiáng)制規(guī)定的PC指標(biāo)下線(xiàn)即可,暫不用這么積極。
放在更宏觀(guān)的思考維度,成本只是需要考慮的一個(gè)因素和一個(gè)點(diǎn),從全局,從整體,從長(zhǎng)遠(yuǎn)進(jìn)行思考,未來(lái),為了綠色環(huán)保低碳和提高建筑品質(zhì),適當(dāng)增加造價(jià)也是能接受的,并且隨著PC技術(shù)的不斷進(jìn)步,成本會(huì)逐漸下降。
PC標(biāo)準(zhǔn)化,設(shè)計(jì)和生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)配件,能在裝配建筑上通用,建筑工業(yè)化就先完成“模數(shù)協(xié)調(diào)原則標(biāo)準(zhǔn)”。只有這樣才能降低PC成本。中國(guó)PC部品非標(biāo)化是裝配式建筑推廣的梗阻。
六、如何進(jìn)行PC設(shè)計(jì)與建造的優(yōu)化
推廣PC結(jié)構(gòu)還是通過(guò)技術(shù)改進(jìn)等手段,以降成本為突破口。
優(yōu)化PC建筑設(shè)計(jì),采用適合預(yù)制的設(shè)計(jì)方案,提高PC建筑的附加值,降低成本。應(yīng)滿(mǎn)足建筑使用功能、模數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)化要求,采用現(xiàn)澆與預(yù)制相結(jié)合的方式,同時(shí)不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)。
1.采取以下設(shè)計(jì)優(yōu)化措施
1)裝配式結(jié)構(gòu)采用高強(qiáng)混凝土、高強(qiáng)鋼筋。
2)采用主體結(jié)構(gòu)、裝修和設(shè)備管線(xiàn)的裝配化集成技術(shù)。設(shè)備管線(xiàn)應(yīng)進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)、減少平面交叉,采用同層排水設(shè)計(jì)。廚房和衛(wèi)生間的平面尺寸滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)化整體櫥柜及整體衛(wèi)浴的要求。
3)建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)以及樓梯、陽(yáng)臺(tái)、隔墻、空調(diào)板、管道井等配套構(gòu)件、室內(nèi)裝修材料采用工業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品。門(mén)窗采用標(biāo)準(zhǔn)化部件。
4)外墻飾面、采用耐久、不易污染的材料。采用反打一次成型的外墻飾面材料。外墻保溫改成內(nèi)保溫,噴涂發(fā)泡膠。
5)適當(dāng)提高PC率,PC率高可降低成本。
2.建造方面的優(yōu)化措施
1)改進(jìn)PC構(gòu)件制造工藝,降低工廠(chǎng)措施攤銷(xiāo)費(fèi)用;
2)改進(jìn)安裝施工工藝,降低機(jī)械、人工消耗;
3)室內(nèi)裝修減少施工現(xiàn)場(chǎng)的濕作業(yè);
4)裝配式建筑,連接是施工的難點(diǎn)和重點(diǎn),一是預(yù)制構(gòu)件之間的連接,二是預(yù)制構(gòu)件與新澆筑混凝土之間的連接。解決了連接的技術(shù)難題和效率問(wèn)題,那么,裝配式的應(yīng)用瓶頸等問(wèn)題就迎刃而解。
3.造價(jià)管理方面的優(yōu)化措施
1)完全相同房的兩棟房子,裝配式建筑的造價(jià)指標(biāo)比現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)高約20%,裝配式建筑的鋼筋含量混凝土含量指標(biāo)高于普通現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)約15%;但裝配式建筑造價(jià)增加不完全是鋼筋和混凝土含量的提高,其他方面到有抵消,如PC價(jià)格提高了,但砌體含量下降了,措施費(fèi)減少了等;
2)PC甲供,選擇以一般納稅人計(jì)稅的廠(chǎng)家,進(jìn)項(xiàng)稅可抵扣成本;
3)甄別供應(yīng)商,市場(chǎng)價(jià)一般在2200~3000元/立方,爭(zhēng)取更優(yōu)惠的價(jià)格;
4)選擇承包商,PC安裝費(fèi)用綜合單價(jià)報(bào)價(jià),按不同的構(gòu)件類(lèi)型,安裝費(fèi)一般在400~1000元/立方,爭(zhēng)取得到更有競(jìng)爭(zhēng)性的價(jià)格。
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