我國混凝土預制構件行業(yè)持續(xù)發(fā)展的建議提綱
我國混凝土預制構件行業(yè)在80年代中達到鼎盛時期,90年代開始衰退,到90年代中急轉直下持續(xù)滑坡,至今已到了生死存亡的地步。為此提出我國混凝土預制構件行業(yè)持續(xù)發(fā)展的建議,供有關人士參考,由于內容涉及面太廣,所以只能列出提綱作原則性簡介。如有需要,可陸續(xù)列專題展開更加深入細致的討論。
1. 建筑設計理念及市場的變化
1.1 安全度和舒適性
我國正經歷由計劃經濟向市場調控的過渡由物資,由物資匱乏到供應充裕。片面強調節(jié)約的思想已有改變,建筑的安全度和舒適性適當提高。
1.2 構件的韌性和結構的整體性
結構安全已由單純滿足強度到考慮綜合性能,震害和事故表明:構件的韌性和結構的整體性是不亞于承載力(強度)的重要性能。斷裂、倒塌類型的脆性破壞應盡量避免。
1.3 結構大開間
住宅成為建筑市場的主流并向可靈活分割的大開間形式發(fā)展;大型公共設施及市政工程增多;工業(yè)建筑趨向多層廠房。傳統(tǒng)的磚混結構住宅及單層工業(yè)廠房減少。
1.4 大跨、重載、多功能
建筑結構向大跨、重載、多功能方向發(fā)展,建筑布置漸趨復雜,并要求適應使用功能的變化。傳統(tǒng)的預制裝配式結構已難以滿足上述要求。
1.5 建筑結構部分的造價比例應提高
建筑成本中結構所占份額減少,結構材料價格所占比例大幅度降低。采用高強材料,適當增加配筋以提高安全儲備和改善結構性能已具備條件。
1.6 預制和預拌的比例開始失調
混凝土技術迅速發(fā)展:各種形式外加劑和摻合料的應用;混凝土商品化的經營;混凝土泵送技術的普及;模板租賃業(yè)的發(fā)展……。適應建筑市場的變化,現(xiàn)澆結構的比例不斷增大?;炷令A制構件的比例正大幅度下降。
2.預制構件行業(yè)的問題及面臨的危機
2.1 技術落后
預制構件行業(yè)技術進步緩慢,產品幾十年來很少變化。工藝、設備逐漸陳舊、落后、難以適應建筑市場變化的需求。
2.2 產品單一
依托磚混住宅和單層廠房的行業(yè)主力產品“三板”(短向板、長向板、屋面板)形狀、尺寸單調,整體性差、跨度短、荷載輕。近年來市場萎縮,造成了整個行業(yè)的持續(xù)滑坡。
2.3 仍以冷加工鋼筋為主
作為“三板”預應力配筋的冷加工鋼筋是我國經濟困難物資匱乏時代搞“瓜菜代”的產物,其以延性的大幅度降低為代價換取強度的有限提高,使預制構件延性差,易脆斷,結構性能不良。推廣冷軋帶鋼筋并未改變上述情況,反而增加了造價和成本,更加重了構件行業(yè)的困難。
2.4 冷加工鋼筋質量不穩(wěn)定
作坊式生產的冷加工鋼筋和短向板預制構件質量穩(wěn)定性差。由于技術含量低,行業(yè)過度發(fā)展而造成生產能力過剩,惡性競爭而導致近年構件行業(yè)陷入困境。
2.5 產品設計更新緩慢
受計劃經濟影響,標準設計集中在少數(shù)單位。標準圖設計周期過長,不能及時反映技術進步,促進產品換代,已經成為制約預制構件行業(yè)發(fā)展的瓶頸。
2.6 盲目推廣現(xiàn)澆
現(xiàn)澆結構迅速發(fā)展。在設備、工藝、交通、管理條件較好的大城市已占主導地位并日漸擠占預制構件的傳統(tǒng)市場。某些地區(qū)以行政方式和商業(yè)手段推行現(xiàn)澆結構。更加劇了這種趨勢。
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3.預制構件行業(yè)的機遇和希望
3.1 現(xiàn)澆結構的裂縫問題
現(xiàn)澆結構的快速發(fā)展也逐漸暴露了其弱點--結構的裂縫問題。由于商品混凝土及泵送帶來混凝土成分和性能的變化,溫度收縮裂縫普遍發(fā)生。墻、板的裂縫及因此而引起的滲漏已成為困擾住宅產業(yè)發(fā)展的重要因素,特別在住宅商品化以后矛盾日漸尖銳,已成為嚴重的社會問題。
3.2 現(xiàn)澆樓板難以滿足結構大開間的要求
現(xiàn)澆樓板的跨度有限,荷載不大。難以滿足每戶一間的真正意義上的大開間,在荷載規(guī)范修訂,住宅荷載值加大后更加如此。且在技術和條件不具備的地區(qū)盲目推行現(xiàn)澆結構,只能退回拼制模板、分散混凝土攪拌的落后工藝狀態(tài),因技術退步而造成質量更低劣的混凝土結構。
3.3 預制構件的優(yōu)勢
預制構件具有工廠化生產質量好、工藝簡單周期短(無須支模、綁筋、澆筑、養(yǎng)護、拆模等工藝)、現(xiàn)場施工及濕作業(yè)大大減少、混凝土遺灑和噪聲擾民降低等優(yōu)點,有利于文明施工和環(huán)境保護。這些預制構件的傳統(tǒng)長處將日益顯示出優(yōu)勢。
3.4 預制構件的裂縫控制性能優(yōu)于現(xiàn)澆
預制構件的混凝土已完成了收縮變形,預應力構件以預應力抵消拉應力,其裂縫控制性能遠優(yōu)于現(xiàn)澆混凝土結構,如能配以高強鋼筋而形成高效預應力構件,擴大跨度和承載力,可以適應真正的大開間的住宅要求。
3.5 我國建筑鋼材品種正不斷更新
冶金系統(tǒng)采用國際標準,已形成高強低松弛預應力鋼絲鋼絞線的生產能力;強度較高的400MPAIII級鋼筋也可充分供應。這些鋼筋強度高、延性好、質量穩(wěn)定、強度價格比高、已完全有條件取代冷加工鋼筋而降低預制構件的造價,大大改善其結構性能。
3.6 建筑鋼材更新?lián)Q代的條件日臻成熟
各種新型鋼筋的應用研究已經完成并已正式列入設計規(guī)范;各類高效預應力預制構件的試生產及改進預制裝配式結構整體性的各種節(jié)點和連接方式的實驗研究已取得良好效果;工程應用已經開始。這為預制構件行業(yè)的產品換代創(chuàng)造了技術方面的條件。
3.7 工廠化的裝配仍是建筑施工現(xiàn)代化的標志之一
從世界建筑業(yè)的發(fā)展情況而言,工廠化生產和裝配程度的提高,預應力技術的應用均呈上升趨勢。在發(fā)達國家預制構件不僅占有一定市場而且技術不斷得到發(fā)展。我國曾經有過發(fā)達的預制構件行業(yè),其不會淘汰也不會消亡。但必須作徹底的改造,通過技術進步和產品換代獲得新生。
4.預制構件行業(yè)的技術進步與產品換代
4.1 預制行業(yè)的唯一出路。
通過市場手段淘汰落后工藝、陳舊產品和作坊式的構件廠;對設備、技術、人員條件較好的構件廠通過技術改造推出適應市場需求的新預制構件產品,這是預制構件行業(yè)的發(fā)展方向。
4.2 推廣應用中、高強鋼絲鋼絞線
以中、高強鋼絲鋼絞線作預應力配筋,改造原有預制構件并開發(fā)新的構件產品,以適應建筑市場的需要。并具有大跨、重載、延性高、恢復力好、裂縫控制能力強等優(yōu)點??梢宰鳛槲磥泶箝_間住宅、工共市政設施及多屋廠房的主導構件。
4.3 全方位開發(fā)預制構件
不局限于受力承載構件,大力開發(fā)各種功能性構件。如可以靈活隔斷的各類輕質墻板構件;保溫、阻熱、隔聲、防滲功能的外墻圍護構件及屋蓋構件;具有裝飾性藝術效果的構配件等,這也是住宅產業(yè)化的重要內容。
4.4 擴大預制構件行業(yè)經營范圍
擴大和開拓預制構件行業(yè)的經營范圍。開發(fā)和生產砌體、砌塊產品、墻體預制件、預制—現(xiàn)澆結合的疊合結構預制件……;經營商品混凝土并完成運輸、澆筑、養(yǎng)護一條龍服務;承包預應力張拉;鋼筋半成品、成品的制作安裝……克服單一經營、單一產品的傳統(tǒng)思想十分重要。
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5.關于開發(fā)預制構件新產品的建議
5.1 技術參數(shù)
適應大開間多層住宅及公共建筑,預制樓板構件的主要技術參數(shù)建議如下:
類型 跨度(m) 板厚(mm) 混凝土強度 配筋類型 說明
小跨板 <3.0 60-120 C25 400MpaIII級鋼筋 可加部分預應力抗裂
短向板 30-42 120 C30 1270Mpa中強螺旋肋鋼絲 傳統(tǒng)短向板必將改造
長向板 45-66 180 C30-C40 1570Mpa高強螺旋鋼絲 傳統(tǒng)長向板改造
大跨板 60-100 180-240 C40-C50 1570-186Mpa三股鋼絞線 傳統(tǒng)圓孔板延伸
越長板 90-180 240-380 C40-C50 1570-1860Mpa七股鋼絲線 SP板
5.2 幾點措施
改進標準設計,完善構件節(jié)點連接方式,增強預制裝配式結構的整體性。措施如下:
板端實現(xiàn)硬架支模;外伸鋼筋扭結并穿通長構造筋,堵頭規(guī)范化并與支撐圈梁滯澆一體;
板端部位增配負戀矩鋼筋及箍筋,增強抵抗支座約束彎矩及抗剪的承載能力;
淘汰斜平邊及單齒邊,改用雙齒邊。加寬拼縫以微膨脹混凝土灌縫,并以螺絲夾板避免錯臺及拼接裂縫,增強板的橫向整體性;
拼縫中加配構造筋形成環(huán)箍作用,支座處負彎矩鋼筋互連并加配板面鋼筋網片,加配穿越吊環(huán)及拼縫構造筋的橫向連接鋼筋,增強整體性;
板面粗糙處理,加大找平層厚度,結合板面配筋,按疊合板考慮,提高樓蓋的承載力,剛度及整體性。
5.3 開發(fā)疊合樓板
發(fā)展半預制半預澆的疊板樓蓋結構,用于高層住宅及強地震區(qū)樓板??蓪崿F(xiàn)大跨、重載、整體性好、板薄、抗裂性高、平面形狀可變性強等優(yōu)點。其技術要點如下:
用高強螺旋肋鋼絲或三股鋼絞線作預應力配筋,增大承載力、跨度及抗裂能力;
疊合底板采用健式以增大縱向測度,或板面壓紋,預留拉結筋等形式增強界面的結合力;
底板的橫向構造筋伸出板側互相搭接,形成整體式拼縫以傳遞彎矩,變單向板為雙向受力,大大增加樓蓋的承載力及剛度,減少變形撓度。
沿支座周邊配III 級鋼筋承受負彎矩,變簡支為嵌固,增大抗力減小變形,并可考慮型性設計節(jié)約配筋。
利用疊合板的后澆層預埋管道埋件,預留孔洞,并根據(jù)設計要求任意裁割成各種形狀,完全適應復雜平面布置的要求。
5.4 開發(fā)墻體構件
結合墻體改革,開發(fā)預制、半預制的多功能墻體構件。如輕質靈活的隔斷墻板;預制空心墻板構件;可在中間后澆混凝土的夾芯墻板構件;具有保溫、隔聲、抗?jié)B、裝飾、和具有家具用途的功能性預制墻體構件等。
5.5 淘汰冷加工鋼筋
對單層工業(yè)廠房為中心的配套預制構件進行改造,改善性能,應用范圍擴大到公共建筑和市政工程中。技術要點如下:
淘汰冷加工鋼筋代之以高強鋼絞線作預應力配筋,非預應力受力鋼筋改用III級鋼筋;用螺旋肋鋼絲和鋼絞線自錨,以先張法生產大型構件,比用尖面鋼絲、錨夾具的后張法構件工藝簡單、錨固可靠、預應力控制有效,且節(jié)省了錨夾具。
開發(fā)以鋼絞線配筋的 TT形板、雙T板,作單層或多層工業(yè)廠房樓蓋構件或公用、市政構件且板側預留筋互相連成整體。具有較大的承載力、延性、恢復力及抗裂性,且對于開洞、埋件等功能要求具有較大的適應性;
利用高強鋼絲生產褶板、拱板、雙曲板等大跨件作工業(yè)廠房,及公共建筑的屋蓋構件。
5.6 預制構件中引入新型輔助材料
考慮在預制構件生產中引入新型材料,生產具備更優(yōu)性能的構件,擴大應用范圍;
在構件中加入鋼纖維、玻璃纖維、聚丙烯纖維等,增加構件的抗力,改善裂縫控制性能;
采用環(huán)氧涂層鋼筋,度鋅鋼絲等經防腐處理的材料,用作水工、港工、市政工程中處在惡劣環(huán)境下服役的預制構件,增加耐久性及使用年限。
6.結束語
傳統(tǒng)的預制構件將逐漸淘汰,但構件行業(yè)不會消亡,并將通過對自身的改造獲得新生。從國外的情況及建筑技術發(fā)展趨勢看、目前的困境和機遇正是構件行業(yè)棄舊圖新的契機。但令人擔憂的是未經充分論證而輿論一邊倒、傾向一風吹地要求取消預制構件,其中不乏行政和商業(yè)的手段。由唯上從眾心理造成的一窩蜂現(xiàn)象過去已有過沉重的教訓,在今天希望不致造成技術條件較好的骨干構件廠解體。這不僅是國有資產的損失,在人員、設備、技術流失以后,在將來必要時依靠預制構件來解決建筑業(yè)內某些問題時,不得不再從零開始組建這個行業(yè),從而鑄成歷史性的錯誤。
希望能夠開展正常的學術討論和爭鳴,讓業(yè)主和設計者在不受干擾的情況下通過對問題的深入了解和思考作出合理的選擇。本文無意否定現(xiàn)澆結構,只是認為其也有局限性而預制構件仍存在著一定的相對優(yōu)勢,因而構件行業(yè)不應消亡,關鍵是抓緊時機依靠技術進步實現(xiàn)產品換代并發(fā)展與之配套的技術,如標準圖換代,支撐體系的配套改革等。而這也將取決于有關部門的理解支持和技術人員的配合。
本人長期從事混凝土基本理論的研究和工程實踐(包括預制混凝土構件)并參與設計規(guī)范和構件標準的修訂,從個人有限的實踐提出以上看法未必完善,敬請批評指正。
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