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建筑PC技术的不足探析

设计师设计一幢大楼,除整体造型和色彩外,还要讲究大楼的整体稳定性,节能环保性,以及施工的可操作性等等。对于住宅产业化的发展,设计是一个龙头,设计院一定要提前介入,来整合外部资源,互相咬合,才能促进实现住宅产业化的发展。设计师的设计观念、方法和组织形式需要更新和转变。传统的设计方法是通过计算来确定构件的形状、大小和位置,装修也是二次装修为主,而一旦住宅工业化生产以后,就要求设计师全面了解产业链各个环节的技术特征,甚至是重要的产品参数和生产工艺流程等。设计工作的重点为:1)对建筑设计各领域的发展和完善,使得建筑产品体系化、系列化;2)对技术和产品进行集成和优化组合,对产品进行产业链的全过程控制;3)对研发和生产提出目标和要求,对新技术、新产品和新方法进行应用和推广。目前的工程设计组织方式是不适合产业化要求的。以工程中常用的装配整体式剪力墙结构为例,其基础性研究包括功能设计、连接采用的形式、节点防水,特别是在高烈度地震区的抗震性能研究,明显滞后于工程建设的快速发展。面对住宅产业化对标准化、系列化和建筑体系多样化的要求,其结构形式也应该更加多样化、更加丰富,以满足不断快速增长的社会要求;另外,其保温性能也值得深入研究。保温材料强度较低,其耐久性通常也要低于钢筋混凝土材料,但由于是整体浇筑,在更换和更新上必将带来较大的困难等等一系列问题,这都要求设计师应该以全新的理念和思路投入到住宅产业化设计过程中去。

PC构件,是一种工厂化生产的产品。到目前为止,其种类还无法满足不同顾客从基础工程、主体工程、砌筑工程、屋面工程、装饰工程直到建筑设备工程等阶段提出的个性化要求。另外,PC构件的尺寸及外观质量的精度控制要求非常高,而且一般集多种功能于一身,在预制过程中集成了窗框、装饰面砖、保温等功能性材料和部件,因此在生产过程中如何进行保护也成了一个重要问题。PC构件模具,整个结构体系一般由底模、外侧模、内侧模、端模、窗模、调节机构和定位机构等组成。为了适应混凝土的浇筑和构件吊装,设计时应考虑选择合适的平躺、反浇、竖向或横向浇筑形式的结构。而模具制作加工工序可概括为开料、制成零料、拼装成模。高精度模具的长、宽、高、扭曲、表面凹凸、对角线误差、预埋件位置、侧向扭度的尺寸偏差指标基本均在2mm以内,可见对模具提出了很高的要求(见图1)。PC构件由于现场装配需要而不得不预先设置很多连接件,这些连接件俗称预埋件。通常PC墙板的预埋件种类有墙板与墙板、墙板与柱、墙板与横梁之间连接的连接件、安装时调节整板上下高度及垂直度的连接件和临时固定的连接件,以及为避免二次装修需要预先埋设的厨房和空调设备等的预留孔及部分预埋的电器线路等部件。这些连接件、预留孔和线路部件都要求在预制墙板中精确定位,这又给工业化生产部品提出了新的要求。目前常用的预埋件定位方式有两种,对于预埋件与模板面直接接触的,预埋件的固定定位可以采用在模板上打孔采用螺栓精确定位的方法;若两者没有直接接触,则可采用定位架的方式定位(见图2)。除了预埋件需要精确定位以外,面砖也要求定位准确,以达到线条流畅、美观的效果,除此之外,还可与混凝土整体成型,使面砖与混凝土粘结更牢固,从而可避免因面砖脱落问题引起的各种安全事故。在制作过程中,可用胶带将面砖固定于模具底部,然后将预先制作好的钢筋骨架放置到模具中预定的位置,浇筑混凝土。相对于现浇结构,能够有效改善钢筋的绑扎难度,提高钢筋的整体性能(见图3)。总之,目前PC构件的标准化、系列化程度还比较低,构件的使用范围很有限,模具的通用性也不高,造成了很大的浪费。预埋件位置和数量也不尽合理准确,以上生产过程中的种种问题都有待进一步提高。

PC构件制成以后,运到施工现场投入使用,首先遇到的问题就是吊装和堆放,机械的起吊能力、吊装范围、就位要求是否满足要求,堆放方法是否妥当将直接影响构件质量,破坏程度较高则无法使用,因而必须对PC构件的吊装、就位以及堆放问题做深入研究。此外,构件吊装就位以后,如何进行节点连接,采用刚性还是柔性,如何提高其抗震性能又是一个技术难题(见图4)。

PC结构在设计、生产和施工全过程中,还存在着很多问题,导致住宅产业化发展程度不高。房地产开发企业、设计单位、生产和施工单位等作为住宅产业化的主导者和参与者,在产业链中各个环节的紧密联系和协同一致程度还不够,对于实用技术和产(部)品的研究开发较多,而对诸如符合产业化原则的住宅建筑体系、技术和产品集成方法等基础性、关键性内容研究甚少。这在很大程度上影响了住宅产业化的发展方向和速度。如何发展集研究、开发、设计、生产、建造、营销等环节于一体的住宅产业化集团是一个导向,也是当前住宅产业化发展的迫切需要。而这些都需要政府的政策导向,通过立法、制定相关的政策为住宅产业化提供法律、技术政策等方面的大力支持。各方面共同努力,才能使中国的住宅产业化发展大步向前进。(本文作者:姚燕雅 单位:无锡城市职业技术学院)