预制装配式混凝土高层建筑的发展及现状研究

程帅

摘要：目前，人们仅需要大量的住宅，而且对于住房品质的要求也日益提高。传统的建筑模式已经不符合当今时代人们对于住宅的需要。且现场浇筑式工程的施工中，需要施工人员进行手动作业的环节有很多，导致施工成本无法得到有效的控制，施工时间与施工质量也无法得到保障。由此可见，传统的建筑模式较为繁琐、复杂，即使应用大量的建筑设备也无法真正意义的实现建筑机械自动化，进而无法有效提高建筑施工效率。对此，预制装配式混凝土结构在我国高层住宅建筑中的应用受到了越来越多建筑從业人员的关注。

关键词：高层住宅;预制装配式;混凝土结构

预制装配式混凝土结构的组成配件、构件是通过具备相关技术的厂家进行预制的，后将预制好的构件、配件通过相应的运输技术运输到施工现场，再由专业的施工技术人员进行组装构件。在施工现场的施工中，相关施工人员只需要将各种构件按照预先的施工方案进行组装，然后通过预留的节点进行连接、定位，最后再对建筑予以部分浇筑与节点加固就可以完成建筑的装配工作。因为施工中使用的都是建筑构件，如：外墙构件，可以将装饰、保温等工序进行整合，使其在工厂内一站式完成，降低现场的装配作业量。由此可见，预制装配式混凝土结构的优势在于，其组成的构件都是在工厂内通过机械化生产的，在实际的安装中不会产生较多的建筑垃圾，且施工工艺简洁，可有效缩短工程工期，利于建筑企业降低施工成本。

一、高层建筑结构特点

（1）考虑水平荷载。高层住宅中，虽然重力为主的竖向荷载对住宅结构设计有着关键性的影响，但是水平荷载对高层住宅建筑的影响也不容忽视，因此在具体设计过程中要加强对该项内容的重视。针对高层住宅来说，竖向荷载通常都为定值，而水平荷载则会受结构动力特征影响而产生变化。通常来说，在水平荷载作用下，倾覆力矩与建筑工高度增加的二次方呈正比。（2）控制结构侧向移动。高层建筑与低层建筑结构设计的一个重大区别就是，结构的侧向移动已经成为了影响建筑结构设设计中的一项关键因素，要加强对该项内容的合理控制。受水平荷载作用影响，高层建筑结构侧向变形增大明显，其建筑高度四次方呈正比关系。（3）注重对高层建筑自重的控制。在高层住宅设计过程中，要通过合理的方式减轻建筑本身的重量，通过该方式，在地基相同的基础下，可以建设更高的的建筑，提高土地利用率。除此之外，减轻结构自身的重量，还可以使建筑的抗震性能得到进一步提高。对于高层住在来说，不仅要满足建筑在正常使用中的受力要求，而且还要具有一定的抗震设计，实现小震不坏，中震可修，大震不倒。

二、装配式框架结构特点

装配式框架结构中的构件、配件，都是在工程进行预先制造的，这使这些构件、配件尺寸等精密性数据能够得到保障。此种结构的构件、配件在实际的施工装配中只需要简单的操作，在构件的个连接部位进行混凝土浇筑或是采用叠合的方式，就可以使其固定满足建筑整体框架的需求。由此可见，装配整体式框架结构的施工不但具有简洁效率高等特点，而且还可以在保证建筑质量的同时，为建筑质量提供保障。虽然装配整体式框架结构具有诸多的有点，但是其在实际住宅建筑中的应用还需要克服许多问题。首先，随着住宅建筑高度的增加，建筑底部各层的支撑梁、柱承受的内力也相对提高，这就需要提高装配整体式框架结构中的钢筋用量;其次，装配整体式框架结构在强烈地震下，其内部结构会出现较大幅度水平位移，受到严重的破坏;最后，此种结构中，裸露与室内外的梁与柱将严重影响建筑美观性。

三、国内外预制装配式混凝土技术的现状与发展

（一）其他国家预制装配式混凝土技术的现状与发展历程

制装配式混凝土技术最早起源于1891年，是西方国家工业革命后，提出的新型建筑施理念，但是其真正的应用是上世纪中旬才开始的，并逐渐演变为现代意义上的工业化混凝土预制技术。此建筑技术最早出现在西欧，且在西欧有一个长足的发展。西欧地区很多房屋的建造都应用了该技术，但更多的是应用于低层建筑。随后，该技术传至美国、加拿大等国家，且愈发受到广大建筑从业人员的欢迎。另外，目前关于预制装配式混凝土技术的抗震研究日本与新西兰是处于世界各国前列的国家。这是因为日本地处于环太平洋火山地震带，是一个地震频发的国家，他们通过独特的设计方法，很大程度的提升了制装配式混凝土结构的抗震能力，拓展了此项技术，使其应用范围也变的更加广泛。

（二）我国预制装配式混凝土技术的现状与发展历程

我国预制装配式混凝土技术的应用相对于西方发达国家起步较晚，其发展与经济发展的周期相同。在计划经济时代就已经出现了一系列的预制装配式混凝土施工体系，随着市场经济的变革，预制装配式混凝土构件制造行业应得到了新的发展，且各生产厂商的规模也在逐渐扩大，技术的进一步提高，使得建筑构件的质量也被寄予了更高的要求。预制装配式混凝土技术在国内的发展较为缓慢，是在我国改革开放后才引进的。由于唐山市很多建筑都是采用早期技术相对不成熟期间的预制装配式混凝土技术建造的，使得建筑不具备太高的抗震能力，导致地震中出现许多人员的伤亡，这导致这一技术在我国发展受阻。直到近几年，相关政策的陆续发布才使得该技术受到重视，但技术水平还停留在20世纪末。

四、高层建筑中预制装配式混凝土结构的应用

由于我国人口基数较大，且城市、城镇正处于现代化的发展进程之中，使得人民群众的住宅问题成为了我国假设过程中一项复杂、长期、艰难的任务。目前，我国居民对于保障性住宅的需求量较高，使得建筑的建造国模也在不断扩大，且对于建造技术与施工质量也有了进一步的要求。近年来，我国工业技术水平得到了飞速的发展，进而使预制装配式混凝土在高层住宅中的应用技术也得到了发展，克服了以往遇到的种种困难。高层住宅可以将空间进行充分利用，在同等面积的土地上容纳更多的人，而预制装配式混凝土技术是未来建筑发展的主流趋势，这说明，将预制装配式混凝土结构应用于高层住的建设中是未来建筑从业人员共同研究的方向。高层建筑相比于十层一下的建筑，其具有自身独特的特点：（1）除了基本的竖向重力荷载，还包括了地震荷载、风荷载等因素。（2）高层建筑受到水平荷载的影响较大，分析其受力因素可知，建筑的高度越高越向上，其相对高度所受到的位移影响就越大，需要施工过程中，建筑人员的严格把控。（3）随着建筑层数的增加，建筑结构中支撑柱的轴向力也就越大，在框架结构的住宅中如果发生支撑柱因轴向力较大而变形的现象，将会导致高层建筑出现水平方向的位移。（4）小高层建筑的自重可以提高建筑结构的抗震能力，且可以在相同的地基上多建基层，提高承建单位的将能够及效益。（5）通过使用BIM、2D、3D等技术，相关人员的建筑方案可以得到辅助证实，进而对高层住宅的抗震能力等数据进行分析，以便相关建筑人员对建造方案进行优化，提高建筑质量。

五、结语

综上所述，住宅建筑是关系到我国民生的产业，同时也是我国建设可持续发展型社会的重要内容之一，在今后的发展中，建筑行业的相关从业人员应该加大对预制装配式混凝土技术的研究力度，并在不断的实际应用中汲取经验，推动我国建筑行业的产业化、标准化、工业化。

参考文献：

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