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裝配式建築 | 美國、歐洲、日本的預製混凝土建築技術及專案案例

1.美國、加拿大預製混凝土的發展

美國的裝配式住宅起源於20世紀30年代,1976年美國國會通過了國家工業化住宅建造及安全法案,同年開始出臺一系列嚴格的行業規範標準。除了注重質量,更注重提升美觀、舒適性及個性化。現在每16個人中就有1個人居住的是裝配式住宅,併成為非政府補貼的經濟適用房的主要形式。

北美國家,如美國、加拿大等,從二十世紀二十年代開始探索預製混凝土的開發和應用,到二十世紀六、七十年代PC技術得到大面積普遍應用。目前,PC技術 在居住建築,學校、醫院、辦公等公共建築,停車庫,單層工業廠房等建築中都得到廣泛的應用。在工程實踐中,由於大量應用大型預應力預製混凝土構件技術,使 PC技術更充分地發揮了其優越性,體現了施工速度快、 工程質量好、工作效率高、經濟耐久等優勢。美國和加拿大PCI組織都完成了PC技術的規範和標準的 制定工作,都擁有完備的使用手冊。這些手冊不斷地、適時地更新,以適應技術的發展。

2.歐洲國家裝配式混凝土建築的發展

歐洲特別是北歐國家,裝配式混凝土建築具有較長的歷史,在技術上積累了大量的經驗。他們強調設計、材料、工藝和施工的完美結合。由於其長期可持續的研究和發展,他們的預製技術,已形成系統的基礎理論,並符合節能環保與迴圈經濟要求。

歐洲常用的雙面疊合剪力牆結構體系

雙面疊合剪力牆結構體系:由疊合牆板、疊合樓板、疊合梁以及疊合陽臺等構件,輔以必要的現澆混凝土形成的剪力牆結構。

優點:上下層剪力牆現澆連線,內外牆板與內芯整體受力;預製部分代替了部分模板,可全自動化生產。

缺點:適用範圍目前受限。

3.日本裝配式混凝土的發展

日本的裝配式混凝土建築從第二次世界大戰以後至 1990年持續發展,並在地震區的高層和超高層建築中得到十分廣泛的應用。目前,這些建築的預製技術達到世界領先水平,質量標準很高,並經歷了多次地震的考驗。日本有關裝配式混凝土建築的標準規範體系完備,工藝技術先進,構造設計合理,部品的整合化程度很高,施 工管理嚴格,體現了很高的綜合技術水平。

一、日本的建築工業化的發展歷程

日本的建築工業化發展道路與其他國家相比差異較大,除了主體結構工業化之外,藉助於其在內裝部品方面發達成熟的“產品體系”,日本在內裝工業化方面發展同樣非常迅速,形成了“主體工業化”與“內裝工業化”協調發展格局。從上世紀六十年代到九十年代,工業化住宅佔所有住宅比例從10%提升到28%左右。

二、主體結構工業化體系分類

日本的主體結構工業化以預製裝配式混凝土PC結構為主,同時在多層住宅中也大量採用鋼結構整合住宅和木結構住宅。

PC結構住宅經歷了從WPC(預製混凝土牆板結構)到RPC(預製混凝土框架結構)、WRPC(預製混凝土框架-牆板結構)、HRPC(預製混凝土-鋼混合結構)的發展過程。

三、WPC結構體系

日本的WPC體系主要由PC牆板組成結構的豎向承重體系和水平抗側力體系,PC牆板與PC樓板之間,以及PC牆板自身之間採用乾式連線或半乾式連線。

WPC體系作為一種簡易連線的PC結構體系,在日本主要適用於5層及以下縱橫牆佈置均勻的住宅類建築。WPC體系是日本工業化住宅早期發展的主要結構形式之一,目前在日本已經較少採用WPC工法體系。

在WPC工法的基礎上,結合PC框架及溼式連線節點,研發出了帶預製牆板的PC框架-牆板體系(WRPC),其主要運用在6-15層的住宅中。

由於採用部分PC框架代替了PC牆板,因此其建築平面佈局更加靈活,同時由於採用溼式連線節點,因此其整體結構的安全性、抗震效能及適用高度都有所提高。

為適應建築平面佈局和PC結構體系特點,其採用的PC框架柱通常為扁平型的壁式框架,PC牆板可以是單向佈置,也可以是雙向佈置。

四、RPC結構體系

日本大量採用PC框架體系(RPC),基於日本建築結構設計方法,有如下特點:

1、由於框架結構延性好、抗震效能好、結構受力明確、計算簡單,日本的混凝土結構自身以鋼筋混凝土框架結構為主。

2、由於填充和圍護結構大量採用成品輕質板材,且板材與主體結構之間採用柔性連線,因此日本的混凝土框架結構在地震作用下的層間變位限值要明顯大於我國,同時結合高強混凝土、高強鋼筋、建築減隔震措施的運用,日本的混凝土框架結構可以運用在高層或超高層建築中。

3、日本的住宅一般為精裝修交房,且大量採用SI內裝工業化體系,採用整合化內裝部品,因此框架結構自身的梁、柱對建築戶型影響較小。

4、PC框架體系在等同現澆的設計思路下,其構件的加工和現場安裝施工相對於其他體系而言要簡單方便。

五、HPC結構體系

雖然日本的PC結構體系以RPC為主,但日本的各大建築企業在此基礎上均研發了一些具有各自技術特點的其他PC工法體系,其中HPC工法就是典型案例。

HPC工法是將鋼結構與PC結構相融合的PC工法,結合了預製混凝土結構和鋼結構的優點,廣泛運用於辦公類建築中。

分類: 體育
時間: 2021-11-11

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