装配式混凝土建筑的分类

装配式混凝土建筑依据装配化程度高低可分为全装配和部分装配两大类。全装配建筑一般限制为低层或抗震设防要求较低的多层建筑；部分装配混凝土建筑主要构件一般采用预制构件，在现场通过现浇混凝土连接，形成装配式结构的建筑。

在预制装配式建筑中，预制率和装配率是两个不同的概念。

预制率是装配式混凝土建筑室外地坪以上主体结构和围护结构中预制构件部分的材料用量占对应构件材料总用量的体积比。装配率是装配式建筑中预制构件、建筑部品的数量（或面积）占同类构件或部品总数量（或面积）的比率。

装配式混凝土建筑按结构体系可分为两大类，即专用结构体系与通用结构体系，通用结构体系与现浇结构类似，又可分为三类，第一类是装配式混凝土框架结构体系，第二类是装配式混凝土剪力墙结构体系，第三类是预制外挂墙板体系。结合具体建筑功能、性能要求等通用结构体系可以发展为专用结构体系。接下来详细阐述我国比较典型的几种特殊混凝土工业化建筑结构体系。

1. 大板结构体系

20 世纪 70 年代，中国主要是采用装配式大板住宅体系的预制装配式混凝土结构，预制构件主要包括大型屋面板、预制圆孔板、楼梯、槽形板等。大板结构体系多用于低层、多层建筑。大板结构体系存在着很多不足：例如构件的生产、安装施工与结构的受力模型、构件的连接方式等方面存在难以克服的缺陷；再如建筑抗震性能、物理性能、建筑功能等方面也存在一定的隐患；隔音性能差、裂缝、渗漏、外观单一、不方便二次装修等。同时由于交通运输方式的不同、经营成本的不同、工厂用地的不同，都会对大板结构体系造成影响。因此此结构体系在上世纪末已经逐步淘汰。

2. 装配式混凝土框架结构

装配式混凝土框架结构是指全部或者部分的框架梁、柱采用预制构件构建成的装配式混凝土结构，如图3-1所示。框架结构中部分或全部梁、柱在预制构件厂制作好后，运输至现场进行安装，再进行节点区及其他结构部位后浇混凝土的浇筑形成装配式混凝土框架结构。装配式混凝土框架-现浇剪力墙结构与装配式混凝土框架中预制构件的种类相似，其中框架梁、柱采用预制，剪力墙采用现浇的形式。

装配式混凝土框架结构的预制构件类型可分为以下几种：预制梁、预制柱、预制楼梯、预制楼板、预制外挂墙板等。装配式混凝土框架结构具有清晰的结构传力路径，高效的装配效率，而且现场浇湿作业比较少，完全符合预制装配化的结构的要求，也是最合适的结构形式之一。这种结构形式有一些适用范围，在需要开敞大空间的建筑中比较常见，比如仓库、厂房、停车场、商场、教学楼、办公楼、商务楼、医务楼等，最近几年也开始在民用建筑中使用，比如居民住宅等，如图3-1所示。

图 3-1 装配式混凝土框架结构

装配式混凝土框架结构的节点连接类型可分为干式连接和湿式连接。根据节点的连接方式的不同，结构按照等同现浇和不等同现浇进行设计。等同现浇结构时节点通常采用湿式连接，节点区采用后浇混凝土进行整体浇筑，结构的整体性好，具有和现浇结构相同的结构性能，结构设计时可采用与现浇混凝土相同的方法进行结构分析。不等同现浇连接通常采用螺栓等干式连接方式，此种连接方式国外的应用和研究较多，在国内由于研究得不够充分，受力体系和计算方法尚不明确，目前使用较少。不等同现浇结构的耗能机制、整体性能和设计方法具有不确定性，需要适当考虑节点的性能。

3. 装配式混凝土剪力墙结构

在中国，装配式建筑的主要结构形式是预制装配式剪力墙结构体系。它可以分为四种：①装配整体式剪力墙结构；②多层装配式剪力墙结构；③双面叠合剪力墙结构；④单面叠合剪力墙结构。

（1）装配整体式剪力墙结构。装配整体式剪力墙结构主要指内墙采用现浇、外墙采用预制的形式，如图3-2所示。预制构建之前的接连方式采用现场现浇的方式。在北京万科的工程中采用了这种结构，并且已经成为试点工程。由于内墙现浇致使结构性能与现浇结构差异不大，因此适用范围较广，适用高度也较大。部分或全预制剪力墙结构是目前采用较多的一种结构体系。全预制剪力墙结构的剪力墙全由预制构件拼装而成，预制墙体之间的连接方式采取湿式连接。其结构性能小于或等于现浇结构。该结构体系具有较高的预制化率，但同时也存在某些缺点，比如具有较大的施工难度、具有较复杂的拼缝连接构造。到目前为止，不论是全预制剪力墙结构的研究方面还是工程实践方面都有所欠缺，还有待学者的进一步深入研究。

图 3-2 装配整体式剪力墙结构

（2）多层装配式剪力墙结构。借鉴日本与我国20世纪的实践，同时考虑到我国城镇化与新农村建设的发展，顺应各方需求可以适当地降低房屋的结构性能，开发一种新型多层预制装配剪力墙结构体系。这种结构对于预制墙体之间的连接也可以适当降低标准，只进行部分钢筋的连接。具有速度快、施工简单的优点，可以在各地区大量的不超过 6 层的房屋中适用。但同时，作为一种新型的结构形式还需要进一步的深入研究与建造实践。

（3）双面叠合混凝土剪力墙结构。如图3-3所示，双面叠合混凝土剪力墙结构由叠合墙板和叠合楼板（现浇楼板），辅以必要的现浇混凝土剪力墙、边缘构件、梁共同形成的剪力墙结构。在工厂生产叠合墙板和叠合楼板时，在叠合墙板和叠合楼板内设置钢筋桁架，钢筋桁架既可作为吊点，又能增加构件平面外刚度，防止起吊时构件的开裂。同时钢筋桁架作为连接双面叠合墙板的内外叶预制板与二次浇注夹心混凝土之间的拉接筋，作为叠合楼板的抗剪钢筋，保证预制构件在施工阶段的安全性能，提高结构整体性能和抗剪性能。在进行双面叠合剪力墙结构分析时，采用等同现浇剪力墙的结构计算方法进行设计。双面叠合剪力墙结构的建筑高度通常在80m以下，当超过80m时，需进行专项评审。双面叠合混凝土结构中的预制构件采用全自动机械化生产，构件摊销成本明显降低；现场装配率、数字信息化控制精度高；整体性与结构性能好，防水性能与安全性能得到有效保证。

图 3-3 双面叠合混凝土剪力墙结构

（4）单面叠合混凝土剪力墙结构。单面叠合混凝土剪力墙结构是指建筑物外围剪力墙采用钢筋混凝土单面预制叠合剪力墙，其他部位剪力墙采用一般钢筋混凝土剪力墙的一种剪力墙结构形式。单面叠合剪力墙是实现剪力墙结构住宅产业化、工厂化生产的一种方式。和预制混凝土构件相同，预制叠合剪力墙的预制部分即预制剪力墙板在工厂加工制作、养护，达到设计强度后运抵施工现场，安装就位后和现浇部分整浇形成预制叠合剪力墙。带建筑饰面的预制剪力墙板不仅可作为预制叠合剪力墙的一部分参与结构受力，浇筑混凝土时还可兼作外墙模板，外墙立面也不需要二次装修，可完全省去施工外脚手架。这种PCF工法节省成本、提高效率、保证质量，可明显提高剪力墙结构住宅建设的工业化水平。单面叠合剪力墙的受力变形过程、破坏模式和普通剪力墙相同，故剪力墙结构外墙采用单面叠合剪力墙不改变房屋主体的结构形式，在进行单面叠合剪力墙结构分析时，依然采用等同现浇剪力墙的结构计算方法进行设计。

4. 预制外挂墙板体系

安装在主体结构上，起围护、装饰作用的非承重预制混凝土外墙板成为预制外挂墙板，简称外挂墙板，如图3-4所示。预制外挂混凝土墙板被广泛应用于混凝土或钢结构的框架结构中。一般情况下预制外挂墙板作为非结构承重构件可起围护、装饰、外保温的作用。建筑外挂墙板饰面种类可分为面砖饰面外挂板、石材饰面外挂板、清水混凝土饰面外挂板、彩色混凝土饰面外挂板等。

图 3-4 预制外挂墙板体系

由于预制外挂墙板有设计美观、施工环保、造型变化灵活等优点，已经在欧美国家得到了很好的应用与发展。近年来，随着我国装配式建筑快速发展，预制外挂板的应用也愈加广泛。预制外挂墙板可以达到许多高质量的建筑外观效果，例如：石灰岩或花岗岩，砖砌体的复杂纹理和外轮廓以及仿石材等，而这些效果如果在现场采用传统的方法是非常昂贵的。预制外挂墙板被用于各种建筑物的外墙，如公寓、办公室、商业建筑和教育和文化设施等。

5. 盒子结构体系

工业化程度较高的一种装配式建筑形式是盒子结构，是整体装配式建筑结构体系的一种，预制程度能够达到百分之九十之高。这种体系是在工厂中将房间的墙体和楼板连接起来，预制成箱型整体，甚至其内部的部分或者全部设备的装修工作：门窗、卫浴、厨房、电器、暖通、家具等都已经在箱体内完成，运至现场后直接组装成整体。

能够把现场工作量控制在最低限度。单位面积混凝土的消耗量很少，只有 0.3 立方米，与传统建筑相对比，不仅可以明显节省百分之二十的钢材与百分之二十二的水泥，而且其自重也会减轻大半。值得一提的是，对盒子构件预制工厂进行投资花费高昂，要控制成本在一定额度内可以通过扩大预制工厂的规模来实现。