近年來(lái)，裝配式混凝土建筑結(jié)構(gòu)在我國(guó)得到了大力的推廣應(yīng)用，但是配套的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)以及應(yīng)用手冊(cè)存在缺失以及良莠不齊的問(wèn)題，在這方面美國(guó)已經(jīng)發(fā)展多年，有著更多的經(jīng)驗(yàn)，并且美國(guó)的“預(yù)制/預(yù)應(yīng)力混凝土協(xié)會(huì)”（簡(jiǎn)稱PCI）從1971年開(kāi)始匯聚現(xiàn)行業(yè)最新的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，形成了《PCI設(shè)計(jì)手冊(cè)》并不斷進(jìn)行迭代，目前最新版為2017年發(fā)布的第八版。通過(guò)對(duì)《PCI設(shè)計(jì)手冊(cè)》進(jìn)行學(xué)習(xí)借鑒，可以幫助我國(guó)更好更快地發(fā)展裝配式混凝土建筑。

北美預(yù)制/預(yù)應(yīng)力混凝土發(fā)展歷程

預(yù)制/預(yù)應(yīng)力混凝土在美國(guó)的早期出現(xiàn)可以在紀(jì)念預(yù)應(yīng)力混凝土協(xié)會(huì)成立25周年而編寫的一系列論文中找到。紀(jì)念“預(yù)制/預(yù)應(yīng)力混凝土協(xié)會(huì)（PCI）成立50周年之際，也出版了類似刊物。1950年在賓夕法尼亞州費(fèi)城建設(shè)的著名的核桃路紀(jì)念大橋是北美地區(qū)預(yù)制/預(yù)應(yīng)力混凝土行業(yè)快速發(fā)展的里程碑事件。核桃路紀(jì)念大橋建成后，美國(guó)工程師和建筑行業(yè)掀起了預(yù)應(yīng)力混凝土的熱潮。

50年代的關(guān)注焦點(diǎn)在七股鋼絞線，長(zhǎng)線胎模，外加劑，高強(qiáng)混凝土，真空混凝土，蒸汽養(yǎng)護(hù)等多方面的創(chuàng)新。隨著以上技術(shù)和工藝的發(fā)展，再加上PCI提供的技術(shù)和后勤保障，產(chǎn)業(yè)得以快速增長(zhǎng)。標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的研發(fā)是20世紀(jì)50年代和60年代的主要活動(dòng)之一。1970年代末，低松弛鋼絞線的出現(xiàn)極大地減少預(yù)應(yīng)力損失現(xiàn)象，從而更有效地使用預(yù)應(yīng)力，進(jìn)一步獲得更大跨度和更小的結(jié)構(gòu)截面。1980年代，工程師和業(yè)主均認(rèn)識(shí)到耐久性是建筑結(jié)構(gòu)的一個(gè)重要方面，而工廠預(yù)制的混凝土結(jié)構(gòu)可以在較低水灰比和更好控制條件下進(jìn)行生產(chǎn)，比現(xiàn)場(chǎng)澆筑的混凝土更耐用。

在過(guò)去的幾十年中，行業(yè)見(jiàn)證了更高效的結(jié)構(gòu)體系、更復(fù)雜的建筑形態(tài)和表面處理技術(shù)的發(fā)展。超高強(qiáng)度混凝土（UHSC）、自密實(shí)混凝土（SCC）、聚合物、碳纖維和高強(qiáng)鋼材等新材料、新技術(shù)持續(xù)推動(dòng)著行業(yè)發(fā)展。在新世紀(jì)，預(yù)制/預(yù)應(yīng)力混凝土被認(rèn)為是一種高性能材料，它易于與其他材料和系統(tǒng)相集成，形成具有多樣性，高效率和功能易恢復(fù)（抗災(zāi)韌性）等優(yōu)點(diǎn)的高性能結(jié)構(gòu)。

預(yù)制/預(yù)應(yīng)力混凝土的特點(diǎn)

預(yù)制與預(yù)應(yīng)力混凝土易于與其他材料和系統(tǒng)集成，可以形成具有多樣性、高效率和功能易恢復(fù)（抗災(zāi)韌性）等優(yōu)點(diǎn)的高性能結(jié)構(gòu)。其具有以下特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)：

1.實(shí)現(xiàn)美學(xué)多樣性：美學(xué)多樣性可通過(guò)一系列的紋理、顏色、飾面和鑲嵌等實(shí)現(xiàn)，可以模仿或結(jié)合花崗巖、石灰石、磚、陶土以及其它幾乎任何形狀和配置的材料。

2.更大跨高比：通過(guò)預(yù)應(yīng)力的應(yīng)用，構(gòu)件具有更大的跨高比，更強(qiáng)的結(jié)構(gòu)性能以及需要更少的材料。使建筑物開(kāi)放空間更大，橋梁中使用更少橋墩。

3.重復(fù)利用：大跨度預(yù)應(yīng)力預(yù)制構(gòu)件可拆卸和重復(fù)使用。

4.快速建造：地上建筑構(gòu)件的生產(chǎn)可與地基基礎(chǔ)作業(yè)同時(shí)進(jìn)行，現(xiàn)場(chǎng)安裝工作可全年進(jìn)行，不會(huì)因惡劣天氣或構(gòu)件強(qiáng)度養(yǎng)護(hù)要求而造成延誤，從而實(shí)現(xiàn)快速建造。

5.對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)影響最低：裝配結(jié)構(gòu)通常不使用腳手架、臨時(shí)平臺(tái)或大型堆放區(qū)域，更適用于場(chǎng)地緊張的項(xiàng)目。 

6.專業(yè)分包和交接環(huán)節(jié)少：通過(guò)減少專業(yè)分包商數(shù)量和交接環(huán)節(jié)降低項(xiàng)目整體風(fēng)險(xiǎn)。如防水板和接縫密封材料等無(wú)需分包。 

7.熱工性能和能效好：由于混凝土本身具有高的比熱容，再進(jìn)一步通過(guò)設(shè)置連續(xù)隔熱層可以進(jìn)一步提高建筑熱工性能和能效。 

8.耐久性好：預(yù)制混凝土具有較長(zhǎng)的使用壽命，在某些情況下可超過(guò)100年，從而降低全生命周期成本。 

9.抗災(zāi)韌性好：預(yù)制混凝土的固有質(zhì)量和高強(qiáng)度的特性，可針對(duì)龍卷風(fēng)、颶風(fēng)、地震和其它自然災(zāi)害或人為危害事件提供多方面的防護(hù)。

10.抗爆和抗連續(xù)倒塌性能好：?具有將結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成冗余系統(tǒng)的能力，可以保證建筑結(jié)構(gòu)的抗爆性能和結(jié)構(gòu)整體性。

11.防火性能好：預(yù)制混凝土作為不可燃材料，可作為被動(dòng)防火材料，無(wú)需額外防火保護(hù)。可能實(shí)現(xiàn)保險(xiǎn)費(fèi)的降低。 

12.室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量好：預(yù)制混凝土不包含揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC），不適合霉菌生長(zhǎng)，因此提高了生命安全和室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量。

13.隔聲效果好：在聲學(xué)控制方面，為居民和使用者帶來(lái)愉悅的工作和生活條件。

14.質(zhì)量可靠：在工廠可控的條件下制造，質(zhì)量控制得以提升。

典型應(yīng)用情況

1.建筑結(jié)構(gòu)

預(yù)制/預(yù)應(yīng)力混凝土天生具備多功能性、效率和抗災(zāi)韌性，是一種高性能材料和系統(tǒng)。業(yè)主、開(kāi)發(fā)商和設(shè)計(jì)師認(rèn)識(shí)到這些預(yù)制/預(yù)應(yīng)力混凝土的固有特性，將有助于設(shè)計(jì)和建造各種類型的高性能結(jié)構(gòu)。

裝配式混凝土結(jié)構(gòu)體系：預(yù)制混凝土梁、柱與預(yù)制混凝土樓板的組合提供了一個(gè)快速經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)體系。該結(jié)構(gòu)體系結(jié)合預(yù)制裝飾混凝土外墻板為業(yè)主提供了單一責(zé)任主體帶來(lái)的成本和進(jìn)度的優(yōu)勢(shì)。

裝配式混凝土圍護(hù)系統(tǒng)（外圍護(hù)）：包括預(yù)制裝飾混凝土外圍護(hù)系統(tǒng)、外墻板和飾面板。批量生產(chǎn)的預(yù)制混凝土構(gòu)件具備良好的經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)，也為建筑藝術(shù)表達(dá)提供了極大的靈活性。外圍護(hù)系統(tǒng)不僅可作為結(jié)構(gòu)的外圍護(hù)或承受豎向荷載，而且可承受水平荷載。

住宅：預(yù)制/預(yù)應(yīng)力混凝土廣泛應(yīng)用于低、中、高層住宅、酒店、汽車旅館、公寓、宿舍、退休住房和療養(yǎng)院。其出色的防火和隔音性能得到了業(yè)主和開(kāi)發(fā)商的高度認(rèn)可。

司法設(shè)施：司法設(shè)施包括多種建筑類型，包括看守所、監(jiān)獄、警察局、法院、少管所、特殊精神健康或毒品治療中心。預(yù)制混凝土因其諸多天然優(yōu)勢(shì)受司法設(shè)施的青睞，除了前面提到的優(yōu)勢(shì)，在人身安全、安全硬件和通信系統(tǒng)方面預(yù)制/預(yù)應(yīng)力混凝土建筑亦是理想選擇。

辦公樓：預(yù)制/預(yù)應(yīng)力混凝土在辦公建筑中有著廣泛的應(yīng)用，無(wú)論是從整體建筑系統(tǒng)還是到單一的預(yù)制構(gòu)件產(chǎn)品。預(yù)制/預(yù)應(yīng)力混凝土梁、樓板和柱用于框架系統(tǒng)中，剪力墻可單獨(dú)使用或與梁和柱一起使用來(lái)抵抗水平荷載。預(yù)制裝飾混凝土既可以作為外圍護(hù)系統(tǒng)也可以作為結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的一部分。

倉(cāng)庫(kù)和工業(yè)建筑：預(yù)應(yīng)力混凝土的大跨度、低梁高且可承受較大荷載的能力，特別適用于倉(cāng)庫(kù)和工業(yè)建筑。有隔熱層或不含非隔熱層的預(yù)應(yīng)力混凝土墻板應(yīng)用于倉(cāng)庫(kù)和輕工業(yè)廠房中是非常經(jīng)濟(jì)的。在重工業(yè)項(xiàng)目中，預(yù)應(yīng)力樓板能夠承受工業(yè)設(shè)施所產(chǎn)生的較大樓面荷載，通過(guò)與其它預(yù)制混凝土構(gòu)件相結(jié)合能夠構(gòu)建出多功能、低維護(hù)費(fèi)用、耐腐蝕的結(jié)構(gòu)體系。

教育設(shè)施：預(yù)制/預(yù)應(yīng)力混凝土材料用于教育設(shè)施具有許多獨(dú)特的價(jià)值。預(yù)制混凝土樓板和墻板為不燃材料，全面提高了消防安全性。裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的高比熱容提供了熱惰性，從而減少了總體的加熱和冷卻費(fèi)用，并為居住者提供較高的舒適度。且預(yù)制混凝土施工速度快，可以滿足大多數(shù)教育設(shè)施工期緊湊的要求。

風(fēng)暴避難所：采用裝配式混凝土體系的風(fēng)暴避難所，例如體育館、教室、自助餐廳、娛樂(lè)區(qū)和會(huì)議室等，除了能發(fā)揮其日常基本功能之外，當(dāng)龍卷風(fēng)預(yù)警發(fā)出時(shí)，它們可作為抵抗龍卷風(fēng)的防護(hù)避難場(chǎng)所。預(yù)制混凝土的自重大，有利于滿足風(fēng)暴避難所的抗風(fēng)吸要求，也有利于滿足飛行物沖擊測(cè)試要求。

其他建筑結(jié)構(gòu)：預(yù)制/預(yù)應(yīng)力混凝土的眾多優(yōu)點(diǎn)使其不僅適用于住宅、司法設(shè)施，辦公樓、工業(yè)廠房以及教育設(shè)施，也適用于其他建筑類型：如購(gòu)物中心等商業(yè)建筑；如醫(yī)院、圖書館、博物館和候機(jī)樓等公共建筑以及項(xiàng)目改造。

2.停車場(chǎng)結(jié)構(gòu)

建筑師、工程師、開(kāi)發(fā)商和業(yè)主已經(jīng)將預(yù)制/預(yù)應(yīng)力混凝土作為商業(yè)，市政和公共停車場(chǎng)的首選建筑材料。停車場(chǎng)雖然被歸類為建筑物進(jìn)行建造，但其結(jié)構(gòu)很特殊，在某些方面和具有多層面板的橋梁類似。停車場(chǎng)結(jié)構(gòu)需承受汽車的移動(dòng)載荷，其屋頂和橋梁面板一樣需暴露在外。此外，作為露天結(jié)構(gòu)，其整體結(jié)構(gòu)易受天氣影響。裝配式混凝土結(jié)構(gòu)自身較強(qiáng)的耐久性能、低成本、快速建造、美觀多樣性和大跨度等優(yōu)點(diǎn)，使其成為停車場(chǎng)結(jié)構(gòu)的不二選擇。

3.體育館/演出場(chǎng)地

大型體育場(chǎng)館和演出場(chǎng)地等復(fù)雜結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)很大程度上得益于預(yù)制技術(shù)的應(yīng)用。此類項(xiàng)目通常工期緊湊以滿足特定的體育賽事。預(yù)制/預(yù)應(yīng)力混凝土因其工期優(yōu)勢(shì)、耐久性好和維護(hù)費(fèi)用低的特點(diǎn)成為此類建筑的不二選擇。工廠批量制造的預(yù)制看臺(tái)板可被生產(chǎn)成各種造型和跨度，供快速現(xiàn)場(chǎng)安裝并能長(zhǎng)久使用。人行坡道、樓面夾層、商鋪、衛(wèi)生間和更衣室等區(qū)域都可以使用預(yù)制/預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件高效構(gòu)筑并快速建造。

4.橋梁

橋梁建設(shè)開(kāi)啟了北美預(yù)應(yīng)力行業(yè)的發(fā)展。現(xiàn)在，預(yù)制/預(yù)應(yīng)力混凝土是中小跨度橋梁的主要結(jié)構(gòu)材料。預(yù)制/預(yù)應(yīng)力混凝土憑借其自身的耐久性、維護(hù)成本低、性能優(yōu)異、質(zhì)量高等優(yōu)勢(shì)成為橋梁建設(shè)的必然選擇。預(yù)制混凝土構(gòu)件可在各種天氣情況下進(jìn)行快速建造，且不影響交通，從而增加了項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性。

5.其他結(jié)構(gòu)與應(yīng)用

之前提到的預(yù)制/預(yù)應(yīng)力混凝土固有特性和設(shè)計(jì)靈活性也使其成為各種特殊結(jié)構(gòu)的理想選擇。預(yù)制/預(yù)應(yīng)力混凝土因其耐腐蝕性、耐火性、耐久性和快速安裝的特點(diǎn)使其在電線桿、樁、鐵路枕木、儲(chǔ)罐、單軌鐵路、擋土墻、高速公路和跑道路面、隔音屏障和預(yù)應(yīng)力樁應(yīng)用上具有顯著優(yōu)勢(shì)。標(biāo)準(zhǔn)化的預(yù)制構(gòu)件在提供性價(jià)比較高的預(yù)制產(chǎn)品的同時(shí)，還可降低現(xiàn)場(chǎng)建造成本和風(fēng)險(xiǎn)。預(yù)制/預(yù)應(yīng)力混凝土也可以根據(jù)需求進(jìn)行定制化設(shè)計(jì)和應(yīng)用，并融合多功能與形式以適應(yīng)各種復(fù)雜的環(huán)境。

《PCI設(shè)計(jì)手冊(cè)》簡(jiǎn)介

《PCI設(shè)計(jì)手冊(cè)》整合了預(yù)制/預(yù)應(yīng)力混凝土行業(yè)最新的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，涉及到行業(yè)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的方方面面，本文主要對(duì)第一章的內(nèi)容做了簡(jiǎn)要介紹，其余章節(jié)的內(nèi)容詳見(jiàn)中建科技集團(tuán)和美國(guó)PCI協(xié)會(huì)合作譯審的《PCI設(shè)計(jì)手冊(cè)-預(yù)制及預(yù)應(yīng)力混凝土》中文版，全書除包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、構(gòu)件設(shè)計(jì)、連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)、構(gòu)件生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)與安裝外，還有材料、防火、聲學(xué)、熱工、振動(dòng)、抗爆、抗連續(xù)倒塌、公差、橫隔板設(shè)計(jì)、裝飾混凝土結(jié)構(gòu)、規(guī)程與標(biāo)準(zhǔn)等若干專題內(nèi)容，此外還附有數(shù)百篇參考文獻(xiàn)和引用標(biāo)準(zhǔn)。

《PCI設(shè)計(jì)手冊(cè)》是一本在預(yù)制及預(yù)應(yīng)力混凝土領(lǐng)域大百科全書式的著作，對(duì)于國(guó)內(nèi)從事裝配式建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的理論研究、設(shè)計(jì)分析、生產(chǎn)制作、施工裝配、標(biāo)準(zhǔn)制定的工作人員來(lái)說(shuō)，具有重要的參考意義。相信通過(guò)對(duì)《PCI設(shè)計(jì)手冊(cè)》的消化借鑒，以及我國(guó)從業(yè)技術(shù)人員的不斷努力，我國(guó)的裝配式混凝土建筑行業(yè)的發(fā)展會(huì)更加迅速和健康。