安徽省预制装配式住宅结构体系技术应用探讨

2014-08-15杨金来安徽省建设监理有限公司安徽合肥230000

安徽建筑 2014年2期

杨金来（安徽省建设监理有限公司，安徽合肥 230000）

1 预制装配式混凝土结构体系简介

安徽省目前实际起步运用的装配式产业化结构体系和生产施工工艺主要有宝业集团的叠合板式剪力墙结构体系、宇辉集团的预制浆锚剪力墙结构体系和远大集团的外挂内浇剪力墙结构体系。这三种结构体系均采用叠合楼板水平结构型式，竖向承重结构中约束边缘构件也都是现浇施工，但剪力墙的施工工艺各不相同。

①叠合板式剪力墙结构体系，是我省从德国引进吸收的由叠合墙板和叠合式楼板，包括预制楼梯、阳台板、飘窗、空调板等预制构件，辅以必要的现浇边缘构件、梁板等共同形成的结构体系。叠合墙板由两层预制板片通过格构钢筋连接而成，中空。现场安装就位后中间浇筑混凝土成为实心剪力墙或承重墙。工厂生产时内外预制板片按设计配置水平分布钢筋直径不小于8mm，厚50~60mm，叠合板总厚不小于200mm，格构钢筋间距不大于400mm。叠合板安装时与上下左右现浇构件锚固连接，板与板之间竖缝处在夹芯内设置纵向拼接钢筋笼。

②预制浆锚式剪力墙结构体系是借鉴欧美经验，主要受力构件剪力墙、内隔墙、叠合梁、叠合楼板及楼梯、阳台板、空调板、飘窗等均为工厂预制生产。约束构件和叠合楼板现浇层在现场浇筑，所有预制构件采用有效方式连接并与现浇混凝土形成整体的钢筋混凝土剪力墙结构。预制剪力墙纵筋搭接区域设置螺旋箍筋约束预留孔，采用钢筋约束浆锚搭接连接，浆料为单组份水泥基灌浆料压力注浆。预制剪力墙外伸水平筋设置为封闭环筋，与现浇约束构件内封闭箍筋、纵筋形成销键式连接。这种装配式结构的预制装配率较大，工厂化生产程度较高。

③外挂内浇式剪力墙体系是剪力墙及约束构件全部现场浇筑，外挂板、叠合楼板、叠合梁、内墙、楼梯、阳台板、空调板、飘窗等工厂预制，现场吊装，通过连接件、锚固钢筋与现浇混凝土形成整体结构。与前两种剪力墙结构体系的主要区别是主体外围四周剪力墙，利用带保温的预制夹芯外挂板作外侧模板和剪力墙内侧模板共同浇筑成复合外墙，主体内部剪力墙按传统施工方法浇筑。外挂板内外叶预制板块、中间夹芯保温材料通过连接件连结，厚度160mm，上端预埋“7”字钢筋后期与顶板现浇层锚固，板内叶预埋有安装对拉螺栓的螺母。外挂板首先吊装就位，竖向板缝用铁件连接成封闭的围护结构，通过对拉螺栓安装内侧木模，浇筑成的复核外墙总厚360mm。这种装配式结构体系能把主体结构、外墙抹灰和外墙保温等工序集成一起实现工厂化生产。

上述三种剪力墙结构体系中，楼板均采用叠合板式楼板新型结构，叠合式楼板是工厂预制底板和现场浇筑上层混凝土叠合而成，预制板吊装在竖向构件和支撑架子上，以其为模板，设置与竖向构件的连接锚固钢筋和楼板上层受力钢筋，构造钢筋，预埋水电管线后浇筑混凝土叠合层与预制板共同受力。叠合式楼板最小厚度120mm，其中预制板厚为50mm~60mm，现浇叠合层厚度不宜小于70mm，预制板应做成凹凸4mm~10mm粗糙叠合面。工厂预制板按设计要求配置板底筋，同时设置格构架间距不大于600mm，既可作为吊点又增加平面外刚度，满足了预制楼板运输、吊装的强度要求，为住宅工程楼板实现工厂化提供了技术桥梁。

2 预制装配式住宅建筑发展优势

住宅产业是发展社会经济、建设资源节约型建筑产品的重要领域。传统的现浇混凝土结构住宅施工从搭设脚手架、支模板、钢筋绑扎到混凝土浇筑的各道施工工序中，大多工种是由手工劳动完成，施工作业人员多，劳动强度大，湿作业量大。墙、柱、梁板模板周转材料消耗量很大。施工噪声、粉尘污染，建筑垃圾多，施工受自然条件和气候影响的制约，建筑材料和资源浪费严重，大量的人工操作和技术参差不齐造成工程质量控制难度较大。

预制装配式混凝土结构是把房屋结构拆分为单个构件，构件的生产工序由现场转移到专业工厂预制加工，运到现场用机械进行安装。预制装配式混凝土结构的建造过程可以实现工业化大生产，有利于促进自动化和现代化生产管理模式，达到住宅建设的高效率，资源综合利用，降低环境负荷，从而节省大量的人力、物力，并可以大幅提高构件、房屋的精度和质量。减少现场湿作业量，简化施工工艺，与传统工艺相比，也大大缩短了施工周期。预制装配式是今后住宅产业化发展的方向，也是改变传统住宅建造方式的关键技术和有效途径。20世纪末期预制装配式混凝土结构已广泛用于工业与民用建筑，预制装配式住宅建筑已在全世界普及。近年来随着我国城镇化水平的快速提高，全国各地紧紧抓住住宅工业化这一建筑业发展的新契机，在政府和行业主管部门的支持下，先后建立国家住房产业化基地（包括合肥），预制装配式住宅建设得到了较快的发展，抗震设计构造措施、连接方式、施工工艺等技术研发工作更加深入，各种新型结构体系逐趋完善。建筑行业以科学发展观为指导，探索出一条适合建筑行业可持续发展的创新之路。大力发展节能、省地型住宅，全面推行节能技术，搞好资源的综合利用，使住宅建筑从粗放型发展方式向集约型方向转变正初见成效。

根据有关部门对我省合肥市已建成的叠合板预制装配式试验住宅楼进行全过程数据监测和经济分析，和同类型现浇住宅工程比较，得出以下结论：人工工日减少30%~35%；周转材料减少65%~75%；装饰材料节省了粉刷抹灰层；缩短了施工工期，克服了传统住宅结构大多数施工质量通病，所产生的建筑垃圾施工噪声大大减少，具有良好的社会效益和环保效益，符合发展绿色建筑和住宅产业化政策。其他已建和在建的预制装配式混凝土结构工程的统计分析资料也表明：在节能、节水、节材、节地、节时和低碳环保方面，都不同程度的实现了“五节一环保”的目标。

3 预制装配式结构的技术应用

随着住宅产业化的大力推行，广大建筑行业正在努力探索预制装配式住宅的各类结构体系，科研攻关各项关键技术，总结积累新型结构的施工经验。国内大多省市地区相继开展预制装配式结构的设计、施工试点工程，相关的地方规范和技术标准先后发布。但我国的预制装配式混凝土结构技术研发和施工经验不够成熟，笔者就目前正在施工的三种预制装配式剪力墙结构体系中技术应用的重点、难点和需要进一步改进的问题，提出以下看法。

3.1 预制装配式结构的深化设计是关键

在传统施工图设计的基础上深化设计，包括预制构件拆分图和预制构件详图设计文件的编制。预制构件拆分图应由主体结构的设计单位完成，构件的平面布置和节点构造保证整体性能好，节点工艺简单，其深度和内容应满足建筑、结构和机电设备各专业的综合要求。政府设立专业施工图审查机构，审查合格后方可使用。预制构件生产厂应设有构件详图设计部门和专业设计人员，根据主体结构施工图、预制构件拆分图和机电设备各专业施工图再进行预制构件详图的设计。构件详图应经施工图设计单位的确认，按设计要求将保温、隔热、防火、防渗和水电管线等多方面的使用功能要求综合起来，在预制构件详图中全面准确地加以体现。同时要结合构件吊装、安全防护、设备安装和内外装饰所必须的预留预埋进行精心策划、合理布局。随着预制装配式结构设计水平的提升和挖潜，对住宅的户型、建筑模数、预制构件的规格类型逐步实现标准化，提高预制构件的通用性和互换性，尽可能实现一件多用，灵活装配，达到住宅建设的高效率、高品质。

3.2 新型结构和传统施工设施的配合协调

无论是传统现浇结构还是预制装配式新型结构，高层建筑的垂直运输设施主要依靠塔吊和施工电梯来解决。上述三种剪力墙体系预制装配式工程，外围结构分别为预制叠合板、预制浆锚剪力墙和预制外挂板，一般都不允许凿孔开洞，在塔吊的定位和顶升方案中就要事先周密计划各层附着点和主体的连接位置，附着杆只能从门窗洞口伸入主体内与室内剪力墙连接受力，同时对附着点处剪力墙结构进行受力计算和加固。施工电梯各层的卸料平台搭设，也同样应在安装方案中正确定位，妥善处理和主体楼面的连接。针对新型结构主体外围为已吊装的预制构件所封闭这一特点，调整塔吊、施工电梯、卸料平台等常规施工机具的安装方案，使之适用方便、安全可靠。

3.3 施工作业面的安全问题有待完善和研究

预制装配式混凝土结构施工作业面的临边防护，确保安全施工，也是必须同步解决的重要事项。有的地方行业主管部门就明文规定预制装配式混凝土结构工程施工应采用无外围护专用安全防护脚手架，禁止使用落地式脚手架或者是悬挑式脚手架。传统现浇结构各类外架搭设已有一系列配套完善的规范规程和工艺标准，但和预制装配式结构的施工要求不能兼容。这就需要我们广大建设者充分发挥聪明才智，改革创新，研制出一系列安全适用的临边防护体系。目前三种剪力墙体系预制装配式工程，分别采用了悬挑外架、三个桁架外挂架和卡扣式防护栏杆来解决主体作业面的临边防护。尽管这三种方法都能起到一定的安全防护作用，但都不是很完善，在不同的工序间隙和不同的临边位置还存在防护不到位的安全隐患，目前处在不断总结不断改进过程中。

3.4 水电管线的预埋安装目前尚还存在一些难点

部分预制构件中管线预埋和开关插座的标高，因受到不同剪力墙体系的制约，标高和位置难以统一。例如在预制浆锚剪力墙体系中，墙板底端以上500mm高为受力钢筋浆锚搭接范围，不允许布置水电管线的预埋；较大体积的箱体预埋也会破坏预制构件内的受力钢筋；楼面现浇叠合层厚60mm~70mm，多层交叉预埋管线会造成板面混凝土保护层厚度不均；吊装墙板安装临时斜支撑需在现浇楼面钻孔，往往会损坏预埋管线且难以修复等等。虽然我们针对上述问题及时采取了相应的整改措施和防治办法，但随着工程进展将还会出现这样那样的困难，有些问题还需要从设计源头加以改进和细化。

3.5 结构节点的钢筋构造与安装质量的问题

在预制装配式结构中各类节点的钢筋构造和安装质量是确保结构整体性能的重要环节。虽然设计是本着简化工艺、方便施工的原则进行设计，但为了满足结构强度的要求和规范的规定，往往部分节点的受力钢筋、构造钢筋、锚固钢筋过于集中，从理论空间尺寸上是可行的，但给实际预制、安装、支模到混凝土浇筑的施工操作带来较大的困难。叠合梁和剪力墙边缘构件搭接节点安装难度大是普遍存在的现象。叠合梁受力主筋直径大，锚固长度较长，有些还是三个方向叠合梁汇合在一个节点处，加上边缘构件主筋、箍筋、剪力墙水平筋、预制叠合板外伸锚固筋相互交织在有限的墙厚空间内，竖向钢筋和水平钢筋在构件吊装就位后，互相卡固，容易造成钢筋抵碰偏位还难以调整，核心区箍筋、水平筋间距严重受阻而不均匀。尽管在实际操作过程中调整了工序，将叠合梁底上下钢筋分段绑扎，减少了一些钢筋偏位、间距不均的现象，但节点构造还有待于进一步改进。可采用机械锚固形式替代单纯依靠锚固长度，也可通过焊接工艺简化节点构造，这些问题还有待于进一步探讨。