装配式混凝土主体结构设计施工关键技术与质量控制

黄佳

（广东省重工建筑设计院有限公司，广州 510670）

1 引言

目前，装配式建筑处于技术发展初期，施工技术还不够不完善，工程造价对比传统建筑项目略有提高[1]。本文总结部分装配式混凝土主体结构的设计和施工关键技术以及对应的质量控制措施，旨在为同类装配式建筑工程项目提供参考建议。

2 装配式混凝土主体结构设计关键技术

2.1 预制竖向构件设计关键技术

竖向构件对主体结构的安全性影响至关重要，预制竖向构件设计时着重考虑以下方面。

2.1.1 预制竖向构件拆分设计关键技术

预制竖向构件拆分设计应根据相关指导文件的装配率要求，明确预制竖向构件占比，进而确定其选择范围。根据JGJ 1—2014《装配式混凝土结构技术规程》中6.1.8条规定，受力复杂区域、核心筒区域宜采用现浇，设计基于综合因素考虑，楼梯间附近以及承受拉力的竖向构件均不建议采用预制。

造价方面，预制竖向构件与预制水平构件相比造价普遍较高。因此，进行预制竖向构件拆分设计时，减少拆分制构件的规格和数量，通过“少规格、多组合”的拆分方式提高模数化、标准化比例，减少针对不同类型构件进行深化设计导致工作量增加以及构件模具生产数量增加的情况，降低预制竖向构件的成本。

2.1.2 预制竖向构件深化设计关键技术

进行预制柱和预制剪力墙深化设计时，可将纵向配筋等面积置换为大直径钢筋[2]，JGJ 1—2014《装配式混凝土结构技术规程》要求替换钢筋的直径宜≥20 mm。该做法可减少灌浆套筒的数量，进而减少灌浆料的用量，在降低建造成本的同时降低施工难度。

2.2 预制水平构件设计关键技术

2.2.1 预制水平构件拆分设计关键技术

1）基于满足主体结构指标要求的预制水平构件拆分设计。预制水平构件的拆分范围受到预制竖向构件的影响。以GB/T 51129—2017《装配式建筑评价标准》中4.0装配率计算为例，若政策文件要求项目装配式等级评价为A级及以上，则预制竖向构件得分最低为20分，水平构件可不采用预制方式，即可满足评分表中主体结构部分的最低分值要求。若按政策文件要求项目装配式等级评价为满足最低50%的装配率要求，且竖向构件不采用预制时，则预制水平构件的比例需超过80%，才能满足评分表中主体结构部分的最低分值20分要求。

2）基于满足生产运输要求的预制水平构件拆分设计。预制水平构件的选取范围同样需考虑标准化和模数化设计，以简化设计和施工相关工作。预制板拆分设计，尚需考虑道路运输条件限制，具体需结合当地法律法规相关要求，建议预制叠合板宽度不超过2.7 m，长度不超过6 m。

2.2.2 预制水平构件深化设计关键技术

预制水平构件后浇连接节点的钢筋碰撞检查是装配式混凝土建筑设计及施工的重难点之一。钢筋碰撞会导致构件吊装不成功、吊装位置不准确等，严重影响施工效率及质量。因此，在装配式项目图纸深化设计阶段，应利用BIM技术进行构件施工模拟，排除构件吊装碰撞及构件预留钢筋碰撞等问题。

3 装配式混凝土主体结构施工关键技术

3.1 预制竖向构件连接施工关键技术

装配式竖向构件主要采用灌浆套筒连接、钢筋浆锚搭接连接技术。目前在预制剪力墙、预制柱等对主体结构安全性影响较大的预制构件连接中主要采用灌浆套筒连接技术。

3.1.1 技术原理

灌浆套筒连接是将预埋有灌浆套筒的预制构件安装在指定部位后，将预留钢筋插入灌浆套筒，灌入高强且微膨胀专用灌浆浆料，灌浆浆料硬化后产生的巨大的握裹力（环形的正应力）将灌浆套筒上下两端的钢筋连成一体。

3.1.2 技术特点

灌浆套筒连接技术最早应用于桥梁工程、发电塔工程等领域，在日本已广泛应用于不同结构类型的装配式建筑中，建筑高度最高达200多米。经过研究试验[3]和工程实践证明,灌浆套筒连接技术的安全性能可满足目前市场上绝大部分装配式建筑应用项目的要求。

3.2 预制水平构件连接施工关键技术

预制水平构件连接主要采用后浇混凝土连接技术[4]，包括预制板与预制梁的连接，预制梁和预制竖向构件的连接等。

3.2.1 技术原理

后浇混凝土连接技术是在预制构件吊装完成安装后，在预制构件搭接连接的部位后浇混凝土封闭连接的施工技术。后浇的混凝土需比预制构件混凝土强度等级高一级。

3.2.2 技术特点

目前，装配式建筑项目主要采用的后浇混凝土连接技术安全性能较好，符合学界主流认同的等同现浇原理，且该技术对连接部位精度要求较低，适用范围较大，施工速度较快，符合降低装配式建筑施工造价的需求。部分装配式建筑施工连接采用干式工法连接技术，但案例较少，尚有较大验证空间，如图1所示。

图1 后浇混凝土连接

4 装配式混凝土主体结构施工质量控制

4.1 预制竖向构件施工质量控制

预制竖向构件施工过程中难度最大，技术要求最高，结构安全性能要求最严格的环节是灌浆套筒连接施工。灌浆前需确保预制构件的灌浆套筒以及主体结构的竖向构件钢筋定位相对应，预留钢筋外露长度需满足要求。套筒灌浆前需根据项目情况编制专项施工方案，并对施工作业人员进行详细的施工流程及操作要点交底，保证施工工艺的正确性。

灌浆操作需保证每个灌浆套筒均注满灌浆料，需在套筒出浆孔流出圆柱状的灌浆料时，对套筒出浆孔进行封堵，施工全过程需进行影像记录。

灌浆套筒施工操作完成后，需要对连接部位进行检测，目前主流的检测方法有工业CT法、预埋传感器法、预埋钢丝拉拔法、便携X射线法、预成孔检测法和钻孔内窥镜法等[5]。需设计单位及施工单位协商采用1～2种方法检测成品质量。

4.2 预制水平构件施工质量控制

预制水平构件后浇连接施工，拼接位置由于构件尺寸精度及封模精度不足等原因，易出现拼接不严密或漏浆的问题，因此在预制构件生产环节需保证成品质量及尺寸，同时后浇连接节点浇筑前，需检查模板封堵情况，还需检查钢筋碰撞的问题，以保证施工质量。

5 结语

通过总结分析装配式混凝土主体结构构件拆分及深化设计要点、灌浆套筒连接及后浇混凝土连接施工关键技术，有效规避装配式项目实施过程中可能出现的不可逆转的质量问题。通过总结相关关键技术的质量控制措施，力求提升装配式建筑施工质量，降低建造造价，同时缩短施工工期，为国家大力发展装配式建筑事业增砖添瓦，也为同类型的装配式建筑项目提供参考建议。