房屋建筑装配式混凝土结构施工关键技术探析

◎章世林

引言

经济的快速发展促进了科技的进步，同时科技的进步也促进了我国市场经济的快速发展。传统的现浇施工技术已经不能适应社会发展的需要，越来越多的新技术、新工艺被应用到建筑施工项目中，装配式建筑施工技术就是其中之一。与传统的现浇施工工艺需要大量的人力物力，建筑材料复杂凌乱相比，装配式建筑只需要将工厂生产的构件提前运输到施工现场，最后像积木一样组装即可。一方面大大节省了人工成本，另一方面有效提高了施工效率，缩短了工期。在装配式建筑施工过程中，施工人员可以通过实时记录施工数据，对施工质量进行分析和评价，从而保证建筑施工安全。需要正视的是，虽然国际上有很多建设案例和详细的建设经验，但由于我国起步晚、发展慢，还存在一系列不容忽视的问题。因此，对这一施工技术的探索和研究将对我国建筑业的发展起到重要的推动作用。

一、装配式混凝土结构概述

传统建筑在人员配置和设备布置上有很大的限制，对环境空间、尺寸和布局都有很高的要求。但由于我国人口基数相对较大，城市化进程加快，可利用土地面积大幅减少，导致建筑密度和高度增加，也给建筑建设和管理带来很大困难。另外，很多建筑工程施工需要大量的大型机械设备，在施工现场预制钢筋和材料，会产生很大的建筑垃圾、噪音和粉尘污染，对周围人们的生活会产生非常不好的影响。然而，装配式建筑的应用在很大程度上解决了这些问题。可以将传统建筑施工的部分施工内容转移到工厂管理现场实施，从而有效简化建筑施工现象的工序，这种方式也大大提高了施工效率和质量。

二、预制混凝土建筑的特点

1.建筑工业生产。

建筑的工业化生产可以说是预制混凝土建筑最突出的重点。每个部件都可以由预制厂批量生产，避免了恶劣天气、恶劣环境等外部因素的影响。同时，工业化的生产模式也保证了产品质量的高稳定。在工业化生产过程中，为了精确控制温度和湿度，需要专业人员使用标准化的模板，并熟练操作，从而更好地保证构件质量，在一定程度上减少混凝土开裂、鼓包、渗水等建筑质量缺陷。检验合格后可快速运输至施工现场，接头处只需现场浇筑，有效缩短了工期。而且，装配式建筑的构件生产可以与现场施工同时进行，例如在基础和地基施工时，可以同时预制墙体、楼板等，只需将装配式建筑构件运到施工现场，通过少量的现场作业就可以组装好每一个构件。不仅有效避免了因恶劣天气等原因导致现场施工长时间停工造成的作业损失。此外，可以缩短施工时间，加快施工进度，尤其是在北方气候特别寒冷的地区。另一方面，在传统的手工建筑中，大部分构件都是现场浇筑，延长了工期，遇到恶劣天气时才能停止。最重要的是，虽然有专门的人员检查质量，但很难面面俱到，尤其是农村地区，更依赖于师傅的“工作经验”。不能否认实践中获得的经验很重要，但粗略计算存在太多不确定性，如房间大小、层高等，缺乏准确计算，在某些情况下会影响个人生活的舒适度。预制混凝土建筑与传统手工建筑由于构件的不同，由于城市人口的快速发展，高房价、住房困难已经成为一个社会问题，因此效率尤为重要。

2.良好的抗震性能。

抗震可能是广大市民最关心的问题。在大多数情况下，建筑需要能够抵抗8 级地震。在装配式节点中，合理的设计是关键，如预制柱间连接、梁柱连接、带地脚螺栓连接的梁板连接、端板焊接和套筒连接等，这样预制混凝土建筑的抗震性能就能与现浇建筑相当，甚至有些性能指标可以超过现浇混凝土建筑结构。如果想进一步提高整个结构的抗震性能，可以在预制装配式混凝土结构中布置减震装置，如设置相应的阻尼器或直接设置隔震层。

三、建筑装配混凝土结构施工技术的优点

1.抗震性能与保温性能强。

在施工过程中，只需要做好结构件的连接件和预制件。因此，建筑的整体性能会非常好，在一定程度上大大提高了建筑的抗震能力，保证了人们的生命安全。随着我国建筑技术的不断发展，其连接性能逐渐提高，抗震性能也越来越强，从而进一步提升了人们的居住舒适度。由于预制混凝土结构的整体强度，其保温效果优于我国传统砖砌体建筑。由于装配中使用了精心设计的材料，居民可以在使用过程中放心使用产品。

2.混凝土结构安装施工速度。

由于装配好的混凝土构件是预制构件，大部分已经在工厂完成或半完成。在现场施工中，板与板之间的连接只需根据图纸将组件放置在适当的位置即可完成。因此，建设速度大大提高了建设效率，缩短了建设周期，使中国建筑业发展到了一个新的水平。

3.节约资源。

在我国传统的混凝土浇筑现场，指挥人员必须及时下达指令，混凝土浇筑耗时长，环节多，容易出错。但与混凝土浇筑相关的因素也很多，当天气、气候和温度发生变化时，会直接影响混凝土浇筑的成功率。混凝土浇筑过程中，采用钢模板浇筑，但由于人为原因，钢模板在使用过程中会出现不同程度的磨损，从而增加了建筑行业的投资。施工队伍采用预制混凝土结构施工工艺，可有效减少模板使用，只需使用国内传统模板用量的65%，并可保证上下波动不超过5%。使用预制混凝土结构不仅可以减少所有的施工时间，还可以有效减少人为失误等外部因素，从而大大提高了我国建筑领域的混凝土浇筑技术。同时，采用预制混凝土结构施工可以有效减少施工队伍的投入，从而加快施工队伍的资金周转速度，这在一定程度上不仅给甲方带来了极大的便利。在采用预制混凝土结构施工的过程中，所使用的模板必须提前在相应的工厂进行订购和制作。在生产过程中，材料和工艺的使用会在一定程度上减少资金的损失。同时，通过合理设计，可以有效减少混凝土用量，从而有效降低施工过程中噪音对周边居民的影响，采用预制混凝土结构施工技术，可以有效减少施工过程中产生的废水量，有效保护我国的生态环境。因此，预制混凝土施工技术是我国一项新的绿色建筑技术。

四、装配式混凝土设计质量控制要点

1.设计质量决定工程质量。

装配式建筑是一项系统工程，设计必须充分考虑构件的制作、运输和吊装要求，结构和建筑设备的专业要求，以及建筑装饰的要求。设计的关键是组件的拆分，构件拆卸的质量直接关系到预制构件生产的质量、效率和成本，还会影响运输、吊装和现场施工的质量、效率和成本，影响外墙防水保温的功能要求，影响立面的构成和形式。因此，必须高度重视构件拆分设计。构件拆卸必须基于标准化、模块化、少规格、多组合的原则，以达到整体结构抗震性能的目标。

2.对结构质量有直接影响的是连接节点的设计。

包括墙板与墙板、墙板与楼板、楼板与阳台等接缝的界面处理。其结构和性能直接关系到装配式建筑的防水、防火、隔热、隔音等物理性能。因此，接头的接口设计非常重要，国家标准（JGJ1--2014）要求连接设计在性能上“相当于现浇”。

3.层压楼板。

目前装配式混凝土结构中，楼板主要采用叠合板。预制层和上部现浇混凝土层合二为一，共同工作。预制楼板主筋为组合楼板主筋，上部混凝土现浇楼板仅配负弯矩钢筋和结构钢筋。预制层作为现浇混凝土层的底模，不需要支撑现浇层的模板。预制层底面平整，板缝处理后可减少吊顶内抹灰层。该复合板具有现浇楼板整体性好、刚度高、抗裂性好、不增加钢筋用量、节约模板等优点。在监理过程中，复合楼板的施工控制主要在于预制层的吊装，以及预制层与竖向构件（剪力墙、柱）连接的施工质量监控。

4.预制混凝土墙板之间的连接。

预制混凝土墙板之间的连接是根据结构的整体抗震性能、使用性能、经济性、安装和施工的要求确定的。如果接头处竖向钢筋连接设计采用插入式预留孔灌浆钢筋搭接连接，为保证构件间水平缝隙灌浆和座浆的密实可靠，水平缝隙的高度必须明确，同时应考虑现场施工中方便的连接操作。如果预制混凝土剪力墙之间的水平钢筋连接在现浇连接区用螺栓焊接环筋连接，水平现浇连接区的宽度不应小于200 毫米。

5.运输和吊装。

预制构件运输和临时堆放时，钢支撑应根据预制构件的整体尺寸进行设计，支撑应有足够的刚度，以保证构件在运输和堆放过程中不变形。为防止部件在储存过程中受损，应在部件与钢支架的接触点设置枕木。吊装方案的编制应在吊装前完成。现场吊装时，应综合考虑预制构件的重量和吊装距离，选择吊车吊装设备。预制构件吊装需要专用吊具，一般吊点为预埋钩（环）、连接器等。钢丝绳应根据起吊部件的重量进行选择，起吊顺序应严格按照起吊方案进行。

6.调节和固定。

预制混凝土结构对各构件的安装精度要求较高，但传统现场法施工的主体结构与预制混凝土构件之间的连接，仅靠简单的焊接和螺栓固定，无法满足精度要求。吊装前，按要求清理调整连接部位，确保工作面的清洁；吊装预制构件时，需要精细调整预制构件的位置、水平和垂直度，以保证拼装构件的准确位置。如饰面砖墙板、复合保温外墙板等立面不抹灰的预制构件安装，在施工监理过程中应逐项控制。

7.连接结构要求。

在实践中，常用的连接结构可分为焊接、套筒灌浆和搭接。对于直接暴露在空气中的部件，要采取防火、防腐蚀等安全措施，注意使其持续到满族人的使用寿命。

（1）焊接连接。

焊接法是所有结构体系中最常用的方法，具有材料简单、连接稳定的特点。采用焊接连接时，除了严格控制、深入研究和精心选择焊接设备、工艺和方法外，还应深化对较大直径结构间钢筋焊接技术的研究和探讨。

（2）套筒灌浆连接。

各种研究结果表明，套筒注浆连接技术容易满足钢筋的连接强度。但需要注意的是，从国外进口的套管要进行适当改造，以适应国内钢筋的结构强度。首都北京部分公司的申请结果相当有效，其他地区可以借鉴。

施工时，先将连接筋插入套管内，然后灌满泥浆，静置两天。套筒材料的抗拉强度优于600Mpa，套筒之间的距离要足够大，连接筋和套筒的方位要布置好，保证误差在允许误差内。国内一些优秀单位对国外套筒及配套高强砂浆进行了专项试验研究，研究成果可供今后工程参考。

装配式建筑施工的关键工艺——套筒灌浆

五、建筑预制混凝土结构关键施工技术

1.NPC 技术系统。

NPC 施工技术主要用于竖向剪力墙和填充墙的全预制施工方法，也能有效实现水平板、梁等构件的叠合施工。相邻两部分可通过预留插筋自上而下连接，上部预留部分主要通过金属锚固管连接。此外，在水平位置，用混凝土连接，而在水平方向，构件之间的连接主要是通过竖向构件的预留插筋进入板、梁等结构的重叠位置，然后通过现浇带、钢锚接头和先重叠浇筑的方式实现竖向构件和水平构件之间的连接。

目前我国NPC 技术发展相对成熟，在水平和竖向结构中叠加、全预制，可以大大降低现浇梁的使用概率，装配率可达90%之多。但在实际施工过程中，由于一些原因，工程施工中还存在一些问题，灌浆质量无法得到很好的保证。因此，目前有必要不断优化创新NPC 技术，从根本上保证装配式建筑的安全稳定。

2.PC 施工技术。

PC 施工技术也是装配式混凝土结构施工技术中的一项关键施工技术，主要作用是有效地连接不同的材料，减少连接中的缝隙，使不同材料之间的连接更加紧密，提高整个建筑的牢固性和整体质量。对于预制混凝土结构施工中使用的预制构件，主要有空调板、楼梯等部分。PC 技术的应用相对安全，只需要拼接和构建不同的材料。但在具体施工过程中，需要有专业人员在场指导安装工作。PC 施工技术可以大大提高建筑的保温隔热性能，合理应用PC 施工技术，可以有效减少建筑的施工工序、混凝土浇筑和后续养护工序，同时提高施工效率和质量。

3.PCF 技术。

PCF 技术，即半预制混凝土结构技术，是将国外预制混凝土技术与国内设计要求相结合而形成的，主要解决房屋的剪力墙外墙和叠合楼板预制结构的浇筑问题。PCF 技术在处理外墙模板问题上有很好的效果，不需要在外围设置脚手架和模板，降低了模板成本的支出，在一定程度上节约了成本。然而，预应力碳纤维技术在设计中往往忽略了墙体的承载力和刚度，容易导致材料的浪费，同时也导致结构的偏差和失效。

六、装配式混凝土结构施工技术的优化对策

对于目前预制混凝土结构的施工技术，虽然与传统的施工方法相比有了很大的改进和提高，但在一定程度上仍有优化的空间。首先，可以有针对性地提高施工人员的技术水平。对于预制混凝土结构施工中关键技术的应用，需要提高施工人员的熟练程度，进一步缩短工期，降低生产成本。对于施工手段，不能停滞不前，要进行科学有效的创新，比如提高施工人员的技术水平。创新施工手段，在预制墙板施工过程中，注意提前搅拌施工材料，灌浆施工时控制温度，确保施工达到设计效果。

结束语

总之，装配式建筑技术的发展正得到越来越多的支持，应不断进行创新，使剪力墙体校正技术、预制梁（板）施工技术、预制柱底注浆技术和勾缝处理技术得以广泛应用，这些技术对提高建筑质量起到了重要作用。同时，建筑业也通过装配式混合混凝土结构得到了进一步发展。基于此，施工人员应大力将该技术应用于施工过程中，为我国建筑行业的发展带来新的活力，使该技术真正得到发展，成为未来我国的主要施工技术。预制混凝土结构技术能够得到广泛应用，是因为其在一定程度上满足了社会的需求，减少了混凝土对环境的污染和破坏，代表了建筑行业未来的发展方向。但该技术仍存在诸多不足，需要进一步研究分析，以促进我国建筑业健康可持续发展。