建筑装配式混凝土结构设计与建造技术应用分析

2022-07-02赵修超

中国建筑金属结构 2022年6期

赵修超

0 引言

由于混凝土装配式住宅建筑在施工当中，其梁柱、阶梯、阳台板、盖板等主体结构均在工厂当中完成加工制作过程，因此，整个施工过程不会给自然生态环境造成污染，这不仅与国家提倡的节能降耗、绿色环保理念相得益彰，并且，也给施工企业创造了更多的经济效益与社会效益。从成功的施工案例可以看出，混凝土装配式建筑必将成为建筑市场的未来发展趋势。

1 混凝土装配式住宅建筑概述

与传统的钢筋混凝土住宅建筑相比，装配式建筑最为显著的特点是建筑的主体结构被分解成为独立的结构型式，然后通过预设设计好的规格尺寸，在工厂当中完成独立结构型式的制作与加工过程，最后再采取现场装配的方式来完成建筑主体结构的建造任务。目前，在混凝土装配建筑工程领域，比较常见的两种施工类型包括全装配模式与部分装配模式，全装配模式主要适用于对防震要求相对较低的建筑物，这一类建筑以低层建筑为主。而部分装配模式，则适用于所有建筑结构。但是，根据不同的抗震设防烈度，房屋的最大适用高度也有所不同，如表1 所示。

表1 混凝土装配式住宅建筑的最大适用高度

2 混凝土装配式住宅建筑工程施工技术的优势

2.1 节材环保

与传统的钢筋混凝土住宅建筑相比，装配式住宅建筑工程具有节约材料、节省人力资源、减少对自然生态环境的污染等特点。（1）在材料节约方面，钢筋混凝土建筑需要使用大量的钢筋材料与混凝土材料，并且在施工过程中，如果不能有效控制使用量，则会造成材料浪费现象。而装配式建筑，其主体结构多在工厂内完成，无需在现场进行施工作业，技术人员只需要根据设计图纸，对材料资源进行合理配置，这一过程将节省大量的钢筋与混凝土材料。（2）在节省人力资源方面，装配式住宅建筑的主体结构施工主要以构件的组装和配置为主，仅仅这一道施工工序便可以节省大量的人力资源。（3）在保护自然生态环境方面，由于装配式建筑主体结构的各种构件全部在工厂内完成，而在制作和加工构件过程中，无须现场作业，这就使废水、废渣的排放量大幅降低，进而使当地的自然生态环境免受污染。由此可以看出，混凝土装配式住宅建筑的施工技术恰恰与绿色施工理念相吻合。

2.2 节省成本

众所周知，住宅建筑不仅耗时长，而且投资成本高，尤其在近几年，城市高层建筑的数量与日俱增，建设单位所投入的资金量也越来越大。而对于施工企业来说，人工成本、材料成本、设备成本也不断增加。但是，混凝土装配建筑的出现则弥补了这一缺憾。（1）在施工单位进驻施工现场之前，建筑物盖板、梁柱、隔断等构件已经在工厂内加工完毕，这就节省了大量的人力资源成本。（2）当楼体的各个构件运至施工现场以后，施工单位只需要按照设计图纸要求进行组装作业，这就大幅缩减了工期，而由此产生的时间成本也大幅减少。（3）在设计阶段，设计人员已经事先精准计算出了材料用量，这就最大限度地避免了材料浪费现象的发生，因此，节省了大量的材料成本。由此可以看出，与传统的施工模式相比，混凝土装配式住宅建筑具有较好的经济性，能够给建设单位与施工单位节省大量的投入资金。

2.3 保障质量

质量是施工企业的生存之本，但是，如果采用传统的施工工艺，在施工过程中，受到材料质量、机械设备、施工技术、人为失误等因素的影响，常常出现质量缺陷和问题，导致工程整体质量大打折扣。而应用混凝土装配式施工技术以后，住宅建筑构件都在工厂内完成预制，在预制过程中，如果发现某一构件存在质量问题，可以随时予以纠正，大大降低了质量缺陷出现的概率。同时，设计人员也可以根据用户的个性化需求，对建筑构件的外观、功能进行改进和完善，使得建筑物的整体质量能够同时满足行业标准要求与用户的个性化需求。另外，近年来，随着信息技术的迅猛发展，一些先进的信息技术在混凝土装配式住宅建筑中被广泛使用，比如BIM 技术、大数据技术、人工智能技术，利用这些技术能够大幅降低人为失误的概率，进而提高了建筑物的设计精度，并且也使机械自动化水平得到显著提升，这就给住宅建筑质量提供了强大的技术支撑。

3 混凝土装配式住宅建筑工程施工技术要点

3.1 施工准备与构件堆放

在施工任务开始之前，施工单位首先需要编制一套科学系统的专项施工方案，在方案当中，应当明确以下几项内容：建筑构件的运输方式、存放地点、保管注意事项、吊装工序、构件安装工序等，为了确保安装质量，在进入正式安装工序前，技术人员可以指导现场施工人员对一些具有代表性的构件进行试安装，并根据安装过程中出现的问题，对施工方案内容进行改进和调整。其次，由于装配式建筑的施工技术具有较强的专业性，因此，在进驻施工现场之前，总工程师或者技术人员应当做好事前技术交底工作，并对施工现场所需的起重设备、施工机具等设施的使用状态进行检查。最后，在运输建筑构件时，应当保证混凝土强度值始终保持在设计强度值的75%以上，并由施工单位的专业技术人员负责编制构件的运输线路计划、运输过程中的具体要求、码放支垫的选择以及成品保护措施，同时，需要避免超高、超限情况的发生。在构件堆放过程中，应当保证堆放场地清洁干燥，并对排水设施的使用状态进行检查。为了加快安装施工进度，在堆放构件时，可以按照构件的品类、规格、对应部位、吊装顺序、检验状态进行有序堆放，并在每一组构件的底部铺设垫块，以防止构件受潮或者受损。

3.2 住宅建筑预制构件吊装

3.2.1 墙板起吊与安装

墙板吊装的工艺流程是清理基层、测量放线、校正外露连接钢筋、安装垫片调整标高、墙板起吊、安装临时支撑、调整水平度与垂直度。在吊装工序开始之前，施工人员需要对安装接头的接触面进行清理，保证安装部位无灰尘、无废渣、无污垢。如果接触面干燥，则可以采取喷水润湿的方法进行处理，为了防止钢筋锈蚀，喷水时应当避开钢筋的连接端头。清理工作结束后，测量人员应当结合设计图纸要求，放出外墙定位线与控制线，并保证放线误差在允许误差范围内。如果发现外露钢筋发生倾斜，需要及时进行校正，以保证预制墙板能够精准就位。接下来，施工人员应当利用垫片对外墙预制构件进行找平，使混凝土浇筑完成后的轴线与平整度能够满足设计标准要求，一般情况下，采用的找平垫片的尺寸为30mm×2mm，放置位置应当位于构件端水平总尺寸的1/6 处以及构件中部。为了防止浇筑混凝土过程中出现外溢的情况，可以利用宽度为40mm 的弹性XPE 条与专用胶对缝隙进行粘贴，粘贴条的厚度应当大于墙下缝高。在吊装阶段，起重机的起吊的位置应当距离地面500mm，当确认吊钩与吊环不存在质量问题以后，方可对墙板构件进行吊装作业，起吊过程应当遵循“匀速缓慢”的原则，并做好墙板边缘的保护措施，防止缺角断棱现象的发生。当墙板距离楼面500mm 左右时，应当立即停止降落，并用现场施工人员负责对钢筋套筒的准确位置予以确定，然后将墙板缓慢下落至垫片上面，当对孔工序完成后，可以利用线坠及卷尺等工具对墙板安装的垂直度进行测定，确认无误后方可继续下落，垂直度最大偏差不得超过5m，轴线位置应当保持在8mm 以内。当墙板固定以后，可以利用螺母将墙板与斜撑连接在一起，连接道数至少为4 道，最后可以利用短钢管斜撑调节杆对墙板的水平度与垂直度进行调节，以确保墙板的安装质量与设计标准相符。混凝土装配式住宅建筑预制构件允许偏差如表2 所示。

表2 建筑预制构件允许偏差值

3.2.2 外墙板模板起吊与安装

在起吊之前，首先进行钢筋绑扎施工，确定竖向钢筋的准确位置，然后对箍筋位置及间距进行调整和校正，并保证外挂墙板与钢筋不发生碰撞。接下来，在外墙板模板的底部分别放置钢垫片，以调整模板标高，再利用密封材料对保温板的位置进行密封处理，以防止产生漏浆现象。起吊时，由于外挂墙板模板表面积较大，为了保证安装质量，应当采取两点起吊的方式，起吊钢丝绳与水平夹角应当在60°以上。当模板与地面间的距离达到500mm 时，施工人员应当检查吊挂装置是否受损，检验合格后，将模板缓慢移动至安装作业面。在模板下降过程中，当与底部垫片间的距离达到20mm 时，应当利用人工辅助推动的方法，将模板就位，并对模板的水平度与垂直度进行检测，这时，施工人员可以利用三角形的木楔对模板进行加固处理。在浇筑混凝土时，外挂墙板模板与墙体、顶板应当同步浇筑，当顶板支撑符合拆除条件后，方可将其拆除。需要注意的是，在浇筑混凝土时应当遵循“分层浇筑”的原则，并利用振捣棒将混凝土振捣均匀，确保混凝土密实度满足标准要求。

3.2.3 外挂板起吊与安装

在混凝土浇筑工序结束后，技术人员需要对预埋件的位置进行复核校正，然后利用水准仪等测量装置对螺栓顶标高进行测量，当预埋件的位置确认无误后，应当在预埋件上面焊接L200mm×180mm×20mm 的角钢，角钢立面长圆孔的规格为22mm×75mm，设置长圆孔的目的主要是为了调节外挂板的左右位置。当外挂板吊装就位后，应当利用螺栓将角钢与外挂板连接成为一个整体，并对加固效果进行检验。当上层混凝土浇筑完结，应当检查各预埋件的埋置位置是否准确，确认无误后方可进入下一道工序。

3.2.4 楼梯起吊与安装

在楼梯起吊之前，首先需要放出横纵位置的控制线，然后利用厚度为20mm 的M15 水泥砂浆对梯梁水平面进行找平压光处理，需要注意的是，处理过程所使用的水泥砂浆强度应当满足设计标准要求。与此同时，由于预制楼梯在存放过程中极易受到污染，因此，吊装前，应对楼梯外面进行清理，并在下梯梁的位置铺设两层塑料薄膜，然后在薄膜上方安装厚度为50mm 的聚苯板条。安装时应当遵循“由上至向下”顺序，当楼梯起吊高度达到500mm 时，应当利用人工调节的方法，对楼梯的位置进行调整，以确保楼梯板与梯梁能够精准就位。在楼梯就位以后，应检查楼梯的标高，确认标高符合设计标准后，方可脱钩，最后进行灌浆施工。

3.2.5 灌浆套筒连接

灌浆套筒的长度不得小于8 倍钢筋直径，预制端不得小于10mm，铸造灌浆套筒的壁厚应当在4mm 以上。对于半灌浆套筒螺纹端以及灌浆端的连接位置，其通孔直径不宜过大，一般情况下，两者之间的直径差值应当在2mm 以上，通孔长度应在3mm以上，而灌浆套筒的安装尺寸偏差应当保证在允许偏差范围内。

3.2.6 防水施工与成品保护

在防水施工开始之前，外墙管道、预埋件应当事前安装完毕，然后才可以进入防水工序，在对外墙板进行防水施工时，应当在吊装外墙板之前，利用止水条对外墙板侧进行粘贴作业，为了保证防水效果，在粘贴防水条之前应对混凝土表面的灰尘、污垢进行清理，同时，止水条与外墙板应当压实，避免出现缝隙。在对预制外墙板连接接缝进行防水处理时，应当利用密封防水胶对外墙板外侧的水平与竖直接缝进行封堵，同时避免出现漏堵的现象。防水施工结束后，可以利用喷水或者淋水试验，来验证防水效果。另外，当建筑构件安装完毕，施工人员应当及时清理构件表面的砂浆、杂质与污垢，并利用槽型木框对预制的门、窗等构件进行保护，对于预埋件、水电设施应当采取贴膜的方式予以保护，在后浇混凝土强度值未达到1.2Mpa 之前，施工人员及外来人员不得随意踩踏模板及支撑，以确保混凝土外立面的美观度不受影响。