房屋建筑装配式混凝土结构的深化设计及关键施工技术分析

曹 磊 王 盛 王生彦 王鹏飞 马玉泉 李景林

（中建七局安装工程有限公司，河南 郑州 450000）

0 引言

在城市空间限制下，应用装配式房屋建筑结构能够有效提升现场工程的施工效率，也能够减少对周边产生环境污染问题。为了保证装配式房屋建筑工程施工质量，需要科学组织施工，正确运用施工技术，尤其是关键技术应用的规范性。基于此，本文结合实际工程案例，分析装配式混凝土结构的深化设计，对装配式房屋建筑建设中应用的施工技术进行分析，总结经验，对类似房屋建筑工程施工质量的提升提供借鉴。

1 工程概况

某房屋建筑工程为典型的装配式混凝土结构，包括地上19层和地下3层，以装配式框架和剪力墙结构为主，6层以下为现浇混凝土，6层为转换层，7层及以上主要应用装配式施工工艺。该工程总建筑面积约44036m2，总高度为78.65m，主要用作办公大楼。基于工程的建设要求，建筑物的北面与南面阳台板主要以奇偶层的形式凹凸错开，立面则主要选择玻璃幕墙。

为保证装配式混凝土结构的施工效果，该工程在实际施工中应用的预制构件种类较多，不仅对于施工工艺技术的应用水平要求较高，在现场进行各专业调度的过程中也容易产生矛盾[1]。例如，在预制构件数量较多、构件起吊高度和重量均比较大的情况下，进行构件吊装施工的风险也比较高。

2 预制构件的深化设计

预制构件的应用是装配式建筑结构施工的主要特点之一，为保证预制构件在现场的施工效果，需要在设计阶段确保预制构件的尺寸以及体积、重量大小符合相关施工内容的标准要求[2]。

基于此，该工程重点针对实际施工中应用的预制梁以及预制叠合楼板等构件进行计算。

对于预制梁的计算，该工程在严格遵循混凝土结构现行设计标准规范要求的前提下，以预制叠合梁为主要类型，首先应用以下公式对预制叠合梁的承载力进行计算：

式中：

Acl——预制叠合梁界面后浇混凝土叠合层的截面面积；

fc——预制构件混凝土轴心抗压强度的设计值；

fy——垂直穿过结合面钢筋的抗拉强度设计值；

Ak——每一键槽根部截面面积的总和；

Asd——垂直穿过结合面全部钢筋的截面面积。

在基于相应的标准要求选择合适的预制叠合梁后，设计叠合梁的对接结构形式（见图1所示）。

图1 预制叠合梁的对接结构

对于预制叠合楼板的深化设计，考虑工程的实际建设要求，需要着重进行常规预制叠合楼板以及无支撑预制叠合楼板的设计。

（1）对于常规预制叠合楼板的设计，以单向板或双向板为主，在预制板应用分离式接缝以及长边与短边比值超过3的四边支承板的情况下，按照单向板进行设计；对于长宽比不超过3的四边支承叠合板按照双向板进行设计。在考虑预制板和现浇板连接强度要求的情况下，要求设计的叠合板两部分在工作中能够保证协同性[3]。因而该工程选择设置钢筋桁架的方式，结合构造钢筋的要求来对钢筋直径和保护层进行设计。

（2）对于无支撑预制叠合楼板的设计，将新的叠合楼板设置为厚度75mm，跨度1830mm的15KT72板，以三跨的方向次梁为主，通过对深化后的预制叠合板承载力和抗裂情况的验算，结合表1中的相应参数，可以计算得到无支撑预制叠合楼板的荷载力大小。

表1 构件尺寸与材料性能参数情况

以预制板自重产生剪力大小和预制板自重产生弯矩为例，对于这类荷载内力情况的计算，应基于以下公式：

式中：

gk——预制叠合板等效自重；

B——预制板宽度。

将相应数值带入到以上公式中，可以得到预制板自重产生剪力大小为0.765kN，自重产生弯矩大小为0.293kN·m。

在完成荷载内力、荷载组合以及承载力验算等步骤之后，就可以确定应用的无支撑叠合楼板符合工程项目的建设要求。

3 装配式混凝土结构关键施工技术的应用

结合工程的实际施工情况，探讨装配式混凝土结构中应用的关键施工技术，以此来发挥施工技术的作用价值，提升工程建设的质量效果。

3.1 预制构件的施工准备

3.1.1 现场准备

在现场准备工作方面，需要对工程施工应用的混凝土进行硬化处理，保证现场的施工道路、排水沟等方面的情况符合后续的构件安装环境条件[4]。同时也需要明确装配置预制构件施工技术小组的人员安排和责任分配情况，逐级做好技术交底和沟通工作。对于装配式混凝土建筑结构的施工，在明确应用的各类预制构件能够符合相应的标准之后，进行预制构件的安装施工。

3.1.2 施工测量

对于预制构件的安装施工，需要在进行各层轴线的放样之前，对施工现场的平面控制点位置进行复核，然后应用全站仪来达到轴线放样的要求。在确保复核的结果符合相应的规范要求之后，可以沿建筑物四周布置水平控制网点；在结合平面轴线确定构件位置进行放样之后，可以基于环向布置的水平控制网点来确定构件的标高。

3.2 预制件的安装施工

3.2.1 预制柱安装

在预制件的安装施工方面，首先进行预制柱的安装。以确保预制柱定位准确性为主要目的，需要固定好柱顶的预留钢筋。该工程中选择的柱顶预留钢筋长度为1m，主要以定位套筒和定位铁板的方式来达到固定预留钢筋的目的，按照引点放线、放格网箍、放定位套筒、复核钢筋位置以及固定定位铁板的顺序进行固定。在吊装预制梁板之后，需要从柱底楼面放线孔引线到柱顶楼面的位置，再确定各柱的参照边线。

对于预制柱的吊运，该工程考虑以往常见的预制柱翻身方法存在的局限性，选择通过放置两处木枋的方式，让预制柱在站立前能够让底部与两处木枋接触，以此来达到消除预制柱翻身过程中存在的晃动情况。在实际施工时，在木枋上铺一层厚的橡胶垫，以此来加强对柱底混凝土的保护。

对于预制柱垂直度的调整，该工程以设计可伸缩调节的钢管斜支撑的方式来确保预制柱垂直度的精确性和稳定性。钢管斜支撑主要由可以单独拆除的两端螺杆加底座以及中间钢管组成。当工程中应用的预制柱高度较高时，可以在地面提前将螺杆和底座锁在预制柱上，在完成吊装作业后再将其与其余部分连接起来。这样能够有效节约吊装时间。

预制柱斜支撑（设计参数见表2所示）可以直接在预制柱上预留套筒，在安装钢管斜支撑之后再将螺栓与预制柱和楼板固定。在这一过程中，确保各部分材料的尺寸和规格大小，对保证混凝土浇筑的质量具有重要作用。

表2 预制柱斜支撑设计参数

对于预制柱的套筒灌浆，应按照柱底封模、拌制砂浆和材料检测、注浆、出浆口塞橡胶塞、排气孔出浆确认的步骤进行施工。该工程尝试应用了一种新的柱底封模形式，在应用座浆料封模后，沿着柱底装角铁封模并固定，让角铁内侧粘贴的橡皮胶能够紧贴地面和柱边，用螺栓将相邻的角铁固定。这样既能够发挥以往的座浆料封模和木模板封模方法的优势，也能够保证良好的灌浆效果。

3.2.2 预制叠合板安装

在预制叠合板的安装部分，该工程主要遵循搭设支撑架、确认预制方向和编号、起吊安装、确认梁上位置和板片接缝间隙、松钩起钩、板片接缝塞泡沫填充砂浆的顺序进行施工。

在安装预制叠合板的过程中，需要应用8mm的泡棉条，在完成吊装作业后对叠合板的接缝位置进行填塞，然后应用高强砂浆进行填充。在完成叠合板的安装之后，需要将附加钢筋按照相应的设计图纸放置之后，做好水电管线的埋设，在最后环节对混凝土进行浇筑。

3.2.3 预制楼梯的安装施工

在装配式混凝土结构施工中，还需要考虑预制楼梯对于工程项目的施工影响。对于预制楼梯的安装施工，需要按照测量放线、构件进场检查、支架搭设与安装、固定支架以及架设安全栏杆的顺序开展工作。在确定施工现场三维空间方向的设计值大小之后，确保复核控制线结果的准确性。考虑到预制楼梯的体积较大，对其进行吊装施工，需要应用型钢制造的扁担梁来作为吊装的辅助工具，避免受力不均影响预制楼梯的吊运稳定性。

在整个吊运过程中，应保证上下高差相符，让楼梯顶面与地面处于平行的状态，在完成楼梯测量复核之后，调节支撑立杆并固定接头，在完成螺栓连接之后，就可以进行混凝土的浇筑封装作业。

在完成预制楼梯的安装之后，还应以加设临时栏杆的方式，确保楼梯的质量能够达到相应的安全防护标准。在整个施工安装的过程中，应将楼梯边线的误差控制在3mm以内，按照吊垂线进行施工。

3.2.4 预制安装施工的注意事项

在进行房屋建筑混凝土结构的施工时，应重点关注以下问题：

（1）对于预制构件类型和施工吊装方式的选择，应着重考虑建造成本对于工程经济效益的影响，结合当前我国装配式建筑施工建设的经验，尽可能选择经济性的构件产品。

（2）在进行装配式施工中还应考虑工程整体的环境效益。着重从资源节约、能源节约、垃圾减排等方面来提升工程项目的综合质量效果。

3.3 自平衡吊架钢丝绳受力验算

考虑应用自平衡吊架来让吊架的各个部件之间能够实现协同工作。为确保自平衡吊架的应用效果，需要结合自平衡架的材料和材质进行受力验算。基于以下公式，可以计算得到钢丝绳这一自平衡架最为薄弱部位的破断拉力大小：

式中：

KI——钢丝绳的最小破断拉力系数，在实际验算中取值0.356；

D——钢丝绳的公称直径，mm；

R0——钢丝绳的公称抗拉强度，MPa，在实际验算中取值1770MPa。

对于钢丝绳容许拉力的计算，主要应用以下公式：

式中：

α——折减系数；

k——安全系数。

将相应的计算数值带入到以上公式中，可以得到平均每个吊点的承受力大小，在将承受力大小与钢丝绳的容许压力大小进行比较之后，可以确定应用的自平衡吊架是否符合实际的吊装作业需求。

4 结束语

综上所述，应用装配式混凝土结构的关键施工技术，应以房屋建筑工程的实际情况和建设要求为前提，以保障工程建设的质量效果为主要目标。结合装配式房屋建筑的建设经验，深化设计以及预制构件的安装施工技术对房屋建筑混凝土结构的稳定性和工程整体的质量会产生重要的影响。在实际施工中需要严格遵循相应的技术应用规范，基于现场情况来实现对各类施工内容的有效安排。