房屋建筑装配式混凝土结构技术应用与研究

王志新

(山西万国商业广场开发有限公司，山西 太原 030000)

伴随着经济的发展、技术的进步，房地产行业也在不断的改变。目前，我国房屋建筑的总体结构与体系正向大跨度方向发展，而装配式混凝土结构正是研究的重点。在房屋建筑建设中，装配式混凝土结构具有低成本、高效率等优点，与国家倡导的可持续发展战略相一致。这一方法已得到了许多施工单位的重视和使用。然而，在实际的施工建设过程中，许多施工单位对该技术的关键技术和要点还存在着一些偏差，从而对房屋建筑的质量、成本和效率产生了不同程度的影响。因此，开展装配式混凝土结构技术在房屋建筑中的应用研究十分必要。

1 装配式混凝土结构技术的简述

装配式混凝土结构技术指的是利用装配式建筑原理和安装技术，进行建设的房屋结构。在工程设计与施工过程中，必须按照施工要求进行合理的预制。装配式施工是一种能够有效提高工程进度的新型施工技术，装配式建筑构件均由工厂生产，在生产过程中可建立一个通用构件，之后再进行个性化定制，能节省大量时间，该方法还可以防止由于不满足设计要求而进行返工，从而大大提高了生产效率。由于装配结构中的大多数部件已实现了标准化，所以在结构设计及其它节点方面也比较简单。至于构件的一致性，则比较容易判断，构件的制造则交由专业制造商来完成。当规模扩大时，构件的质量将会得到改善。在施工过程中，由于耗能较大，施工过程中会排放大量的污水和废气，对周边环境造成一定的污染。为此，要对工程进行集中管理，以最大限度地降低资源的浪费。对我国建筑业来说，发展装配式建筑，是改变建筑业现状、实现高质量发展的重大契机[1]。

2 当前我国装配式建筑的分类

2.1 砌块建筑

采用预制块材建造的结构，适用面较窄，可通过适当增加水泥强度或钢筋配置率，使其层数增多。砌块根据其体积大小可以分为小砖、中砖、大砖三种，其功能各有不同。小块可以用人力来搬运，但是所需劳动力较多；对于中型砌块，可以灵活地使用起重机等设备，以提高工作效率，减少建设时间[2]。随着预制墙板工艺的发展，以及其本身存在的不足，大型砌块正逐步被淘汰。砌体结构中，砌块间的连接是关键，以水泥砂浆连接为主，既节约能源，又能满足施工要求。

2.2 板材建筑

板材建筑由大量的内外叶片墙板、楼板和屋面板组成，其特点是重量轻、整体性好、抗震性能好。在对建筑物内部的设备管道进行综合设计时，要最大限度地减小平面相交，并进行集中布置，以适应维修和替换需求[3]。对于防水，在实施防水工程之前，必须处理板缝中的孔洞，并对孔洞进行充填，确保表面平整。

2.3 盒式建筑

盒式建筑类似于盒子一样的建筑，每栋房屋都由不同的箱体组成。因为箱子内部的装饰不同，所以组装起来的难度也存在差异。有些箱内装饰预制时已经完成，只需要装配后接通电源即可。根据盒式建筑的承载力不同，可将盒式建筑分为全箱、板箱、芯箱和骨架箱等。

2.4 骨架板材建筑

骨架板由骨架与板材组成，有梁柱、板柱两种形式，承载方式是室内墙面一般都是不受力的墙面，室内的开间也没有任何的限制。RC框架是指在整体或局部的剪力墙上，由具有一定刚度的预制构件构成。在薄板框架结构体系中，节点的连接更为重要，对于不同的结合点，要根据实际情况来选择[4]。

2.5 升板和升层建筑

框架承载式结构系统由于施工条件和施工方法的不同，常形成多层板状结构。该施工方法是将各楼层的楼面、顶板重复浇筑，并架设预制的钢筋混凝土柱，以此柱作为导杆，利用置于柱上的液压千斤顶，将楼面及顶板抬升到指定高度，并加以固定。在这种情况下，可选形式有现浇和预制两种，应根据具体的施工情况，选取最优的方案。因为大部分的升板工程都是在地上完成的，并且为了确保安全，降低了竖向运输和高空作业。因此，在前期的工作中要耗费很大的精力。但在今后的工作中，主要是通过搭设模板和脚手架，减少工程占地，节约大量的人力、物力和财力。板式建筑的特点决定了其楼层多为无梁式，在楼面与立柱间留有预留孔道，采用与叠合板类似的整体浇筑方式。升板结构的特点是柱间距较大，楼面承重能力较强，因此主要应用在大型的建筑物中，比如大型的购物中心。升层建筑通常是先完成下层建筑物的表面，然后再将其抬升，从而极大地提高了施工速度，缩短了施工时间。

3 房屋建筑装配式混凝土结构技术的应用优势

3.1 有效缩短工期

相对于传统的钢筋混凝土结构，装配式混凝土结构是一种规模化的建筑。在制造过程中，完全采用智能化、机械化、自动化模式，提高生产效率。同时，采用工厂化生产模式，不受外界天气条件的影响，在任何天气条件下都不会影响到构件的生产[5]。当装配式混凝土结构生产完毕后，将其运输到施工现场的时候，并不需要在现场进行加工作业，从而提高现场施工效率，有效地缩短了整个工程进度。

3.2 保障建筑施工整体质量

传统的混凝土结构在施工过程中易受气候或其他因素的影响，从而引起结构的整体质量问题。在工厂的工作环境下，混凝土的生产不受任何外界因素的影响，能够保证混凝土的质量符合标准。在工厂生产混凝土结构的过程中，按照目前的技术来看，最常见的就是离心成型、挤压成型、干硬性混凝土、高频振捣等工艺。在结构生产后的养护阶段，主要采用蒸汽养护模式。采用全自动化技术对温度进行自动控制以及温度保持、降温等技术。养护期间采用的湿度也较为充足，可以提高养护的质量，从而保证混凝土的耐久性、强度、抗冻性都有明显的提高。该施工工艺实现了建筑结构一体化，降低了施工过程中的质量隐患[6]。

3.3 减少成本投入

装配式建筑结构体现出较大经济利益，建筑表面整体平整、光洁，不需要进行抹灰层和找平层施工工序，降低对建筑材料的消耗，特别是对木材的消耗更是大大减少。随着施工生产技术的不断提高，施工模式逐渐向标准化、科学化、自动化方向发展，施工过程的智能化程度也在不断提高，采用大型自动化流水作业，可节省大量的人工操作程序，直接减少人工成本的投入[7]。此外，装配式混凝土结构的经济效益不仅仅体现在施工工艺方面，在施工流程上也有具体体现。因为预制结构在施工完成之后，并不需要对其进行长时间的养护和整改，所以可以有效地加快施工速度，减少养护和修整的额外费用支出。构建底膜可以实现循环利用，从而起到节能环保效果，方便在施工期间对资源、材料严格控制，提高建筑经济效益。

3.4 体现节能环保理念

装配式混凝土结构多采用PC材料，在施工过程中减少了建筑废弃物的产生。在施工过程中，混凝土的养护不需要用水来冲刷，从而降低了各类污水的排放量。该技术不需要在施工现场对混凝土实施振捣作业，减少在施工现场对钢筋以及模板等切割作业，现场不需要支拆模板作业，降低施工期间产生的噪声污染。在施工过程中，施工现场环境得到较好保护，墙壁也不需要粉刷，灰尘和涂料的飞溅也会大大减少。在装配式建筑工程的施工过程中，可以降低噪音、粉尘、垃圾等污染因素，与我国当今的绿色节能环保建筑理念完全一致。

4 房屋建筑装配式混凝土结构技术的应用要点

4.1 构件的运输与堆放

预制构件从工厂开始加工，严格按要求的尺寸、规格制造，再从工厂运至施工现场，这一过程对预制构件的搬运、存放要求极高。在施工时，要根据构件的特点，制定出合理的运输路线，选择合适的运输工具，并对存放地点做出明确的要求[8]。预制件的存放地点必须有平整的地面、良好的排水和便于搬运的场地。同时，还应做好相应的保护措施，防止因碰撞而引起的损坏。在施工现场，一定要选择良好的位置和堆放方式，并要做好各项质量的保障工作。底部及各层之间应加垫片，以保证上下相对平直，并保证预制构件符合特殊的安装要求。在组装过程中，要注意把预制件做好标记，以免在多次搬运过程中对结构造成损坏。正确的搬运和存储预制构件，可以有效的加快施工进度，保证施工的顺利进行。

4.2 装配式混凝土结构吊装

首先，找出待吊的吊盘，根据吊盘的尺寸和重量，选用合适的钢绳，把吊钩和吊盘连接在一起。在利用钢索提升构件时，要考虑到钢索受力的均匀性，以及施工中的平衡问题。吊杆与的水平夹角不能低于45°，且以60°以上为佳。吊装时，吊装部位要稳定，不得有大幅度的摇晃，或在吊装过程中不得过久。其次，把各个部分从挂车上抬起，提升到离地1m的高度，然后停1min，检查使用的钢索是否一致，各个部分的位置是否平整，卡扣有没有松脱，不允许在各部件周围3m范围内移动。吊装时应根据吊装路线，在各部件周围划出防止跌落的隔离带。最后，根据“慢起、快升、缓降”的原则，将构件放置在适当的位置[9]。对承重板接点进行检查，保证每根承重钢筋的受力均匀，使承重板接点高差不大于3mm。拼装构件时，把短端插入梁/剪力墙内15mm，按设计图把长端和梁板拼好。

4.3 预制构件结合面处理技术

当前，预制混凝土构件的表面粗糙度主要有裸面、拉毛、印花、凿毛等，各有优缺点。其中，处理主要针对预制墙板，侧面、底面和顶面进行粗化处理，以露骨料处理为主。组装构件时应注意以下三点：1)黏结面应为粗糙面，应及时清除预制体表面的松散石块、浮浆及松软的水泥层，并向黏结面喷洒水，使黏结面保持湿润，但不能有水渍；2)柱与墙间水平施工缝处砌体厚度不得大于30mm，砌体采用与混凝土相同的浆料；3)接缝处应有暴露出来的粗糙度和凹凸度，不能以浅压痕和花纹代替粗糙度[10]。

4.4 预制构件临时固定技术

预制构件的临时加固措施是控制的重点，临时加固应按施工计划书中的要求进行检查。按安装、使用和拆卸等条件，对其承载力、刚度和整体稳定性能进行分析。在装配预制板的过程中，有三个要点要注意：1)预成形件的安装要按水平点、轴线进行定位，对已装好的构件要立即进行临时补强[11]。在校准、定位和临时紧固措施完成之后，预制构件才可以从吊架上拆卸下来。临时紧固件可以在装配后满足下一阶段的承载力要求后拆除；2)预制柱或墙板上的斜撑，其支撑点距离板底不宜小于柱、板高的 2/3 且不应小于柱、板高的 1/2。预制件应设有两个或更多的临时支座，并用这些支座调整其位置和垂直度；3)对于临时支护结构，其稳定性要求为2以上。在预制构件中，用于临时支撑的预制构件，其结构安全系数为3。对预制构件进行临时加固时，不仅要求其具有一定的承载力，而且要求其具有一定的刚度。

4.5 预制墙板安装施工要点

注浆时，按照工程要求，将浆液搅拌均匀，然后加入水。重复搅拌，确保泥浆均匀，然后排气。搅拌的时间尽量控制在15min内，并且要保证搅拌过程中不能直接暴露在阳光下，这样才能保证搅拌的效果。做好注浆作业，控制浆液体积，确保浆液充分，防止浆液外溢。注浆时，选用的钢筋要符合工程要求，直径要控制在12～40mm之间。注浆前必须对施工现场的气温条件有充分的了解，并做好温度控制。在冬季进行灌浆时，也要注意保温。注浆结束后，通过与预计注浆量的对比，确定具体的注浆量。在30℃以上时，必须加入冷水搅拌。实际应用中，采用压浆法注浆，将灌浆套管向下排孔注浆，如有漏浆，可拔出注浆管封堵。灌浆结束后，应及时保养，工作环境温度一般为5～30℃，超过此温度应采取适当措施。注浆工作结束后，24h内不得进行振动，并对注浆材料的抗拉强度进行检验，抗拉强度达到35MPa后，方可进行后续工程应用[12]。施工人员必须熟悉PC板的施工工艺，严格按照设计图纸进行施工。PC板通过安装在顶部的吊钩吊起，以保证板与预制件的紧密结合。在墙体混凝土浇筑施工中，先要进行适量的混凝土砂浆，然后才能完成初浇筑施工，两者之间的间隔时间要短于初凝时间，所以在施工过程中，一定要把握好时间，并对各点的时间进行管理，以保证施工的一致性，并防止出现裂缝。在混凝土振捣施工的过程中，要尽量避免与预埋件和钢筋捆扎的直接碰撞。

4.6 后浇带连接点施工技术要点

构件安装后能否连接，应根据当地受力情况，满足支承条件。后浇区施工对支护有效受力截面有弱化影响，支撑钢筋保护层的厚度必须达到设计规范要求。当实现自动化生产线时，必须考虑到构件尺寸和装配位置的误差，并据此优化构件的组装。对于后浇区，建议将加劲肋端部90°弯折，在后浇带设置中要充分考虑梁板后浇带的要求，并对后浇带的厚度进行合理控制[13]。

4.7 预制叠合板安装施工

在预制叠合板的安装施工中，要注意以下技术要点：首先，在工地上要严格控制叠合板的吊装距离，通常控制在300mm以内，叠合板装配前要确定叠合板的起重位置和方位，并在叠合板上标注位置。其次，在进行吊装时，需要使用相关的提升设备，并对其进行保护，避免在提升过程中出现碰撞损坏。一般情况下，大型构件的吊装一般都是采用模件法。支承系统应安装在构件下面，严格控制各支承系统的离地高度，把离地控制在150cm以内，结构的吊挂安装和检查完毕后，临时支承结构也要拆掉，在拆掉的时候不能用蛮力，否则会对预制好的结构造成损伤。在进行双层层板的施工过程中，支撑体系中还需设置两层结构，通常在上层框架的交叠板结构施工完成后，才能进行模板施工，浇筑完成后静等规定时间后，再进行结构质量检验。

5 房屋建筑装配式混凝土结构技术的质量控制

5.1 关注预制构件施工过程

在装配式建筑施工中，预制构件施工是最重要的环节，施工单位必须高度重视，做好施工全过程管理。预制构件运抵工地后，应按规定堆放。吊装预制件时，必须严格按照预设位置吊装，不得任意吊装。提升时，操作者应轻缓动作，不可忽快忽慢。由于预制构件的自重很大，当其吊装速度发生变化时，将会给吊装装置带来很大的载荷，从而引起吊装事故。在对预制件进行高空作业的过程中，要严格控制起吊速度，防止起吊速度过快，使预制件到达相应位置后来不及停车。吊运至相应位置后，操作人员应减速下料，并做好下料的定位和调整。当预制件下降到一定位置的时候，就需要暂停，重新调整位置，确认好位置后，再进行下一步操作[14]。

5.2 加强对高空作业的安全防护

高空作业是装配式混凝土结构使用中一种潜在的危险因素，为了有效地控制这些危险因素，必须采取有效的措施，特别是框架结构的安全管理。施工单位要加强对高空作业人员的安全教育和培训，使其危险性降到最低。为了保证建筑物的稳定和完整，应建立完善的安全措施，如安装专门的监控系统，定期巡视和维护。为了安全起见，应在临空面上悬挂防坠安全网。此外，应设置易于操作的升降平台，以便于操作人员操作，增加安全性。

5.3 充分利用信息技术的优势

目前，BIM技术正日益广泛地应用于装配式混凝土结构工程中，通过BIM技术，施工人员能有效提高装配式建筑的现代化水平。BIM技术还可用于预制构件的三维仿真，以便于对施工的每一细部做出更清晰的解释，从而对工程量进行细分，保证预制构件参数信息的准确性[15]。与此同时，施工单位还可以利用BIM技术，模拟预制构件的装配过程，分析并解决各种装配问题，从而提升施工技术的应用效果。

6 结语

综上所述，与传统的施工方法相比，装配式混凝土结构的施工方法具有明显的优势，可达到一定的节约成本和节约资源的目的。为了提高建筑质量，必须深入研究和创新该技术，在建筑施工中引入绿色建筑理念，使装配式混凝土结构得到合理应用。同时，与厂家合作，预制混凝土构件，这样施工过程能够节省大量的时间，在保证施工效率的同时，还能够极大的提高施工技术的应用水平。