裝配式房屋建筑技術(shù)創(chuàng)新分析

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摘要：近年來，全國多個(gè)省市大力推進(jìn)裝配式建筑，裝配式建筑是在工廠加工制作好建筑用構(gòu)件和配件，運(yùn)輸?shù)浇ㄖ┕がF(xiàn)場進(jìn)行裝配而成的建筑。長沙市洋湖片區(qū)藍(lán)天保障性住房在總結(jié)以往經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過技術(shù)創(chuàng)新，進(jìn)一步提升了裝配式建筑工程品質(zhì)，為裝配式建筑工程的建設(shè)提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)，推動(dòng)了建筑節(jié)能，促進(jìn)了綠色建筑的發(fā)展。基于此，文章以此為例，就裝配式房屋建筑技術(shù)創(chuàng)新進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：裝配式房屋建筑；建筑技術(shù)；技術(shù)創(chuàng)新

1工程簡介

長沙市洋湖片區(qū)藍(lán)天保障性住房工程位于國家級(jí)新區(qū)湘江新區(qū)，是全省推進(jìn)“兩型社會(huì)”建設(shè)和建筑產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重點(diǎn)項(xiàng)目，也是長沙市首批住宅產(chǎn)業(yè)化示范項(xiàng)目，2014年被列為長沙市“六個(gè)走在前列”重點(diǎn)建設(shè)的民生工程。工程為一種新型的綠色裝配式建筑，主要部分采用預(yù)制部件集成裝配而成。建筑面積60萬m2，投資約17億元。該工程主要采用預(yù)制部件集成裝配而成，豎向承重結(jié)構(gòu)體系柱、剪力墻采用現(xiàn)澆。工程采用了預(yù)制混凝土外墻掛板技術(shù)、夾心保溫墻板技術(shù)，將保溫、隔熱、裝飾裝修等功能要求結(jié)合起來，建筑物安全性、保溫性能卓越；采用了預(yù)制構(gòu)件工廠化生產(chǎn)加工技術(shù)，施工快，節(jié)材、省工、節(jié)能環(huán)保；采用了裝配式建筑密封防水應(yīng)用技術(shù)、清水混凝土模板技術(shù)、混凝土裂縫控制技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)了工程外墻和屋頂無滲漏，表面平整、尺寸準(zhǔn)確、拼縫嚴(yán)密，基礎(chǔ)筏板“不裂不滲”（見圖1）。工程采用高層住宅結(jié)構(gòu)集成體系，高層住宅均采用裝配式“內(nèi)澆外掛體系”，該體系的豎向承重結(jié)構(gòu)體系柱、剪力墻采用現(xiàn)澆方式，外圍剪力墻均采用預(yù)制外墻板與剪力墻疊合現(xiàn)澆，水平結(jié)構(gòu)體系則采用由疊合梁和疊合板組成的疊合樓蓋體系，內(nèi)隔墻采用預(yù)制填充內(nèi)墻墻板。PC構(gòu)件分類如下：預(yù)制外掛板、預(yù)制隔墻板、預(yù)制內(nèi)墻板、疊合梁、疊合板、預(yù)制樓梯（見圖2）。

2關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新要點(diǎn)

2.1混凝土樁復(fù)合地基技術(shù)

該工程處于湘江河畔，地下水豐富。地質(zhì)復(fù)雜起伏大，地下高度為3.75m，地上建筑最大高度為81.2m。為保證基礎(chǔ)的穩(wěn)定，設(shè)計(jì)1.8m厚筏板基底和樁頂之間設(shè)置300mm厚度的褥墊層，預(yù)應(yīng)力管樁設(shè)計(jì)直徑為500mm，間距2m，設(shè)計(jì)樁長36m至42m。預(yù)應(yīng)力管樁通過打樁機(jī)錘擊、接樁、封底、收錘等工序，經(jīng)驗(yàn)收合格后，在樁頂上鋪褥墊層，基底褥墊層厚度為300mm，每邊寬出基礎(chǔ)邊300mm，由中砂和碎石組成，碎石顆粒不大于3cm，沙與石比列為3∶7，回填夯實(shí)至基礎(chǔ)墊層底設(shè)計(jì)標(biāo)高處。預(yù)制管與樁褥墊層共同承擔(dān)了建筑上部荷載，保證了基礎(chǔ)的穩(wěn)定，減少建筑累計(jì)沉降量，從而降低了預(yù)制構(gòu)件拼縫開裂概率。

2.2混凝土裂縫控制技術(shù)

該工程筏板厚度為1.8m，設(shè)計(jì)已考慮在混凝土中摻抗裂纖維。工程選用P.O42.5普通硅酸鹽水泥，同時(shí)在混凝土中摻入粉煤灰和摻入抗裂纖維，減少約15%的水泥，混凝土攪拌站嚴(yán)格、準(zhǔn)確控制原材料計(jì)量準(zhǔn)確，確保混凝土的質(zhì)量，降低混凝土水化熱。采用平鋪法分層澆筑，分層厚度為50cm。安裝Φ40鍍鋅鋼管冷卻水管，冷卻水管在混凝土澆筑前完成安裝，用鋼絲綁扎固定在筏板架立筋上，防止打斷損壞水管，冷卻水管數(shù)量鋪設(shè)分為兩段通水，冷卻水管內(nèi)的冷卻水流向每12h變換一次，使混凝土能均勻冷卻。混凝土澆筑時(shí)預(yù)埋熱電偶，分別探測混凝土內(nèi)部和表面溫度，混凝土外部環(huán)境使用溫度計(jì)測溫，測溫時(shí)做好測溫記錄。在混凝土澆筑后，先初步按標(biāo)高用長刮尺刮平，在終凝前用木抹子反復(fù)搓平壓實(shí)。加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)，采用在表面覆蓋一層塑料薄膜，以減少水分的散發(fā)，縮小底板表面與大氣溫差，避免溫差過大而造成溫度裂縫。當(dāng)溫差較小且穩(wěn)定后，可逐步減小通水量直至停止通水，冷卻水管停止通水后，通過高壓氣流將管內(nèi)水排干，再進(jìn)行高壓注漿（漿體材料強(qiáng)度比筏板高一個(gè)強(qiáng)度等級(jí)）將冷卻水管密封。

2.3基于BIM的現(xiàn)場施工管理信息技術(shù)

基于BIM的現(xiàn)場施工管理信息技術(shù)是指利用BIM技術(shù)，并借助移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場可視化、虛擬化的協(xié)同管理。在施工階段結(jié)合施工工藝及現(xiàn)場管理需求對(duì)設(shè)計(jì)階段施工圖模型進(jìn)行信息添加、更新和完善，以得到滿足施工需求的施工模型。依托標(biāo)準(zhǔn)化項(xiàng)目管理流程，結(jié)合移動(dòng)應(yīng)用技術(shù)，通過基于施工模型的深化設(shè)計(jì)，以及場布、施組、進(jìn)度、材料、設(shè)備、質(zhì)量、安全、竣工驗(yàn)收等管理應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場信息高效傳遞和實(shí)時(shí)共享，提高施工管理水平。

2.4鋼筋直螺紋連接技術(shù)

鋼筋直徑d＞22時(shí)采用滾軋直螺紋連接方式，設(shè)計(jì)接頭等級(jí)為I級(jí)。直螺紋連接施工質(zhì)量穩(wěn)定，減少了現(xiàn)場焊接工作量，能更好地保證施工質(zhì)量，且能全天候作業(yè)，保證施工工期。工藝流程：鋼筋原料→切頭→機(jī)械加工（絲頭加工）→套絲加保護(hù)套→現(xiàn)場安裝。施工要求：（1）連接鋼筋接頭強(qiáng)度必須達(dá)到鋼材強(qiáng)度值。（2）鋼筋套絲質(zhì)量必須符合要求，須逐個(gè)用月牙形規(guī)和卡規(guī)檢查。（3）鋼筋螺紋的完整牙數(shù)不小于規(guī)定牙數(shù)。（4）接頭擰緊值應(yīng)滿足“接頭擰緊力矩值表”規(guī)定的力矩值。（5）接完的鋼筋接頭必須用油漆做標(biāo)記，其外露絲扣應(yīng)留有一兩個(gè)完整絲扣。

2.5組合鋁合金模板施工技術(shù)

該工程住宅樓主體結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)層采用鋁合金模板與預(yù)制掛板結(jié)構(gòu)相結(jié)合的方法施工，主體結(jié)構(gòu)多為預(yù)制板、疊合樓板、疊合梁等，鋁合金模板主要用于現(xiàn)澆混凝土模板（剪力墻、梁），模板標(biāo)準(zhǔn)尺寸為400mm×2560mm，墻模板型材高65mm，鋁板材5mm厚。施工工藝：鋁合金模板拆分設(shè)計(jì)→工廠化生產(chǎn)機(jī)運(yùn)輸→安裝墻板及校正垂直度→樓面梁模板安裝及校正→安裝樓面模板龍骨→安裝樓面梁模板及調(diào)平→檢查驗(yàn)收。鋁合金模板具有自重輕、強(qiáng)度高、加工精度高、單塊幅面大、施工方便的特點(diǎn)，并能提高混凝土外觀質(zhì)量。同時(shí)模板周轉(zhuǎn)使用次數(shù)多、攤銷費(fèi)用低、回收價(jià)值高，減少了建筑垃圾，有較好的綜合經(jīng)濟(jì)效益。

2.6清水混凝土模板技術(shù)

根據(jù)該工程裝配式建筑PC構(gòu)件外形尺寸和外觀質(zhì)量要求，清水混凝土設(shè)計(jì)前對(duì)工程進(jìn)行全面深化設(shè)計(jì)，項(xiàng)目采用鋁合金模板施工技術(shù)，妥善解決好對(duì)飾面效果產(chǎn)生影響的關(guān)鍵問題，包括PC構(gòu)件間的縫處理、PC構(gòu)件與現(xiàn)澆的縫處理。

2.7裝配式混凝土框架結(jié)構(gòu)技術(shù)

工程部分框架梁采用預(yù)制構(gòu)件通過可靠的連接方式裝配而成，連接節(jié)點(diǎn)處預(yù)制構(gòu)件預(yù)留鍵槽、現(xiàn)場后澆混凝土、預(yù)應(yīng)力鋼筋等將構(gòu)件連成整體的混凝土結(jié)構(gòu)。該工程疊合主要分在除核心筒以外的位置。預(yù)制構(gòu)件在梁柱節(jié)點(diǎn)處通過后澆混凝土連接，預(yù)制構(gòu)件為一字形，兩端鋼筋錨入剪力墻，疊合框架梁的箍筋采用整體封閉箍筋，通過現(xiàn)場綁扎上部鋼筋，混凝土澆筑形成一個(gè)整體。

2.8混凝土疊合樓板技術(shù)

該工程將樓板沿厚度方向分成兩部分，底部是60mm預(yù)制底板，上部80mm后澆混凝土疊合層。配置底部鋼筋的預(yù)制底板作為樓板的一部分，在施工階段作為后澆混凝土疊合層的模板承受荷載，預(yù)制疊合板按照設(shè)計(jì)圖紙預(yù)留桁架鋼筋（樓板底部鋼筋），通過現(xiàn)場綁扎樓板上部鋼筋以及內(nèi)隔墻預(yù)留固定鋼筋再澆筑混凝土形成整體的140mm厚疊合混凝土構(gòu)件。施工特點(diǎn)：預(yù)制混凝土底板的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C30、預(yù)制底板厚度不宜小于60mm，后澆混凝土疊合層厚度不應(yīng)小于60mm。作為裝配式建筑預(yù)制的一部分，具有節(jié)能環(huán)保的優(yōu)勢，同樣可作為樓板現(xiàn)澆部分的底模，是裝配式建筑快拆體系最重要的部分。

2.9預(yù)制混凝土外墻掛板技術(shù)、夾心保溫墻板技術(shù)

該工程20棟住宅樓外墻均安裝在主體結(jié)構(gòu)上，起圍護(hù)、裝飾作用的非承重預(yù)制混凝土外墻板，板厚160mm，其結(jié)構(gòu)組成為外葉鋼筋混凝土60mm厚+保溫層（XPS）50mm厚+內(nèi)葉鋼筋混凝土50mm厚結(jié)構(gòu)層，按期結(jié)構(gòu)組成分類屬于夾心保溫板，外掛板上部預(yù)留鋼筋錨入樓板或梁中、下部采用L型鋼與樓地面連接、左右相鄰?fù)鈷彀彘g采用一字型剛板連接，通過200mm厚現(xiàn)澆混凝土形成一個(gè)整體。生產(chǎn)工藝流程：模臺(tái)清掃→模具組裝、噴涂脫模劑→安裝預(yù)埋件（含水電）→內(nèi)葉墻混凝土澆筑振搗（一次）→鋪保溫板、插連接件、鋪鋼筋網(wǎng)→外墻模具組裝→外葉墻混凝土澆筑（二次）→振搗趕平、預(yù)養(yǎng)護(hù)、抹面→養(yǎng)護(hù)、脫模→吊裝→運(yùn)輸安裝綜合效益：擠塑板的導(dǎo)熱系數(shù)為混凝土導(dǎo)熱系數(shù)的1/50，通過中間的擠塑板設(shè)計(jì)隔斷了內(nèi)外熱量傳遞的通道，實(shí)現(xiàn)保溫節(jié)能的效果。藍(lán)天保障房外墻通過優(yōu)化改進(jìn)，全部采用三明治外掛板，且全墻范圍連續(xù)設(shè)置，結(jié)合上下層的保溫樓地面，形成一個(gè)保溫的封閉空間得建筑具有整體性、耐久性、安全性、保溫性、高效性的卓越性能。

2.10裝配式混凝土結(jié)構(gòu)建筑信息模型應(yīng)用技術(shù)

該工程通過與設(shè)計(jì)院、預(yù)制構(gòu)件廠家共同研究建筑信息模型技術(shù)在裝配式建筑上利用，實(shí)現(xiàn)裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)輸、裝配、運(yùn)維的信息交互和共享，實(shí)現(xiàn)裝配式建筑全過程一體化協(xié)同工作。應(yīng)用BIM技術(shù)，裝配式建筑、結(jié)構(gòu)、電氣等專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)建筑、結(jié)構(gòu)、電氣一體化。

2.11預(yù)制構(gòu)件工廠化生產(chǎn)加工技術(shù)

該工程預(yù)制構(gòu)件由預(yù)制構(gòu)件工廠統(tǒng)一生產(chǎn)加工，PC構(gòu)件廠采用柔性生產(chǎn)線，可移動(dòng)的模臺(tái)作為施工工作面，施工人員在固定的地方進(jìn)行鋼筋綁扎、混凝土澆筑等施工作業(yè)。施工特點(diǎn)：通過移動(dòng)模臺(tái)、桁車、鋼筋自動(dòng)化加工設(shè)備、混凝土智能化澆筑振搗機(jī)、抹面機(jī)、劃線機(jī)、拉毛刻槽機(jī)、預(yù)養(yǎng)窯、蒸養(yǎng)窯、臺(tái)面清掃機(jī)等成套機(jī)械設(shè)備，實(shí)現(xiàn)預(yù)制構(gòu)件從模具組裝到構(gòu)件達(dá)到出廠標(biāo)準(zhǔn)全過程機(jī)械化、智能化、信息化循環(huán)生產(chǎn)。柔性生產(chǎn)線在施工生產(chǎn)中的優(yōu)勢很明顯，任一作業(yè)工種完成一段工作后，模臺(tái)移動(dòng)，進(jìn)行下一段工作，工序銜接緊密，沒有干擾。每一工序在一個(gè)專業(yè)的區(qū)域內(nèi)作業(yè)，材料準(zhǔn)備和機(jī)械操作方面都有特定的操作流程，利于精細(xì)化管理。預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)過程施工單位和監(jiān)理單位都會(huì)指派專業(yè)人員駐廠監(jiān)造，確保施工質(zhì)量。

2.12基于BIM的管線綜合技術(shù)

運(yùn)用BIM技術(shù)的三維可視化、模擬化等特性。工程開工后對(duì)給排水、電氣專業(yè)進(jìn)行建模并開始空間的碰撞檢查，對(duì)于構(gòu)件沖突或不滿足空間距離的部位，進(jìn)行調(diào)整。模擬水電安裝工序施工，實(shí)現(xiàn)了構(gòu)件拼裝復(fù)雜節(jié)點(diǎn)可視化，提前預(yù)防因圖紙理解不透徹而盲目施工的問題。通過三維模型管線會(huì)審，發(fā)現(xiàn)管線碰撞共50處，減小了后期調(diào)整避讓的難度。

2.13裝配式建筑密封防水應(yīng)用技術(shù)

密封防水是裝配式建筑應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)，直接影響裝配式建筑的使用功能及耐久性、安全性。裝配式建筑的密封防水主要指外墻防水，主要密封防水方式有材料防水、構(gòu)造防水兩種。該工程外墻板通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用內(nèi)高外低的“企口”（見圖3），并在內(nèi)側(cè)粘貼防水卷材、外側(cè)打膠，形成結(jié)構(gòu)和構(gòu)造兩道防水，實(shí)現(xiàn)了外墻無滲漏。打膠施工方法：預(yù)埋構(gòu)件（懸掛式安全防護(hù)籃）割除防銹→縫內(nèi)粘貼背襯材料→縫外側(cè)邊美紋紙膠帶→填塞西卡膠外墻預(yù)制板水平拼縫防滲難度大。通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用內(nèi)高外低的“企口”，并在內(nèi)側(cè)粘貼卷材、外側(cè)打膠，形成結(jié)構(gòu)和構(gòu)造兩道防水，實(shí)現(xiàn)了外墻無滲漏。

3結(jié)束語

在國家產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的大背景下，發(fā)展符合資源節(jié)約型和環(huán)保型的裝配式施工創(chuàng)新技術(shù)，能滿足廣大城鄉(xiāng)居民對(duì)提高住宅的質(zhì)量、性能和品質(zhì)的需求。采用工業(yè)化生產(chǎn)方式，通過預(yù)制混凝土工廠流水線生產(chǎn)的裝配式工業(yè)化住宅構(gòu)件和部品的標(biāo)準(zhǔn)化、工業(yè)化生產(chǎn)和安裝，預(yù)制構(gòu)件表面平整、尺寸準(zhǔn)確，密實(shí)度高，預(yù)制產(chǎn)品較現(xiàn)澆加工精度和加工質(zhì)量的提高明顯提升工程質(zhì)量，有效提高了混凝土構(gòu)件的耐久性，而且能將保溫、隔熱、水電管線、裝飾裝修等多方面功能要求結(jié)合起來，降低后期的維護(hù)費(fèi)用，能延長建筑物的使用壽命10～15年，由此帶來的經(jīng)濟(jì)效益明顯，也有利于結(jié)構(gòu)百年設(shè)計(jì)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。在裝配式建筑設(shè)計(jì)階段應(yīng)用BIM技術(shù)建立項(xiàng)目三維模型，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行方案優(yōu)化、施工圖設(shè)計(jì)、構(gòu)件拆分、深化設(shè)計(jì)、碰撞檢查，減少施工過程中可能產(chǎn)生的誤差。BIM技術(shù)與裝配式建筑相輔相成，互相促進(jìn)，將成為我國建筑業(yè)發(fā)展的未來方向。

參考文獻(xiàn)：

[1]張斌,胡江海.房屋建筑裝配式混凝土結(jié)構(gòu)建造技術(shù)創(chuàng)新研究[J].工程技術(shù)研究,2020,5(5):147-148.

作者：潘斌 張濟(jì)忠 易峰 單位：中國水利水電第八工程局有限公司