論述預制裝配式建筑施工技術的研究與應用

顏天積

摘 要：在社會經濟發展速度持續加快的情況下，人們對于城市建設與發展有著更高的要求。為此建筑行業我國開始重視預制裝配式建筑結構的時間相對較短。在2013年頒發的《綠色建筑行動方案》中明確指出，出于對環境保護及節約資源等多方面因素必須對工業化生產進行有效管理。同時表示，各個建筑施工單位都應大力推廣預制裝配式建筑結構，推動建筑施工技術的更新。文章根據筆者工作實踐，對預制裝配式建筑施工技術的研究與應用進行了分析和探討。

關鍵詞：預制；裝配式；建筑；施工；技術；應用

通俗的說，所謂預制裝配式建筑結構主要包括預制與裝配兩個環節。預制，即預先制作，要求結合建筑的構造要求在工廠內對原材料進行加工。而裝配則是指，將工廠預先制作完成的各部分構件進行現場組裝。

1 預制裝配式建筑結構技術概述

我國對于預制裝配式建筑結構的使用可追溯到上世紀80年代，其主要運用在大板建造方面。但受到經濟方面的制約，該結構并未得到有效發展。而在經濟飛速發展的21世紀，在多方面因素的刺激下預制裝配式建筑結構迅速進入到建筑建設過程中。就國內來講，北京與上海對該結構的研究與使用處于國內領先地位。其中由上海城建置業發展公司建設的浦江大型居住社區是國內首次以預制混凝土結構為主體的構件。

結合當前該結構體系的運用情況可見，其主要可分為兩類即專用型結構體系與通用型結構體系。其中以通用型最為廣泛，在結構組成上基本與現澆結構相似，包括剪力墻結構體系、框架結構體系以及混合體系。而專用結構體系則建立在通用型結構體系的基礎上，主要滿足不同建筑物在功能與性能上的需求。當前，專用型結構體系運用相對較少，國內主要存在與住宅用大板以及單層工業廠房等，國外則有預應力裝配框架體系、預制裝配停車樓體系、預應力空心模板墻體系等。最近幾年，國內對于預制裝配式建筑結構體系的開發也在不斷推進，并逐步在實際工程建設中得到試用，諸如預制預應力混凝土裝配整體式框架結構體系（由南京大地建設集團開發）以及預制裝配整體式混凝土剪力墻結構體系（由黑龍江宇輝建設集團開發）等。從發展層面上講，各結構體系的不斷創新是推動預制裝配式建筑結構不斷發展的核心環節。就現場施工來看，以主體結構豎向構件的預制施工技術難度最大，其包括剪力墻、框架柱及各類型梁等。同時采用各類建筑技術有機組合的方式使得預制裝配式結構的優勢進一步體現出來，其中主要有降減震技術結合的預制裝配整體式結構以及集保溫功能與施工構造一體的預制技術等。

預制裝配式建筑結構將建筑施工的綜合質量提升到一個新的臺階，與常規施工技術相比，其優勢主要表現在以下幾個層面：（1）與以往施工建設相比，預制裝配式技術中輕質墻板的比例更大，使得施工過程更加簡單，快捷，節約了大量人力與物力，對于控制施工成本具有重要作用，同時使建筑施工更具有靈活性；（2）在保證施工質量的基礎上，提升了建筑施工的速度，有效縮短工程周期。將施工中對環境、交通等方面的影響性降至最低，對于提升建筑企業的綜合經濟效益更具有關鍵性作用；（3）在預制裝配式建筑結構的施工中，對施工人員的數量及技術要求較低，有助于對施工質量進行有效控制。同時與以往施工技術相比，預制裝配式建筑結構的原材料在種類以及數量上均較低，保障了現場施工中的安全性，更符合綠色發展理念。

2 預制裝配式建筑結構設計核心關鍵

結合國內預制裝配式建筑結構的使用情況，文章主要對比例最大的兩種結構體系，即剪力墻結構體系以及框架結構體系中的設計要點加以分析。

2.1 預制裝配式框架結構體系

框架結構因具備使用簡單，運輸方便以及質量較輕等優勢在施工建設中得到廣泛運用，且主要運用于對高層建筑的施工中，與當前建設方向相符。該結構中以預制疊合板與預制疊合梁最為關鍵，而上述兩部分構件均在工廠直接制造而來，現場僅需要進行簡單的澆筑與焊接。為保證施工質量，在設計中需注意以下幾方面：（1）結構整體必須做到平整規則，對應內部支撐體系因具備足夠強度與韌性，滿足結構在使用過程中承載力要求。同時，各個梁柱的中軸線必須維持在同一水平面上；（2）采用剛接點對梁與柱間的交接部位進行處理，且框架基礎必須滿足強度、剛度與穩定性要求。所采用的混凝土強度等級應在C30以上；（3）需要對內部構件之間的焊接方式進行合理選擇，結合構件所處環境以及承載力特點，對焊縫形式以施焊方式進行選擇。針對承擔剪力、彎矩以及扭矩等作用時，需要對承載力設計要求分開計算。

2.2 預制裝配式剪力墻結構體系

對于剪力墻的設計需要注意以下幾點：（1）結合使用環境與條件，對縱橫墻結構進行選擇，并充分考慮外部動、靜荷載對墻體的作用，確保墻體各方面力學性能滿足正常使用的需求；（2）在橫墻布置的過程中，針對兩側端部的山墻結構需要安置承重墻板。內墻則需要結合抗側力構件承載力特點，對內力進行計算并布置合適的承重墻板以及填充墻板；（3）對于剪力墻間的連接部位，需要結合承受力特點進行構造設計。

3 預制裝配式建筑結構發展分析

作為建筑工業化建設的主要內容，在實際設計過程中需要充分考慮不同區域抗震烈度的不同，以及建筑節能上的需求、結構特點開發適用性更強的預制裝配式結構。在不斷提升預制率的同時，保障工程的整體質量，持續提升專業化水平。緊緊圍繞由簡單到復雜，由低級到高級的方式，逐步推動預制疊合構件以及非受力構件的發展。充分發揮預制裝配式建筑結構的各方面特點，實現對當前施工技術的全面提升，徹底改變以往長周期、大勞動力的建設方式。在不斷完善設計理念的過程中，實現預制構件的自動化生產。需要注意的是，與常規建筑構件設計相比，預制裝配式建筑結構的設計要求更高，為此必要要求設計師熟練的掌握各個建筑結構的特點以及力學知識，并持續關注建筑行業的發展動向，使得預制裝配式構件更加具有安全性、穩定性，貼合社會發展的實際需求。

4 BIM技術在預制裝配式建筑施工中的運用

建筑施工前，可以運用BIM技術進行施工過程的模擬，以便及時發現建筑施工中可能存在的問題，從而制定有效的解決方案。為此，還要運用BIM技術進行BIM模型的構建，并對相關構件的具體參數進行技術處理，以便對現有工程施工過程進行合理模擬。比如，在預制裝配式建筑構件吊裝的過程中，可以結合吊裝方案進行施工模擬。運用BIM技術，可以利用準確、生動的施工模擬動畫進行施工工藝流程的表達，并在模擬過程中發現問題和制定改進方案，從而為后續吊裝施工提供指導。在這一過程中，涉及到塔吊旋轉半徑范圍、運輸路線規劃等多種因素，需確保各因素能夠與其他施工環節相互聯系，以確保構件裝配質量。而運用BIM技術進行場地模型的構建，并對施工計劃與實際現場施工信息進行分析，則能完成吊裝路線的合理規劃，同時確認塔吊旋轉半徑范圍，進而使施工質量得到保證。在實際模擬施工過程時，可以使用NAVISWORKS2015軟件，并結合建筑結構模型、場地模型和施工計劃，得到具有時間屬性的施工模擬動畫，以確保施工人員能夠對施工工序有更加直觀的了解，并掌握各種施工細節。采取該種方法對標準層各預制構件和施工環節進行模擬，則能找到施工方案存在的缺陷，并對現有方案進行改進。

5 結語

總之，預制裝配式建筑結構就是將傳統的施工建設過程劃分為兩部分分開進行，預先對所需要的構件進行生產，施工現場僅需要完成簡單的組裝工作。該結構方式徹底改變了傳統施工建設中周期長，質量缺乏保障及安全性低等問題。預制裝配式建筑結構是當前建筑行業發展的主要方式，能使得建設施工以及工程總體質量上升至新的臺階。而在實際發展過程中依舊存在需要注意并不斷完善的地方，需要持續對設計進行完善，并鼓勵各個建設單位積極運用，才能促使該結構體系更好的服務于建筑行業。

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