關(guān)于預(yù)制裝配式建筑施工技術(shù)的研究與應(yīng)用

李世海

云南建投安裝股份有限公司，云南昆明 650000

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，建筑行業(yè)蓬勃發(fā)展。近年來，建筑工程數(shù)量越來越多，規(guī)模越來越大，并且出現(xiàn)了許多新變化。隨著建筑行業(yè)不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的施工方式已經(jīng)很難滿足現(xiàn)代社會的發(fā)展要求，因此預(yù)制裝配式建筑開始出現(xiàn)，并得到了迅速發(fā)展。預(yù)制裝配式建筑屬于一種新型結(jié)構(gòu)類房屋建筑，在施工過程中，將各類通用的預(yù)制構(gòu)件利用專業(yè)設(shè)備連接起來，確保建筑的完整功能得以實(shí)現(xiàn)，這就是裝配式建筑。在建筑施工中應(yīng)用裝配式構(gòu)件，能夠有效確保工程質(zhì)量，加快施工進(jìn)度。除此之外，裝配式建筑施工對周邊環(huán)境影響較小，施工難度不大，應(yīng)當(dāng)對其進(jìn)行大力推廣和應(yīng)用。文章主要探討預(yù)制裝配式建筑施工技術(shù)的研究與應(yīng)用。

1 預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)概述

1.1 預(yù)制裝配式建筑的發(fā)展及應(yīng)用

對于預(yù)制裝配式建筑在國內(nèi)建筑行業(yè)中的應(yīng)用，最早可追溯到20世紀(jì)80年代。但是，由于經(jīng)濟(jì)因素影響，導(dǎo)致預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)的應(yīng)用沒有得到推廣。隨著建筑行業(yè)深入發(fā)展，預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)又重新受到人們關(guān)注。通過研究國內(nèi)建筑工程得知，上海、北京等地區(qū)對于預(yù)制裝配式建筑的研究處于全國領(lǐng)先。我國首個(gè)主體結(jié)構(gòu)為預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)的建筑是浦江大型居住社區(qū)，由上海城建置業(yè)發(fā)展公司負(fù)責(zé)建設(shè)。

通過研究預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)體系的應(yīng)用狀況，基本上可將其分成通用型結(jié)構(gòu)體系、專用型結(jié)構(gòu)體系這兩大類，前者的應(yīng)用更加廣泛。在結(jié)構(gòu)組成方面，預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)與現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)并無太大差異，主要有框架結(jié)構(gòu)體系、剪力墻結(jié)構(gòu)體系和混合體系這三種。專用型結(jié)構(gòu)體系在國內(nèi)建筑工程中應(yīng)用不多，一般在單層的工業(yè)廠房、住宅用大板中使用。國外預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)體系較多，包括預(yù)制裝配停車樓體系、預(yù)應(yīng)力裝配框架體系以及預(yù)應(yīng)力空心模板墻體系等。近年來，我國越來越重視對預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)體系的研究、開發(fā)與推廣，包括黑龍江宇輝建設(shè)集團(tuán)研究開發(fā)的預(yù)制裝配整體式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)體系、南京大地建設(shè)集團(tuán)研究開發(fā)的預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土裝配整體式框架結(jié)構(gòu)體系等。總的來說，發(fā)展預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)的核心任務(wù)是對結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行創(chuàng)新。在建筑施工過程中，施工難度最大的部分是主體結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件，主要有框架柱、剪力墻和各種梁等。隨著建筑技術(shù)的不斷發(fā)展，預(yù)制裝配式建筑的優(yōu)點(diǎn)也越來越突出，將預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)與保溫施工技術(shù)、抗震施工技術(shù)等有機(jī)結(jié)合起來，能夠大幅度提升國內(nèi)建筑水平[2]。

1.2 預(yù)制裝配式建筑的特點(diǎn)

第一，節(jié)約材料。在建筑施工過程中，裝配式建筑需要在工廠內(nèi)部預(yù)制完成內(nèi)外墻板、梁、柱、板等，在這種情況下，施工現(xiàn)場模板的使用量會減少，如鋼模、木模等，前者用量會減少約20%，后者用量會減少約40%。除此之外，在工廠內(nèi)部進(jìn)行構(gòu)件的預(yù)制，混凝土、鋼筋、水泥以及水的用量會大大減少，避免出現(xiàn)材料浪費(fèi)現(xiàn)象，既能減少成本投入，又能實(shí)現(xiàn)資源節(jié)約。

第二，縮短工期。施工周期短是裝配式建筑工程最突出的優(yōu)勢之一。比如：在吊裝梁、柱、板的過程中，4～5個(gè)施工人員即可完成這項(xiàng)工作，單個(gè)構(gòu)件組裝完畢的時(shí)間通常為30min左右。在工程量不大的情況下，一天能夠吊裝完成的主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件為2～3層。從整體上來說，如果單體建筑規(guī)模不大，相較于現(xiàn)澆混凝土建筑，裝配式建筑的施工周期能減少至6個(gè)月左右。

第三，減少建筑施工對環(huán)境的污染。傳統(tǒng)建筑施工會帶來很多污染問題，對施工現(xiàn)場周圍環(huán)境造成影響。例如，施工過程中出現(xiàn)的噪音污染、水污染以及揚(yáng)塵帶來的空氣污染等。裝配式建筑能夠在最大程度上降低環(huán)境污染，由于建筑構(gòu)件是在工廠預(yù)制、現(xiàn)場吊裝，其噪音時(shí)長較短，影響不大。此外，在混凝土養(yǎng)護(hù)階段往往會有廢水產(chǎn)生，導(dǎo)致水污染，裝配式建筑同樣可以有效解決這一問題。

第四，多樣化設(shè)計(jì)。在工程設(shè)計(jì)中，裝配式建筑采取大開間、小分隔的設(shè)計(jì)方式，以用戶的居住需求為基礎(chǔ)，對每個(gè)房間的面積大小進(jìn)行合理分割。同時(shí)，室內(nèi)墻體使用輕質(zhì)隔墻，大大提升了空間分隔的靈活性，充分滿足了不同人對室內(nèi)空間的要求。

總的來說，預(yù)制裝配式建筑施工技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了建筑施工質(zhì)量的整體提升，相較于過去的施工技術(shù)，預(yù)制裝配式建筑施工技術(shù)具有以下優(yōu)勢：第一，在實(shí)際施工過程中，輕質(zhì)墻的應(yīng)用比例有了顯著提升，不僅簡化施工流程，大大減少人力、物力及財(cái)力的投入，而且實(shí)現(xiàn)了施工靈活性的大幅度提升；第二，在確保建筑施工質(zhì)量的前提下，實(shí)現(xiàn)了施工效率的有效提高，施工周期大大縮短。除此之外，該技術(shù)在最大程度上降低了建筑施工對自然環(huán)境、周邊交通的影響，實(shí)現(xiàn)了建筑企業(yè)綜合效益的顯著提升；第三，在進(jìn)行預(yù)制裝配式建筑施工時(shí)，無需投入大量施工人員和較高的施工技術(shù)，同時(shí)能夠有效控制施工質(zhì)量。相較于傳統(tǒng)施工技術(shù)，預(yù)制裝配式建筑在施工中使用的材料數(shù)量、種類都有所減少，降低了施工安全管理難度，有利于建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展[3]。

2 預(yù)制裝配式建筑施工技術(shù)要點(diǎn)

2.1 預(yù)制裝配式框架結(jié)構(gòu)體系

在建筑施工過程中，預(yù)制裝配式框架結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)勢：便于運(yùn)輸、施工工藝簡單、自重輕等。因此該結(jié)構(gòu)體系在建筑工程中的應(yīng)用較為普遍，尤其是高層建筑。預(yù)制疊合板、預(yù)制疊合梁是框架結(jié)構(gòu)體系的關(guān)鍵，這兩種構(gòu)件都可由專門工程負(fù)責(zé)制作，僅僅在現(xiàn)場做好澆筑、焊接工作即可，施工難度較小。在設(shè)計(jì)預(yù)制裝配式框架結(jié)構(gòu)體系時(shí)，應(yīng)注意以下方面：第一，確保框架結(jié)構(gòu)在整體上規(guī)則、平整，內(nèi)部支撐體系的承載力、強(qiáng)度等均要滿足規(guī)定要求。除此之外，還要控制好每一個(gè)梁柱的中軸線，確保其在同一水平面位置；第二，在處理梁、柱之間的交接部位時(shí)，需要使用剛接點(diǎn)，框架基礎(chǔ)應(yīng)當(dāng)具備足夠的穩(wěn)定性、剛度和強(qiáng)度。使用C30以上強(qiáng)度等級的混凝土作為框架基礎(chǔ)；第三，根據(jù)實(shí)際情況選擇內(nèi)部構(gòu)件之間的連接方式，同時(shí)還要考慮構(gòu)件承載性能、所處部位等，正確選擇焊接方式、焊縫形式。對于承受彎矩、剪力或者扭矩等作用的構(gòu)建，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)分別計(jì)算其承載力要求。

2.2 預(yù)制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)體系

在設(shè)計(jì)預(yù)制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)體系時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意下列幾點(diǎn)：第一，在選擇縱橫墻結(jié)構(gòu)時(shí)，既要考慮到使用條件、外部環(huán)境等因素，又要對動(dòng)、靜荷載對墻體的作用進(jìn)行充分考慮。確保墻體力學(xué)性能達(dá)到規(guī)定要求；第二，在布置橫墻時(shí)，應(yīng)當(dāng)將承重墻板設(shè)置在兩側(cè)端部的山墻結(jié)構(gòu)上，并認(rèn)真研究抗側(cè)力構(gòu)件的承載性能，在此基礎(chǔ)上計(jì)算內(nèi)力，確保承重墻板、填充墻板等布置合理；第三，在設(shè)計(jì)剪力墻之間的連接構(gòu)件時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮其承載性特征。

2.3 預(yù)制裝配式建筑施工技術(shù)的應(yīng)用分析

預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)重要組成部分，在設(shè)計(jì)該結(jié)構(gòu)時(shí)，不但要對不同地區(qū)的抗震性要求加以考慮，還要對建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、節(jié)能要求等進(jìn)行考慮，以此提高預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)的適用性。在實(shí)現(xiàn)預(yù)制率提升的基礎(chǔ)上，切實(shí)保障建筑施工質(zhì)量，推動(dòng)建筑行業(yè)專業(yè)化發(fā)展。在研究和開發(fā)預(yù)制疊合構(gòu)件、非受力構(gòu)件等構(gòu)件時(shí)，應(yīng)當(dāng)按照由低級到高級、由簡單到復(fù)雜的順序，將預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢特點(diǎn)充分發(fā)揮出來，全面提高我國建筑技術(shù)水平，實(shí)現(xiàn)建筑行業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級。對于預(yù)制裝配式建筑來說，除了要對設(shè)計(jì)理念進(jìn)行不斷更新、完善，還要努力提高預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)的自動(dòng)化程度。相較于常規(guī)的建筑構(gòu)件，預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)對設(shè)計(jì)有著更高要求，設(shè)計(jì)師既要具備豐富的專業(yè)知識和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，還要對建筑業(yè)的發(fā)展趨勢、發(fā)展動(dòng)向進(jìn)行隨時(shí)關(guān)注，以此實(shí)現(xiàn)預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、安全性的提升，為該結(jié)構(gòu)的推廣應(yīng)用奠定良好基礎(chǔ)。

3 結(jié)語

綜上所述，社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶動(dòng)了建筑行業(yè)發(fā)展。近年來，建筑工程數(shù)量和規(guī)模有了很大提升，建筑行業(yè)取得了顯著成就。為了滿足現(xiàn)代建筑業(yè)的發(fā)展要求，預(yù)制裝配式建筑逐漸取代了現(xiàn)澆式建筑。預(yù)制裝配式建筑具有施工簡單、工期短、綠色環(huán)保等諸多優(yōu)勢，但是對施工技術(shù)要求較高，導(dǎo)致其推廣和應(yīng)用受到限制。因此，加強(qiáng)預(yù)制裝配式建筑施工技術(shù)研究十分重要。企業(yè)與相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)真積極借鑒發(fā)達(dá)國家、地區(qū)的施工經(jīng)驗(yàn)、施工技術(shù)和施工手段，并將其合理應(yīng)用建筑施工中，從而提高國內(nèi)預(yù)制裝配式建筑的施工技術(shù)水平，促進(jìn)建筑行業(yè)又好又快發(fā)展。