房屋建筑裝配式混凝土結構設計及建造工藝分析

文/侯建國 唐山市規劃建筑設計研究院 河北唐山 063000

當前階段，我國大部分的房屋建筑都是采用現澆混凝土的方式進行建造的，但在國外，很多國家都已經開始應用工程預制的方式來實現房屋建設，這種建造工藝更加節能、環保，而且對土地空間的占用需求也相對較小，在近幾年當中，雖然我國的建筑行業發展十分迅速，但經濟建設的飛速發展，使得環境問題變得越來越嚴峻，傳統建筑能耗高，對環境影響大，對國家可持續發展戰略的深化造成了不利的影響，因此，人們對房屋建筑方面的設計及施工提出了更高的要求，而裝配式混凝土結構在社會經濟發展以及環境保護方面具有積極的作用，所以，有必要對其結構設計及建造工藝進行深入的研究。

1、淺析裝配式混凝土結構設計

1.1 裝配式混凝土框架結構

在裝配式混凝土框架結構當中，主要包括預制樓板、預制梁柱、預制墻板以及預制樓梯等內容，而框架結構當中的一些優點在預制裝配式結構當中也較為適用，如，具有明確的傳力路徑、較高的裝配效率、較少的現澆作業等，按照梁柱節點部分的連接方式，可以將裝配式混凝土框架結構分為剛性節點連接和柔性節點連接，而在結構性能以及設計手法上，剛性的節點連接和現澆結構基本相同，但柔性節點連接具有較高的復雜性，具體需要根據節點性能對設計方法、結構整體性能以及耗能機制加以確定，與現澆混凝土框架相比，柔性節點連接具有較大的區別，根據預制構件的拆裝方式，還可以剛性節點連接分為三種，具體包括三維構件、二維預制構件以及一字型構件[1]。

1.2 裝配式剪力墻結構

在裝配式混凝土結構當中，剪力墻是預制構件的一種，其連接縫主要采用濕式連接，對于鋼筋水平接縫一般會使用套筒灌漿連接，除此之外，較為常用的方式還有漿錨搭接的方式，而目前的高層建筑當中，整體式剪力墻結構體系的應用較為廣泛。按照預制墻體的使用位置，可以將剪力墻結構分為兩種，即全預制結構以及部分預制結構。其中全預制剪力墻預制化比率相對較高，但拼縫較多，施工難度較大，一般多用于抗震設防要求較低的多層建筑；部分預制結構在性能方面與現澆結構類似，在一些較高的墻體當中較為適用。

疊合板式剪力墻體系該體系就是全部或部分剪力墻采用疊合剪力墻，全部或部分樓板采用疊合樓板，通過可靠方式連接，并與現場后澆混凝土形成整體受力的混凝土結構。而其中的疊合剪力墻是兩側混凝土板和鋼筋桁架在工廠制作成內含空腔構件，現場安裝就位后在空腔內澆筑混凝土，形成的預制和現澆混凝土整體受力的混凝土墻體。此種結構的特點是施工便于項目的計劃與組織，能夠有效的保證項目的進度優化、質量控制和節約成本，符合國家節能環保的產業政策。

相比于現澆結構，疊合板式剪力墻在受力強度以及結構設計方面具有很大的差異，而且主要在非抗震區域進行使用，若在抗震區域當中或者是抗震烈度為7度，則要求建筑高度在60m以內，且樓層應在18層以下。

1.3 裝配式框架-剪力墻結構

當前階段，我國對于裝配式框架-剪力墻結構的應用相對較少，但已經開始對其進行針對性的研究，為了使墻體結構能夠具有較高的整體性，需要對建筑的底層和頂層部分使用現澆剪力墻結構，以此來防止豎向構件出現不連續的問題，而在剪力墻當中不適合使用轉角窗，在剪力墻上進行開洞操作時，應該將洞的位置上下對齊，如果房屋當中存在不規則的凹凸問題，具體連接過程中應該對現澆梁板加以應用，從而達到縮短凹凸部位長寬比的目的[2]。

2、結構設計計算

2.1 模型整體計算

根據《裝配式剪力墻結構設計規程》（DB11/1003-2013）第5.3條的規定，一般裝配式住宅的整體模型同現澆鋼筋混凝土剪力墻一樣，可采用振型分解反映譜方法進行多遇地震下的彈性分析計算。

2.2 現澆剪力墻計算

根據《裝配式混凝土結構技術規程》（JGJ1-2014）第8.1.1條要求，在對于裝配式剪力墻結構中的現澆剪力墻計算時，應對水平地震作用產生的剪力、彎矩均乘以1.1的增大系數進行配筋設計。

3、裝配式混凝土房屋建筑建造工藝

在進行裝配式結構設計中，設計人員需了解和熟悉裝配式混凝土構件的建造工藝，這樣可以對設計工程中對構件進行合理的選型，優化建筑成本，降低施工難度有很大幫助。

3.1 生產流程

在預制構件的相關生產工藝當中，能夠將構件的特點充分的體現出來，而預制構件生成的主要工藝流程包括數控劃線操作、邊摸安放操作、鋼筋安防操作、脫模劑噴涂、振搗操作、預養護操作、拉毛養護操作、刮平抹光操作、模具清洗等等，首先，需要通過數控劃線機完成劃線操作，然后將預制構件放置在操作臺上完成脫模劑的噴涂，便于構件完成養護以后的脫模，其次，要進行鋼筋的安放和相關零部件施工，最終進行混凝土澆灌施工[3]。

3.2 墻體鋼筋及墻體豎縫連接

墻板模殼內設置鋼筋網片，其中水平向鋼筋為墻體計算水平鋼筋，豎向為分布鋼筋，孔間肋部設置拉筋。預制墻板與墻體現澆段之間、樓層內標準預制墻板之間通過位于預制墻板端部的水平拉錨螺栓進行轉換連接，將其墻體內的水平鋼筋進行標準連接。

3.3 預埋件安裝

對于裝配式建筑而言，預埋件安裝定位具有非常重要的作用，而且在后續的混凝土澆筑和振搗施工中，要遠離預埋件，避免與預埋件發生碰撞，與此同時，在溫差等因素的影響下，不管是混凝土還是預埋件都可能會出現熱脹冷縮的問題，甚至在部分區域出現裂縫，所以，要求預埋件能夠具備較強的承壓能力，并對混凝土產生有效的約束作用，以此來提升構件的抗拉能力和抗壓能力，在完成構件及鋼筋預埋以后即可進行混凝土澆筑施工，且振搗過程中要與鋼筋模板保持相應的距離。

3.4 預制構件脫膜及成品保護

在澆筑施工完成以后，需要做好模臺和預制構件的養護工作，嚴格按照養護規定落實各項工作，確保其養護質量能夠達到相關標準以后，即可進行脫模操作，該項操作需要使用專業設備來完成，以此來減少構件開裂問題[4]。

4、具體施工

4.1 施工準備

在對預制構件進行施工時，需要將各項準備工作做好，包括場地及設備等等，要保證預制構件的放置位置具有較為平整的地基，且在塔吊操作范圍內，并且要根據類型對構件進行存儲，確保使用的便利性。

4.2 安裝調節件及連接件

預制墻板通常需要使用塔吊進行施工，將相關部件固定好以后，需要安裝底部連接件，并根據控制線對連接件進行安裝，完成上述工作以后，需要安裝調節件，確保調節件在垂直度以及水平度方面都能達到相關標準的要求，其中水平度由控制線確定，而垂直度的確定則需要通過相關儀器來實現。

4.3 彈線和定位

在安裝預制構件時，需要結合設計圖紙將軸線放出，并根據軸線確定控制線，在完成預制構件安裝以后，需要借助控制線對其安裝質量進行檢驗，并通過樓層控制點完成預制構件軸線的檢測。除了對軸線進行精準定位外，還需對鋼筋的位置、間距進行偏差校正，以防止施工時上下鋼筋無法搭接等問題。

4.4 標準化施工

在預制構件施工期間，需要根據現場情況，將構件施工文件做好，并對施工人員進行積極的培訓，確保各項操作的規范性，使建筑的整體質量得到有效的保證。

結語：

綜上所述，對裝配式混凝土結構進行合理的設計，并嚴格按照工藝要求將其應用在房屋建筑當中，能夠使房屋建筑的質量及節能減排效果得到有效的提升，因此，建筑領域一定要對相關工作進行不斷的強化，以此來推動建筑行業的可持續發展。