裝配式建筑施工結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)優(yōu)化及處理技術(shù)研究

康才東 段佳利 朱江

摘要：隨著我國建筑行業(yè)邁入工業(yè)化階段，裝配式建筑在我國得到了廣泛的推廣應(yīng)用。近年來，各省、市的新建建筑中裝配式建筑的比例逐年不斷增加。裝配式建筑不同于傳統(tǒng)的建造方式，將繁雜的現(xiàn)場施工作業(yè)轉(zhuǎn)移到工業(yè)化車間進(jìn)行構(gòu)件預(yù)制加工，減少建筑垃圾，實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。本文結(jié)合工程實(shí)踐闡述了裝配式建筑施工結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)優(yōu)化及處理技術(shù)，并對其施工要求做了詳細(xì)、深入的分析。

關(guān)鍵詞：裝配式建筑;施工結(jié)構(gòu);研究

引言

當(dāng)前我國建筑行業(yè)呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的狀態(tài)，在大力倡導(dǎo)城市化建設(shè)發(fā)展理念的同時(shí)，隨之提出工業(yè)化發(fā)展的指導(dǎo)性戰(zhàn)略。在裝配式建筑施工當(dāng)中，始終有一些質(zhì)量問題頻發(fā)出現(xiàn)，嚴(yán)重影響裝配式建筑施工的質(zhì)量水平。這就要求應(yīng)當(dāng)切實(shí)提升裝配式建筑工程施工水平，在此基礎(chǔ)上深入研究裝配式施工質(zhì)控方法，并將其充分運(yùn)用到工程施工實(shí)踐，這樣才能有效控制裝配式建筑施工質(zhì)量水平。

1裝配式建筑概述

1.1裝配式建筑的基本概念

裝配式建筑不僅具有結(jié)構(gòu)方面的突出優(yōu)勢，還可以在施工建設(shè)的過程中實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)成本的控制，減小施工過程中的環(huán)境污染和資源浪費(fèi)。由于裝配式建筑在這些方面的突出優(yōu)勢，其在各行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。從裝配式建筑結(jié)構(gòu)的施工流程來看，主要以設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工、安裝為主，在預(yù)制工廠內(nèi)根據(jù)前期所設(shè)計(jì)的各個構(gòu)件來組織生產(chǎn)，對各個構(gòu)件加以適當(dāng)?shù)膬?yōu)化，保障構(gòu)件質(zhì)量，這種預(yù)制生產(chǎn)、現(xiàn)場安裝的方式有效提升了整體的施工效率。

1.2裝配式建筑的特點(diǎn)

裝配式建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)用在工程領(lǐng)域中，不僅縮短了施工周期，更是保持了不同施工模塊和流程之間的協(xié)調(diào)性。首先，在施工作業(yè)開展時(shí)，預(yù)先制定的構(gòu)件使得施工企業(yè)在施工現(xiàn)場有足夠的時(shí)間和精力來完成其他環(huán)節(jié)的施工作業(yè)。因此，裝配式建筑的施工效率更高，不同施工流程之間的銜接更好。其次，因?yàn)檠b配式建筑在構(gòu)件生產(chǎn)時(shí)采用的是標(biāo)準(zhǔn)化方式，各個構(gòu)件更具先進(jìn)性和環(huán)保性，從而帶動了整個建筑行業(yè)的發(fā)展。最后，裝配式建筑在計(jì)算機(jī)技術(shù)等的輔助下，精度控制更為便捷，提高了工程質(zhì)量和效益。

2裝配式建筑施工技術(shù)的優(yōu)勢

2.1低碳節(jié)能與綠色環(huán)保

在進(jìn)行建筑工程施工過程中，選用裝配式建筑施工技術(shù)，能夠有效推動我國綠色經(jīng)濟(jì)的不斷快速發(fā)展，能夠有效提高建筑工程的施工質(zhì)量與施工效率。針對裝配式建筑施工技術(shù)，因?yàn)樗哂卸喾N優(yōu)勢特點(diǎn)，如綠色環(huán)保與低碳節(jié)能，因此選用這種施工技術(shù)，可以對我國有限的環(huán)境資源起到有效保護(hù)與節(jié)約的作用，能夠有效減少施工現(xiàn)場作業(yè)量。在過去進(jìn)行建筑工程施工過程中，施工現(xiàn)場常常會產(chǎn)生粉塵污染、噪音污染等問環(huán)境污染問題，而通過使用裝配式建筑施工技術(shù)，則可以對這些環(huán)境污染問題進(jìn)行有效解決，能夠有效保證建筑工程施工現(xiàn)場的整潔性，同時(shí)裝配式建筑施工在極大程度上可以降低對其周邊居民正常生活環(huán)境造成的影響。

2.2有助于建筑工業(yè)化與建筑產(chǎn)業(yè)化的實(shí)現(xiàn)

在過去進(jìn)行混凝土建筑工程施工過程中，由于施工精度不夠高，各種規(guī)劃空間尺寸非常容易產(chǎn)生較大的施工偏差，所以會對建筑物后期室內(nèi)裝飾施工造成非常大的影響。而通過使用裝配式建筑施工技術(shù)，則可以對以上各種問題進(jìn)行有效解決，有助于建筑工業(yè)化與建筑產(chǎn)業(yè)化的實(shí)現(xiàn)，裝配式建筑物構(gòu)件具有自己的施工標(biāo)準(zhǔn)與施工要求，生產(chǎn)廠家應(yīng)根據(jù)這些施工標(biāo)準(zhǔn)與要求來生產(chǎn)加工墻板、梁、柱子等裝配式建筑物構(gòu)件，而且在對這些建筑構(gòu)件進(jìn)行生產(chǎn)加工過程中，應(yīng)將水管、電線預(yù)先埋設(shè)在規(guī)定位置。在加工生產(chǎn)裝配式建筑構(gòu)件過程中，生產(chǎn)廠家均是選用相對應(yīng)的模具來進(jìn)行加工的，所以在設(shè)計(jì)精度方面，裝配式建筑構(gòu)件提出了十分嚴(yán)格的要求，有助于建筑工業(yè)化與建筑產(chǎn)業(yè)化的實(shí)現(xiàn)。針對裝配式建筑，由于這種模式對設(shè)計(jì)精度是十分嚴(yán)格的，所以這樣可以更好地推動建筑物室內(nèi)裝飾設(shè)計(jì)的規(guī)模化發(fā)展。因?yàn)檠b配式建筑構(gòu)件均是在工廠中預(yù)制加工的，所以在選用裝配式施工技術(shù)，可以在施工現(xiàn)場對裝配式建筑構(gòu)件進(jìn)行直接安裝施工，能夠高效統(tǒng)一管理建筑工程的施工質(zhì)量，有助于建筑標(biāo)準(zhǔn)化目的的實(shí)現(xiàn)。

3工藝原理

3.1預(yù)制柱縱向鋼筋連接采用半灌漿套筒連接

通過模具對錨固鋼筋的定位，模具孔洞大小控制在比柱鋼筋大2～3mm，在柱邊彈出控制線，調(diào)整定位模具，采用焊接方式來固定定位模具，來保證柱縱向鋼筋位置精確;然后進(jìn)行吊裝、校正，待坐漿強(qiáng)度達(dá)到后采用高強(qiáng)灌漿料進(jìn)行封堵，通過對空腔體積的計(jì)算得出灌漿料的用量，對比實(shí)際用量與理論值，保證實(shí)際用量大于理論用量，以此來控制灌漿質(zhì)量。

3.2利用BIM技術(shù)

模擬吊裝過程，分析疊合板、預(yù)制柱與梁的節(jié)點(diǎn)鋼筋的位置、數(shù)量、規(guī)格等數(shù)據(jù)，通過空間模型分析疊合板與框架梁角部鋼筋、預(yù)制柱縱向鋼筋與梁主筋是否有碰撞現(xiàn)象。如疊合板與框架梁鋼筋存在碰撞可現(xiàn)穿入角部鋼筋，待疊合板安裝調(diào)整后進(jìn)行綁扎;對于預(yù)制柱與梁鋼筋的碰撞，采用梁鋼筋水平偏位避讓的方法以此解決鋼筋碰撞的問題。

3.3預(yù)制樓梯深化設(shè)計(jì)

應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場樓梯間實(shí)際尺寸及位置，并進(jìn)行校核計(jì)算驗(yàn)證，確保各處連接節(jié)點(diǎn)位置的準(zhǔn)確性和安全性。制作預(yù)制樓梯的模板時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照深化圖紙進(jìn)行。每次預(yù)制樓梯段安裝就位后及時(shí)用C40級CGM灌漿料將預(yù)留孔洞封堵，并采用聚苯填充樓梯縫隙。

4施工操作要點(diǎn)

4.1柱與柱連接節(jié)點(diǎn)

裝配式結(jié)構(gòu)中預(yù)制柱的連接關(guān)系到整體結(jié)構(gòu)的抗震性能和結(jié)構(gòu)抗倒塌能力，是框架結(jié)構(gòu)在地震荷載作用下的最后一道防線，極其重要。為保證預(yù)制柱吊裝時(shí)能精確就位，以及縮短吊裝時(shí)間，可在預(yù)制柱施工前先制作柱定位模具，模具孔洞大小控制在比柱鋼筋大2～3mm，以保證柱鋼筋定位精確度。利用經(jīng)緯儀在預(yù)制疊合板上將樓層控軸線放樣放出來，同時(shí)將柱邊線分出，在疊合板上彈出柱邊線，吊裝作業(yè)人員按照柱邊線調(diào)整定位模具，通過焊接固定鋼筋來確保鋼筋位置準(zhǔn)確性。現(xiàn)場施工員在抄平時(shí)，按照2cm+8d在外漏鋼筋長度上用記號筆做標(biāo)記，利用紅外線水平儀輔助在所有鋼筋上做好標(biāo)記，安排焊工將長度超出的鋼筋割除，以保證外漏鋼筋長度一致。在混凝土澆筑前，利用PVC管作為保護(hù)措施，套在豎向主筋上，以免澆筑時(shí)造成污染，避免二次清理用工。將連接部位鑿毛以增加接觸面并清理表面浮漿，采用吊裝梁垂直起吊，預(yù)制柱吊裝至操作面保證其底部穩(wěn)定水平，使預(yù)留鋼筋插入至灌漿套筒內(nèi)，安裝柱臨時(shí)支撐，對柱的安裝位置、水平度及垂直度進(jìn)行檢查，調(diào)節(jié)支撐并緊固。預(yù)制柱在起吊時(shí)應(yīng)試吊升高50cm，操作過程應(yīng)做到慢起、快升、緩放。預(yù)制柱調(diào)整就位后，在柱角處加塞墊片，并按照設(shè)計(jì)要求將柱底部接縫處封堵密實(shí)，接縫處封堵厚度需符合設(shè)計(jì)要求。

4.2預(yù)制柱與梁連接節(jié)點(diǎn)

本工程梁柱節(jié)點(diǎn)通常有角柱（柱-2梁）節(jié)點(diǎn)、邊柱（柱-3梁）節(jié)點(diǎn)、中柱（柱-4梁）節(jié)點(diǎn)三種，節(jié)點(diǎn)區(qū)柱縱筋與梁縱筋（多向）避讓若處理不當(dāng)，將增加施工現(xiàn)場節(jié)點(diǎn)處理難度，后期的修補(bǔ)措施不當(dāng)對結(jié)構(gòu)安全留有隱患。因此，項(xiàng)目在施工圖設(shè)計(jì)階段，應(yīng)提前對結(jié)構(gòu)單體中全部梁柱節(jié)點(diǎn)鋼筋避讓優(yōu)化，結(jié)合預(yù)制構(gòu)件吊裝順序，以后澆節(jié)點(diǎn)區(qū)施工簡單為第一原則，進(jìn)行框架梁柱節(jié)點(diǎn)深化設(shè)計(jì)。常規(guī)設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)包括：預(yù)制框架柱豎向連接，預(yù)制梁在框架柱內(nèi)錨固兩種。預(yù)制梁在框架柱內(nèi)錨固需要考慮兩種情況：相交于同一節(jié)點(diǎn)的多梁縱筋與框架柱縱筋的避讓，考慮（同向/不同向）梁筋的避讓。梁縱筋與框架柱的縱筋避讓相對簡單，只需要保證梁、柱縱筋的位置滿足鋼筋誤差（制作、安裝）和混凝土澆搗要求即可。框架梁柱節(jié)點(diǎn)的框架梁縱筋避讓，對于同向框架梁縱筋多采用水平偏位，不同向框架梁縱筋采用豎向偏位處理。

5裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化路徑

5.1建立健全設(shè)計(jì)體系

我國的裝配式建筑施工技術(shù)在多年的發(fā)展中取得了一定的成果，但依然存在著很多的技術(shù)難題。各個工程企業(yè)在裝配式建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工過程中，要不斷積累結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，建立完善的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)體系，在該體系中明確規(guī)定裝配式建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程、標(biāo)準(zhǔn)等基本內(nèi)容，為設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)工作提供制度指導(dǎo)。與常規(guī)的住宅式建筑不同，裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更需要構(gòu)建可行且完善的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)體系，該體系由標(biāo)準(zhǔn)化戶型模塊和標(biāo)準(zhǔn)化交通模塊所構(gòu)成。交通模塊，重點(diǎn)是要進(jìn)行裝配式建筑中樓梯、電梯井、過道等基本交通要素的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，而戶型模塊方面，重點(diǎn)要進(jìn)行內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，使得空間形狀、尺寸能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)需求。

5.2優(yōu)化預(yù)制構(gòu)件的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)是裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的一個難點(diǎn)，且節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)是否合理，關(guān)系到裝配式建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性。在傳統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)中，一般選用的是鋼筋或者套筒連接方式，這些連接材料的價(jià)格偏高，也就導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)的建設(shè)施工成本較高。從經(jīng)濟(jì)性的角度出發(fā)，設(shè)計(jì)人員在裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，為提高節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)水平，可以通過優(yōu)化預(yù)制構(gòu)件之間、預(yù)制構(gòu)件與現(xiàn)場混凝土構(gòu)件之間的節(jié)點(diǎn)連接方式來最大限度地提高結(jié)構(gòu)性能。

5.3預(yù)制構(gòu)件拆分把控

裝配式建筑的結(jié)構(gòu)構(gòu)件非常復(fù)雜，包含的預(yù)制構(gòu)件數(shù)量較多，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化的過程中，專業(yè)設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)裝配式建筑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，了解清楚在結(jié)構(gòu)體系內(nèi)哪些屬于現(xiàn)場澆筑構(gòu)件，哪些屬于預(yù)制構(gòu)件。一般的裝配式住宅建筑在設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)注重水平構(gòu)件預(yù)制技術(shù)的選擇，尤其要注重疊合板、陽臺、樓梯等的科學(xué)設(shè)計(jì)，根據(jù)現(xiàn)場條件來進(jìn)行各個構(gòu)件的科學(xué)使用，通過科學(xué)地規(guī)劃與布局，節(jié)約空間和成本。

結(jié)束語

我國裝配式才開始發(fā)展可能許多地方仍然不成熟，但是我們的國家正在提倡和發(fā)展裝配式建筑。這里我們對裝配式施工現(xiàn)場注意要點(diǎn)進(jìn)行研討，為以后裝配式建筑提供些許經(jīng)驗(yàn)。我也相信我們國家的裝配式建筑體系也將越來越規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化。

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