裝配式建筑墻體的細(xì)部構(gòu)造深化設(shè)計(jì)研究

唐悅

（鄭州升達(dá)經(jīng)貿(mào)管理學(xué)院）

1 引言

本文的研究對象為裝配式建筑墻體，在整體建筑結(jié)構(gòu)中，外墻的構(gòu)成與建筑整體空間的任何一種構(gòu)成均存在顯著差異，墻體不僅集成了主體結(jié)構(gòu)的施工要點(diǎn)，也關(guān)系到支撐建筑整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的功能。從美觀性考慮，在建筑墻體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，通常會選擇在外墻上進(jìn)行與文化有關(guān)的裝飾設(shè)計(jì)，此種設(shè)計(jì)方式屬于施工隊(duì)伍對自然生活的理解。目前，我國針對建筑墻體的相關(guān)研究取得了一定成績，但針對建筑墻體細(xì)部結(jié)構(gòu)的研究卻相對落后，為了解決這一問題，提升裝配式建筑墻體結(jié)構(gòu)的人文性與質(zhì)量性，以建筑產(chǎn)業(yè)裝配式結(jié)構(gòu)的開發(fā)現(xiàn)狀為背景，以建筑墻體為例，對其細(xì)部構(gòu)造的設(shè)計(jì)展開深入研究。

2 裝配式建筑的特點(diǎn)

在裝配式建筑結(jié)構(gòu)的施工全過程中，其內(nèi)墻與外墻的梁、板、柱等有關(guān)施工構(gòu)件都需要在建筑單位預(yù)制工廠內(nèi)實(shí)施完成。因此，相比現(xiàn)場施工方式來說，整體效率更高。且裝配式建筑結(jié)構(gòu)無需為整體結(jié)構(gòu)施工提供支撐，節(jié)約了鋼板模具與木材模具的使用量[1]。在施工工廠內(nèi)提前完成建筑構(gòu)件的壓制與成膜等工作，也減少了混凝土、鋼筋等材料的用量。因此，裝配式建筑結(jié)構(gòu)的顯著優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約施工成本、能源損耗少[2]。裝配式建筑雖然具有施工周期短的優(yōu)勢，但也存在深化設(shè)計(jì)誤差大、信息傳遞不到位等問題，將BIM應(yīng)用于裝配式建筑墻體細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)中，可以克服這些缺點(diǎn)。

傳統(tǒng)的建筑施工由于施工工藝較多，且整體程序較為復(fù)雜，因此在執(zhí)行施工行為時(shí)，極易對環(huán)境造成危害。無論是工程廢水，或是廢氣，均會在不同程度上影響周邊生態(tài)[3]。而裝配式建筑結(jié)構(gòu)在現(xiàn)場施工中，只需要對建筑構(gòu)件的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行規(guī)范化連接與安裝即可完成?？梢越档铜h(huán)境污染、減少施工過程中人員的損傷。

3 基于BIM的裝配式建筑墻體細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)

3.1 基于BIM的裝配式建筑墻體構(gòu)件拆分與節(jié)點(diǎn)深化

在對裝配式建筑墻體結(jié)構(gòu)進(jìn)行細(xì)部構(gòu)建深化設(shè)計(jì)的過程中，考慮到樓板結(jié)構(gòu)與建筑墻體之間呈現(xiàn)一定穩(wěn)定支撐關(guān)系，因此在深化階段，應(yīng)利用BIM技術(shù)將墻體構(gòu)件進(jìn)行拆分處理，對拆分的每個(gè)模塊進(jìn)行重構(gòu)與檢查（見圖1），并根據(jù)每個(gè)墻體支柱所具備的不同功能，進(jìn)行拆分處理，避免因前后脫節(jié)造成錯(cuò)誤，可以更好的利用BIM技術(shù)的優(yōu)勢設(shè)計(jì)裝配式建筑墻體的細(xì)部構(gòu)造。

圖1 裝配式建筑墻體構(gòu)建拆分圖

分析在水平受力節(jié)點(diǎn)、垂直受力節(jié)點(diǎn)與非受力建筑構(gòu)件節(jié)點(diǎn)的承受力[4]，進(jìn)行設(shè)計(jì)。水平受力節(jié)點(diǎn)是指預(yù)制陽臺、預(yù)制樓梯等施工結(jié)構(gòu)；垂直受力節(jié)點(diǎn)是指建筑結(jié)構(gòu)剪力墻等；非受力建筑構(gòu)件是指PⅤC建筑保溫層、建筑立面等結(jié)構(gòu)。

在完成裝配式建筑墻體構(gòu)件拆分后，應(yīng)嚴(yán)格遵循“建筑模具數(shù)量協(xié)調(diào)統(tǒng)一原則”，建立施工現(xiàn)場與預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)工廠的直接聯(lián)系[5]。按照施工方要求，根據(jù)施工中甲方單位的要求，將施工節(jié)點(diǎn)拆分成：墻體構(gòu)件深化設(shè)計(jì)方案、方案細(xì)部說明、預(yù)構(gòu)件的拆分與安裝位置、施工所需工程量詳單、工程施工設(shè)計(jì)圖紙、構(gòu)件細(xì)化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖、工程造價(jià)核算清單、構(gòu)件詳細(xì)節(jié)點(diǎn)詳圖、墻體吊裝詳細(xì)圖等。

在對裝配式建筑墻體構(gòu)件拆分中考慮到此種類型建筑墻體結(jié)構(gòu)的施工主要控制點(diǎn)在于建筑墻體的梁、板、柱連接部分。因此，在建筑施工過程中，需要施工的深化節(jié)點(diǎn)為墻體水平連接點(diǎn)、墻體預(yù)制垂直連接點(diǎn)、疊合墻板與預(yù)制墻板連接點(diǎn)[6]。綜上所述，對建筑墻體結(jié)構(gòu)進(jìn)行深化設(shè)計(jì)的節(jié)點(diǎn)應(yīng)從下述三個(gè)方面設(shè)計(jì)。具體內(nèi)容如下表1所示。

表1 裝配式建筑墻體結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)深化設(shè)計(jì)

按照上述表1中內(nèi)容，對提出的每一個(gè)施工節(jié)點(diǎn)進(jìn)行對應(yīng)的深化設(shè)計(jì)，以此完成對裝配式建筑墻體的深化施工設(shè)計(jì)。

3.2 建筑墻體細(xì)部豎向與橫向節(jié)點(diǎn)連接施工

根據(jù)上述提出的建筑結(jié)構(gòu)深化施工設(shè)計(jì)，可采用對節(jié)點(diǎn)進(jìn)行細(xì)部連接施工的方式，達(dá)成對建筑墻體細(xì)部構(gòu)造的深化目標(biāo)。在此過程中，考慮到施工中的豎向剪力墻是采用全套灌裝的方式，因此在細(xì)部豎向連接施工時(shí)，應(yīng)考慮到節(jié)點(diǎn)受力是否均勻、傳熱（/導(dǎo)熱系數(shù)）是否標(biāo)準(zhǔn)等的問題。為了避免建筑結(jié)構(gòu)墻體施工成果存在質(zhì)量方面問題，采用無收縮灌漿施工的方式，對墻體細(xì)部裂紋與縫隙進(jìn)行填補(bǔ)，使豎向墻體自身形成一個(gè)防水層。

在此基礎(chǔ)上，對裝配式建筑墻體結(jié)構(gòu)在細(xì)部橫向連接施工時(shí)，應(yīng)考慮墻體的抗震性能。因此，預(yù)制填充屬于細(xì)部施工中的關(guān)鍵影響要素，在實(shí)際施工過程中，使用BIM技術(shù)，對墻體施工進(jìn)行模擬應(yīng)用[7]。包括在預(yù)制墻體的連接節(jié)點(diǎn)處理進(jìn)行鑿毛處理，并采用長度在145.0mm～165.0mm之間的剪連接構(gòu)件或螺絲栓對墻體進(jìn)行二次加固處理，最終采用粘結(jié)或連接膠布條進(jìn)行后期防水處理，以此完成對建筑墻體細(xì)部橫向節(jié)點(diǎn)連接施工。

4 對比實(shí)驗(yàn)

以某地區(qū)鋼構(gòu)生產(chǎn)基地宿舍樓工程為例，該項(xiàng)目主體宿舍樓整體占地面積約為590㎡，建筑總面積約為980㎡，建筑主體宿舍樓高度為3層，整體高度約為9.5m。該工程項(xiàng)目裝配式建筑墻體框架包括：一層內(nèi)墻、二層內(nèi)墻、三層內(nèi)墻、一層外墻、二層外墻、三層外墻和屋面板等結(jié)構(gòu)。為進(jìn)一步驗(yàn)證BIM裝配式建筑墻體的細(xì)部構(gòu)造深化的實(shí)際應(yīng)用效果，將本文深化方法與傳統(tǒng)深化方法同時(shí)應(yīng)用到該項(xiàng)目當(dāng)中，利用其分別對不同建筑墻體結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工，最終驗(yàn)證兩種方法的應(yīng)用效果。分別完成兩種墻體細(xì)部構(gòu)造深化后，對完成施工的結(jié)構(gòu)進(jìn)行尺寸偏差測量。為確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，采用墻體結(jié)構(gòu)測量設(shè)備分別對兩種方法施工后的墻體進(jìn)行測量。將測量結(jié)果進(jìn)行記錄，并繪制成如表2所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比表。

由表2中的數(shù)據(jù)可以看出，除墻體細(xì)部豎向結(jié)構(gòu)3傳統(tǒng)方法的偏差不滿足允許偏差范圍要求以外，其他位置，本文方法與傳統(tǒng)方法得到的結(jié)果均在允許偏差范圍內(nèi)，本文方法的偏差更低，主要原因是本文方法在應(yīng)用過程中實(shí)現(xiàn)了對墻體更加精細(xì)化的處理，并增加了二次加固的環(huán)節(jié)。因此，通過對比實(shí)驗(yàn)證明，本文提出的墻體細(xì)部構(gòu)造深化方法與傳統(tǒng)方法相比更滿足墻體施工的高精度需要，可有效提高施工過程中墻體結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量。

5 結(jié)語

本文從墻體構(gòu)件拆分與節(jié)點(diǎn)深化、墻體細(xì)部豎向與橫向節(jié)點(diǎn)連接施工兩個(gè)方面開展了研究，并設(shè)計(jì)對比實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了本文方法的施工成果在允許偏差范圍內(nèi)，可提高施工過程中墻體結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量。