建筑裝配式混凝土結構設計與建造技術應用分析

馮 彥

在現階段的城市建設中，建筑高度和規模不斷擴大，施工難度和復雜性也大大提升，對建筑施工技術提出了更高的要求。不僅需要滿足相關的質量要求，還應在施工效率、經濟以及環保等方面得到進一步提升。而裝配式混凝土結構的出現既能夠促進施工進度和質量的提升，還可以提高經濟效益和生態環保效益。因此，現階段必須重視對裝配式混凝土結構設計和建造技術的分析研究，不斷優化完善結構設計，提高施工技術水平，有效促進建筑行業的可持續發展。

1 裝配式混凝土建筑的結構設計要點

1.1 結構布置要點

在裝配式混凝土建筑結構設計中，最為關鍵的就是做好豎向和平面的結構布置。在具體結構布置中需要遵循“受力明確、傳力直接、規整標準”的原則。豎向構件必須達到既定的剛度、穩定性、承載力等相關要求，并且要提升豎向結構的整體抗傾覆能力，避免豎向構件在投入使用后，由于水平作用力產生拉應力而降低豎向結構的穩定性[1]。同時還應做好豎向構件的截面變化控制，盡可能減小截面在豎直方向的變化，通過提升混凝土強度的方法來達到軸壓比等指標要求，這樣可以有效減少構件的大尺寸變化，進而減少疊合樓板類型。對于平面梁，在進行設置時需要減少次梁的設置，盡可能采用大板，長度和寬度需要分別大于6 600 mm 和1 200 mm，混凝土梁截面也需要嚴格控制尺寸，從而降低疊合梁預制成本。

1.2 結構計算要點

裝配式混凝土結構的設計與現澆混凝土基本相同。在進行結構計算時，需要從承載力和正常使用極限方面入手來開展準確計算，多采用PKPM、YJK 和MIDAS 等軟件。裝配式混凝土結構的計算參數，如周期折減系數、梁剛度放大系數等都與現澆混凝土結構相一致。但是在混凝土結構抗震等級方面，裝配式結構的劃分高度相對較低。由于在具體施工中可能會存在各種不同的要求和工程地質情況，因此在結構設計時必須從實際入手，合理根據相關參數進行計算[2]。除此之外，裝配式混凝土結構中經常會出現不規則結構，各構件間的受力極其復雜，此時通過補充驗算，如彈性時程分析、節點有限元分析等對構件受力情況進行進一步的計算分析。

1.3 結構構件設計要點

對于地下室、框架、轉換層以及剪力墻等關鍵結構，在結構設計中對其進行現澆化處理，同時還需要圍繞裝配式建筑的實際施工流程，從預制、調運等環節入手進行驗算計算。此外，為了進一步提升節點連接可靠性，縮減節點連接所需鋼筋，在構件預制時，除了需要縮減截面尺寸，還要使用大直徑鋼筋。預制墻板在豎直方向的拼縫必須避開邊緣構件，以免影響結構連接效果。同時對于預制疊合板，在拆分時為了統一疊合板尺寸，需要做好拼縫后膠帶的合理調整。

最后，對于單個預制構件的拆分重量，在具體設置時需要結合現場吊裝能力來進行確定?？傊?，在設計預制構件結構時，既需要從結構自身的受力情況來進行科學計算，又要從經濟性、標準化生產、可操作性等其他方面綜合考慮。

1.4 構件連接設計要點

構件連接設計與裝配式建筑各構件之間能否達到預期的整體性，和受力平衡密切相關。只有確保連接設計的科學合理，各構件之間才能夠正常進行應力的傳遞，使建筑整體具備足夠的強度和抗震性能。混凝土構件連接方法包括干式和濕式，后者在當下施工中得到了廣泛應用，其利用套筒、焊接等方式與鋼筋進行連接，再將混凝土灌入其中，從而形成穩固的混凝土結構。

連接設計的重點在于合理進行連接位置和節點的確定[3]。連接位置應綜合考慮受力和施工可操作性，選擇集中受力較小、施工難度較低的位置。此外，為了使連接節點的整體結構穩定性得到提升，節點結合面要進行糙化處理，預留相應的鍵槽或者進行鑿毛處理等。需要注意的是，二次澆筑混凝土強度應高于原構件混凝土的強度，以此獲得良好的加固連接效果。現階段，裝配式構件連接方式很多，不同方式的適用范圍和優缺點都存在差異，因此在具體裝配式建筑設計時，必須結合工程具體情況合理選擇構件節點，確保達成強節點弱構件的目的。

2 框架剪力墻結構在裝配式建筑工程中的具體應用

2.1 工程概況

某建筑項目整體采用裝配式應力混凝土框架剪力墻結構，地上9 層，地下1層，總建筑面積為8 000 m2。項目主體結構±0.000 以下采用現澆形式。

2.2 節點連接深化設計

2.2.1 難點分析

（1）在設計梁柱節點時，節點核心區中梁柱交叉縱筋的數量非常多，所以鋼筋布設連接的難度很大，特別是在本次工程項目建設中，預應力鋼絞線穿過預制主梁，致使預制梁柱的安裝施工效率非常低，難以達成標準化操作，同時混凝土澆筑的質量也無法得到全面保障。

（2）因為工程項目采用框架預制、剪力墻現澆的施工方式，所以在進行節點深化時，要做好預制柱、剪力墻鋼筋、構建連接等方面施工方案的合理設計。

（3）預制主梁選擇通過后張預應力筋連接，柱端部錨具的設計應該綜合考慮柱縱向鋼筋的設計情況，二者保持匹配。

2.2.2 實施方案

為了對上述難點問題進行有效處理，文章采用了下述的技術方案。首先，為了確保預制梁施工進度計劃目標順利完成，加快施工效率，工程采用直螺紋套筒和灌漿套筒結合的方式，這樣就可以減少梁柱節點核心區鋼筋的設置量，達到標準化施工要求。其次，為了提高預制主次梁節點安裝速度，深化設計中通過直螺紋套筒來連接測量梁底縱筋和主梁，之后再通過混凝土將其余結合板澆筑到一起。再次，由于工程項目中的剪力墻相對較少，如果以剪力墻預制來進行施工，則無法與其他預制構件保持相同的吊裝質量，因此采用現澆施工，并利用預埋直螺紋套筒將剪力墻和預制柱進行連接[4]。最后，因為預制柱中鋼筋布設非常密集，所以設計了專用于梁柱節點的預應力錨具（圖1）。與一般錨具相比較，其尺寸較小，這樣就可以避免錨具在施工中與主筋碰撞，并為施工提供便利。

圖1 節點核心區專用預應力錨具

2.3 吊裝預制構件

預制構件的吊裝作為裝配式建筑施工中的重點和關鍵，不僅施工難度大、耗時長，并且存在一定的施工風險，在施工中遵循“慢起、快升、緩放”的原則來進行施工。對于不同預制構件，在具體吊裝時也有著不同的技術要求。

2.3.1 吊裝豎向構件

在吊裝中需要先將構件吊升至距地面1 m 位置，然后檢查整個吊裝構件是否牢固安全，確認無問題后再繼續起吊。當吊裝至作業面約1 m 位置時，合理調整預制筋到控制線區域，并根據實際情況進行支撐和設置膨脹螺栓，按照施工設計要求準確檢測相關參數，如標高垂直度等，在其都達到既定要求后，才可進行后續構建的安裝。

2.3.2 吊裝水平構件

按照設計要求進行水平構件支撐的搭建，墊板置于腳手架底部，立桿和墻體間的距離設置在1 m 左右，相鄰立桿間距離則在1.8 m，掃地桿和地面間距為0.2 m，同時為了進一步提升支撐的穩固性，還需要額外進行兩道水平桿的搭建。在吊裝水平預制件的過程中，預制件和墻體間的邊界線要控制在10 mm，同時在吊裝中，構件外沿鋼筋需要向上彎曲，相鄰構件在吊裝時的豎向間距最大不超過10 mm，如果大于該距離，則必須利用木楔調整[5]。此外，為了確保構件結構在下降過程中的穩定性，還需要在構件底部設置纜風繩，調整和穩定構件位置。

2.4 現澆節點施工

工程采用C50 混凝土來進行現澆節點試件的施工，鋼筋采用HRB400。在具體施工中需要從以下幾點加強技術控制。第一，豎向構件連接。根據具體空間設置和預制件的形狀，合理采用“一型”“L型”等開展構建連接。預制構件中需要結合現澆區實際情況、模板設置等，提前預留對拉螺栓孔。第二，疊合樓板現澆。該施工環節最為重要的就是避免現澆混凝土漏漿問題，所以在模板設置完成后于疊合板邊緣安裝海綿條。當梁底排鋼筋、箍筋都按照要求進行施工后，吊裝疊合板，梁上端箍筋采用Ф6 鋼筋來作為臨時固定，吊裝結束后進行上排梁鋼筋的施工?，F澆混凝土環節，主要圍繞澆筑、拆模以及養護來進行重點管理。澆筑環節需要圍繞澆筑結構的密實性和完整性入手，避免在澆筑過程中出現離析、麻面等問題，同時還要做好鋼筋保護層的保護，合理采用分層澆筑的方式；完成澆筑后，及時進行振搗棒的振搗施工，做到振搗均勻密實無氣泡，無過振、漏振等問題；拆模環節也應嚴格按照既定的施工要求，混凝土強度達到預期強度標準后，才可進行拆模，同時拆模時還需要做好對邊角棱等區域的保護，避免拆模不當造成混凝土結構破損。養護環節中應結合具體環境氣候做好混凝土的保溫、保濕和隔熱等處理，以免因養護不當而出現裂縫等問題。

2.5 鋼筋套筒灌漿連接

2.5.1 施工準備

灌漿開始前必須按照設計要求進行預留灌漿孔的檢查，保證灌漿孔位正確并且無堵塞問題，同時還需要濕潤套筒。灌漿材料在制備完成后靜置，時間為2 ～3 min，以免在灌漿過程中出現氣泡而影響混凝土結構的密實性。與此同時，開展剪力墻以及相應構件的匹配性試驗，以此來檢驗套筒和漿料是否配套適用。

2.5.2 灌漿施工

灌漿施工多選擇底部口作為灌漿口，對于同一分艙出漿口都灌漿結束后，按照施工要求對出漿、注漿口進行封堵。施工采用保壓灌漿法，非常有助于提升灌漿的飽滿性。當所有出漿口出漿并封堵完成后，需要靜置30 s，然后再進行后續注漿施工。在注漿過程中，如果注漿設備存在后推感時，即可停止注漿并封堵灌漿口，采用相同灌漿流程來制作混凝土試塊，以便于檢測灌漿料的結構強度。

上述灌漿過程完成后，及時開展養護措施，以同時制作的試塊為檢驗標準，在其強度達到相應要求后，才可進行鋼筋套筒灌漿的后續施工。為了進一步檢驗工程質量，在施工結束后還需要采用其他檢驗方式來檢驗灌漿施工的效果，如在灌漿套筒中取樣檢測、排查套筒灌漿連接位置有無漏洞或者隱患等，通過詳細全面的排查檢驗，避免在灌漿施工中存在任何質量問題而影響整個裝配式建筑結構的安全性和穩固性[6]。需要注意的是，為了避免取樣所造成的預制墻體結構損傷，取樣位置應該盡可能選擇在受力小的墻體區域，并合理應用人工和機械結合的方式將套筒順利取出，然后再對剃鑿位置修補和恢復。

3 結語

裝配式建筑結構是今后建筑施工的主要形式，是建筑行業發展的重點和關鍵。為了建設出更加高質量、高水準的裝配式建筑，不僅要從結構設計層面入手，結合具體工程實況和行業標準，不斷做好對裝配式建筑結構的優化設計，同時還要從建造技術層面入手，有效把控其中的關鍵點，不斷提高施工技術水平，為建筑行業可持續發展作出貢獻。