公共建筑工程中的裝配式技術應用研究

葉遠田

（中鐵十二局集團建筑安裝工程有限公司，山西 太原 030024）

公共建筑工程與普通建筑工程不同，作為服務于社會公眾的建筑，在施工工藝與技術方面的要求較高[1]。傳統的施工技術具有一定的局限性，無法根據公共建筑工程的實際情況與特征做出對應的設計，在滿足服務公眾需求方面的完成度較低[2]。裝配式施工技術能夠有效地改善這一問題，根據建筑功能制定對應的設計方案并完成施工[3]。基于此，本文以X公共建筑工程為例，開展了裝配式技術在工程建設中的應用探究。

1 裝配式技術相關內容概述

裝配式技術與傳統的施工技術存在一定的差異，作為一種較為便捷的技術類型，在各個行業領域中得到了廣泛應用[4]。裝配式技術主要通過各類生產技術與模具，分別建立可復制單元，通過改善各個構件的使用精度，提升工程項目建設的質量與效率[5]。在建筑工程項目中，裝配式技術能夠對建筑的各個立面進行可復制操作，通過建立可復制單元，對建筑結構的墻體高度進行增加高度處理，實現對建筑立面接縫數量的有效控制[6]。另外，對建筑工程平面構件來說，通過裝配式技術，能夠提高建筑平面構件的適應性，避免建筑工程施工中出現重復性施工的情況[7]。公共建筑工程平面構件種類較多，主要包括建筑預制樓板、建筑樓梯、集成單元以及建筑預制梁等部分，均對工程建設的質量具有重要意義。其中，集成單元作為裝配式施工的關鍵部分，對工程建設的質量具有直接影響[8]。通常情況下，建筑工程集成單元包括施工使用的機械設備、施工使用的各條線路與管道、施工所需配件等，基于裝配式技術將各個配件進行合理組裝，并應用到建筑工程施工，能夠有效地減少配件安裝的時間，提升工程項目的整體施工效率。裝配式技術對于建筑工程工業化發展具有一定的促進作用，且具有良好的節能性與環保性，采用相應的噪聲規避方法，降低傳統建筑施工中產生的噪聲，滿足現代化建筑的需求。另一方面，裝配式技術在施工過程中，多數采用大型施工設備，能夠降低勞動強度，提升工程建設的效率。

2 裝配式技術應用研究

2.1 設計裝配式公共建筑PC結構

本文設計的公共建筑工程裝配式技術中，為了提升公共建筑的適用性，對裝配式公共建筑PC結構進行相應設計，設計結構如圖1所示。

如圖1所示，綜合考慮業主方的建設標準與需求，選取所需要的預制構件，包括外墻結構、樓梯結構、主體結構以及樓板結構，根據裝配式技術原理，對各個預制構件進行布置。通過終端構件庫，對預制構件的型號進行匹配，完成構件拼裝，建立公共建筑三維可視化裝配式結構模型。使用Revit結構工具作為裝配式施工可視化操作工具，定義各個不同層構件的材質參數，對施工數據進行協調，實現公共建筑工程裝配式施工的精細化管理。利用結構計算的方法，計算公共建筑各個樓層段的預找平值，計算公式為：

圖1 裝配式公共建筑PC結構設計結構

式中Δi表示第i樓層段施工的預找平值；ζi表示第i樓層段施工過程中產生的豎向變形值；?i表示在荷載作用下，第i樓層段結構的變形值。

在此基礎上，利用AutoCAD軟件，繪制公共建筑工程裝配式施工圖。在公共建筑工程項目中，合理應用裝配式技術，能夠有效地提升建筑結構的安全性，促進建筑施工的效率。

本文認為，在公共建筑工程施工準備階段中，裝配式技術主要負責根據工程預期的工期，合理配置施工資源，檢查各項機械設備的使用狀態，為裝配式施工提供保障。在裝配式施工控制階段，裝配式技術主要負責控制預制構件安裝以及各分項工程的施工質量，保證施工中的各項質量符合相關的施工標準。在公共建筑裝配結構驗收階段，裝配式技術負責對各分項工程的裝配結構進行檢驗，確保裝配結構質量達到預期設計標準。

2.2 裝配式預制構件安裝

在上述裝配式公共建筑PC結構設計結束后，接下來，對公共建筑工程中裝配式預制構件進行合理安裝。根據工程施工現場的實際情況與組織安排，堆放裝配式施工所需的預制構件，避免構件受到外力影響，降低其使用性能。準備階段結束后，使用塔式吊機，安裝裝配式施工預制構件，安裝流程如圖2所示。

如圖2所示，首先，根據不同尺寸的裝配式預制構件，選擇匹配度較高的吊裝工具；在預制構件進行吊裝前，對吊裝工具掛鉤及預制構件質量水平進行全方位檢測；檢測無誤后，利用塔式吊機將預制構件吊起，吊裝到距離構件安裝位置約45cm的高度，相關的安裝人員根據設計圖紙，將預制構件安裝在準確位置，安裝結束后，利用標高儀器，不斷調整安裝位置，并利用定位件進行固定處理，避免預制構件出現左右移動的現象，最后，將吊裝工具掛鉤取出，在吊裝過程中，保證預制構件的結構性能，避免吊裝中出現碰撞情況。

圖2 裝配式預制構件安裝流程

在裝配式預制構件安裝結束后，進行灌漿操作，根據施工現場實際情況，合理控制灌漿泵，根據比例要求，配置灌漿材料，并倒入灌漿泵中，設置灌漿泵的運行時間為0.5h。在灌漿過程中，實時記錄灌漿材料的狀態變化，控制材料的流速，避免形成空氣夾層、裂縫及蜂窩情況，保證灌漿層的均勻性。整個灌漿過程為連續性不間斷過程。灌漿結束后，在溢流孔處塞住橡膠塞，并拆除壓漿閥門，完成裝配式預制構件的整體安裝。

2.3 樓板體系裝配式施工

基于上述裝配式預制構件安裝結束后，接下來，對公共建筑樓板體系進行施工。本文采用裝配式鋼筋桁架樓承板，具有良好的穩定性能。在鋼筋桁架樓承板底部設置U型卡口托板條，利用吊裝帶，保證鋼筋桁架樓承板在吊裝過程中的平衡狀態。在鋼筋桁架樓承板鋪設前，焊接公共建筑外墻鋼梁的堵縫，避免施工中存在漏漿情況。根據公共建筑排版結構圖，利用裝配式技術，按照鋪設順序，鋪設鋼筋桁架樓承板，鋪設結束后，采用點焊的方式，焊接栓釘，固定樓承板。在樓承板鋪設位置處附加鋼筋，利用管線，綁扎附加鋼筋。在樓板體系裝配式施工結束后，采用分段加載法，計算安裝樓板層結構的重力荷載，判斷裝配式技術的施工結果是否符合預期設計要求。樓板層結構重力荷載計算公式為：

式中δi表示樓板層結構的重力荷載；Fi表示樓板層結構的剛度參數；Fm表示樓板層結構的荷載系數。

通過計算，得出裝配式技術安裝樓板層結構的重力荷載，根據荷載結果，判斷公共建筑樓板體系裝配式施工結果是否符合預期設計目標。

3 對比分析

為了對本文提出的基于公共建筑工程的裝配式技術應用研究的可行性做出進一步客觀分析，進行了如下實驗。本次實驗選取某地區X公共建筑工程為研究對象，該工程主要負責建設集商務、辦公與會議為一體的公共辦公建筑，建筑面積約為25800m2，由A、B兩棟樓組成。A樓建筑為單體6層辦公樓，整體建筑高度為23.5m，B樓建筑為單體5層辦公樓，整體建筑高度為21.6m。X公共建筑工程的外墻主體結構均采用混凝土框架結構，采用增強水泥作為建筑的外立面，共同組成建筑的外圍護體系，建筑立面以遮陽屏板為主要材料，貫徹節能環保的設計理念。首先，將裝配式技術與BIM技術相結合，對建筑的預制構件進行深化研究，建立三維模型，基于可視化功能，確定各個構件的布設位置信息，避免構件存在碰撞風險。基于公共建筑預制混凝土隔墻來說，采用Revit分析軟件，對建筑的標準層進行劃分處理，減少結構構件的衍生行為，根據隔墻的施工需求與實際施工情況，選取匹配度較高的預制構件，并進行歸納整理。在預制混凝土隔墻中，設置防火涂料層，厚度控制在3cm范圍內，添加防火涂料，提高公共建筑外墻結構的安全性與耐火性。

為了驗證本文研究的可行性，在公共建筑工程裝配式施工結束后，對建筑結構的抗壓承載力進行測試分析。選擇1#-6#樓層作為測試目標，計算各個樓層某一節點的抗壓承載力，計算公式為：

式中N表示公共建筑樓層某一節點的抗壓承載力；f表示抗壓強度參數；B表示公共建筑核心結構截面面積；BS表示公共建筑軸心受壓面積；BSS表示公共建筑鋼筋結構面積參數。

通過計算，獲取1#-6#樓層的抗壓承載力，本次實驗采用對比分析的實驗方法，將本文提出的裝配式技術與傳統的建筑技術進行對比，對比兩種建筑技術樓層結構的抗壓承載力，結果如表1所示。

表1 兩種建筑技術結構抗壓承載力對比

根據表1的實驗結果可知，在兩種建筑技術中，本文提出的公共建筑工程裝配式技術，其應用后，各個樓層結構的抗壓承載力均高于傳統建筑技術，且建筑的預制率較高，公共建筑整體結構的穩定性與牢固性更加具有優勢，可行性較高。

4 結語

綜上所述，為了改善傳統施工工藝與技術在公共建筑工程建設中存在的不足，本文在傳統技術的基礎上，引入了裝配式技術，開展了基于公共建筑工程的裝配式技術研究。通過本文的研究可以看出，裝配式技術有效提升了公共建筑工程建設的質量與效率，能夠在較短時間內，建設出服務于公眾的建筑工程，對我國建筑行業的不斷深入發展具有重要意義。