裝配式建筑混凝土結構支撐體系研究分析

高軍英 東營市公共資源交易中心高級工程師

程向朝 東營市城市管理服務中心高級工程師

高 鵬 東營市公共資源交易中心工程師

王鵬飛 東營市公共資源交易中心工程師

由于裝配式建筑緊跟時代步伐，迎合了當前綠色環保建設的倡導趨勢，使得其應用和實踐日益廣泛。在開展設計施工作業時，為保障項目的質量，應根據實際工程需求對混凝土結構支撐體系進行深入研究，保證體系的科學合理。

1 裝配式建筑混凝土結構特點

1.1 承載力高，抗震性能優越

混凝土施工過程中由于柱中鋼管對內部混凝土具有一定的約束作用，導致建筑混凝土處于受壓的狀態。但是在這種情況下，可以全面提高建筑混凝土的應用強度。在鋼管內部注入混凝土的主要目的，是為了有效避免鋼管彎曲的現象。保證鋼管混凝土柱的承載力是保證建筑施工質量的重中之重。鋼管和建筑混凝土之間具有相互作用，如果鋼管內部建筑混凝土出現破壞問題，則會在一定程度上損壞鋼管。因此保持鋼管及內部混凝土完整性，避免出現松散，控制所承載力達到5%左右，然后用錘子進行敲打后成粉末進行脫離[1]。

1.2 施工方便，工期大大縮短

鋼管建筑混凝土柱通常都是采用板材卷制成的，板材厚度都有相應的規格，結合現場實際工程需求，尺寸應控制在40 mm 左右。不管是工廠焊接還是建筑工程施工，控制在40 mm 都比較合適。同時制造工藝簡單，在一定程度上可節省材料及運輸成本。鋼管還能夠作為一種骨架，承擔施工階段所承載的重力，為工程施工提供較大的便利條件。

1.3 耐腐蝕性能優于鋼結構

通常在鋼管商用混凝土結構中，澆筑混凝土會導致鋼管的外截面積減少，同時還受到外界氣體腐蝕，所腐蝕的面積比鋼結構少很多。由此可見，鋼管建筑混凝土結構具有很強的抗腐蝕性。

2 裝配式建筑混凝土結構類型

2.1 混凝土框架結構

裝配式建筑作為建筑產業中的重要組成部分，在城市現代化建設發展中具有深遠的現實意義。創新施工技術及模式能夠有效提高建造效率，有利于推動基礎設施建設、提高居民生活質量。裝配式建筑通過預制混凝土框架構件的方式突破了傳統建筑施工模式的束縛，提高工程效率的同時，以流程生產的方式保證了各框架構件的標準化、規范化，從而降低了現澆工藝應用時可能產生的風險[2]。裝配式類型的建筑開展施工作業時需要嚴格根據前期方案設計選擇合適的梁柱節點連接方式，其中柔性連接由于具備更優良的實用性以及工藝不同的框架構件等優點，在裝配式建筑的混凝土結構支撐體系中得到了廣泛的應用。

剛性連接需要根據具體工程建設中應用的預制構件類型及其拼裝拆分方式進行選擇性應用，在實際施工中主要分為一字型構件、二維構件以及三維構件3種類型。

其中一字型構件應用相對頻繁，其生產工藝較為簡單，對施工操作專業性要求較為寬松，同時能保持良好的結構整體性。二維構件與三維構件則包含T型、十字型、雙十字型等多種結構類型，復雜的種類使其能夠保持連接處的受力處于相對較小的狀態，但在實際應用過程中需要提高對構件生產、運輸以及安裝操作等各環節的關注和重視，避免構件結構質量損壞對后續施工操作造成影響。

2.2 剪力墻結構

在實際施工建設中剪力墻結構能夠結合具體工程需求進行靈活調整，根據建筑功能需求以及剛度、強度要求動態調整構件方案，主要以濕式連接工藝為主。其中預制墻體結構主要分為疊合板式以及多層式2 種不同類型，兩者對比，多層式更適用于層數相對較少的裝配式建筑結構，能減少不必要的建材浪費，同時對混凝土澆筑等施工技術的應用要求相對較低，因此具備良好的經濟性，有利于企業的成本管理與控制[3]。

在裝配式建筑中應用剪力墻結構可根據具體工程項目需求對預制構件的生產模式進行靈活調整，根據前期方案設計規定選擇半預制式或全預制式。在開展裝配工作時應注意提高對承重墻板設計的關注，對建筑結構的內力及抗側力情況進行明確計算，確保框架結構的安全性及穩定性，并根據方案對混凝土澆筑工藝作出合理規劃以維護整體性。

3 裝配式建筑工程中混凝土的質量通病

3.1 混凝土干縮裂縫

收縮裂紋，即混凝土表層呈現出中間寬、兩端細且長短不一、互不連貫狀態的裂紋。其大部分屬于表面裂縫，而裂縫是導致混凝土結構物承載能力、耐久性及防水性降低的主要原因，是亟待解決的質量問題。主要成因是施工者忽略了對成型砼的保護，由于水分揮發，砼的彈性減弱，最后在內部張力的影響下產生收縮裂紋。

3.2 混凝土脫模中的裂縫

混凝土脫模裂縫形成的主要是受運輸過程中交通運輸條件和運輸環境的影響。裂縫的寬窄與深淺受各種因素的影響，比如脫模時混凝土施工強度過大和材料分配不均等制造過程中產生的裂紋，以及制造完畢后再對混凝土施以過強的外力等導致。

3.3 關于麻面的產生

由于施工過程中混凝土的不規則操作，在混凝土表面出現砂漿攪拌不均勻，形成凹凸表面，表面紋理看起來粗糙，鋼筋外露混凝土表面出現麻點主要有以下幾個原因。

第一，在混凝土澆筑作業中，澆筑模板的清潔不符合標準，清潔部分沒有通過而造成模面。由于澆注完成后表面不夠平整，造成面層凹陷，混凝土凝固時出現的管道現象。

第二，澆筑過程中，混凝土未完全達到密封要求，局部開始出現因漏漿而導致的點蝕現象。第三，由于混合保溫不均勻混凝土層部分混凝土表面結構不隔離，直接粘附在模板上，造成表面下沉。第四，倒車操作不當，表面開始形成氣泡，導致表面層出現點蝕。

4 裝配式建筑混凝土結構支撐體系分析

4.1 豎向構件支撐

傳統的建筑施工模式中混凝土結構框架主要由面板、支架以及相關連接件3部分共同組成，因涉及預制構件的生產和應用，裝配式建筑的混凝土結構支撐體系與傳統模式中存在一定區別，部分預制構件在前期的生產制作過程中包含了面板，因此在實際施工過程中其結構支撐體則主要由支架及連接件2 部分共同組成[4]。

在整體建筑結構中包含的預制構件類型相對較為復雜，根據具體工程建設需求的不同，包括PC 墻、柱、樓板和樓梯等。而裝配式建筑混凝土結構支撐體系中則以豎向混凝土構件和水平預制構件兩者為主要類型，其中豎向構件支撐則又可以具體分為豎向構件斜支撐、現澆混凝土豎向構件模板等。

在裝配式建筑的實際施工建設中，無論是預制混凝土柱或墻，其功能均為定位或臨時調節。施工時通過限位點和調節桿的輔助功能明確定位，而在水平層面上則通過鋼筋的應用結合具體工程建設需求及方案設計，對單道斜鋼的支撐情況進行調整完善，為后續施工作業打下良好基礎。為保障定位調節工作質量，通常采用兩道支撐的方式對預制柱情況進行精準矯正，在操作過程中通過對短支撐和長支撐2 部分位置的平衡進行細微調整。

此外，裝配式建筑混凝土結構的豎向現澆支撐構件中還包括現澆柱、墻以及剪力墻的邊緣構件等。區別于預制構件生產模式的標準化、規范化，在施工過程中采用現澆工藝能夠有效提高項目框架結構的穩定性和整體性，尤其在樓梯間等位置對于抗側力的提高具有積極的促進作用。

4.2 水平構件支撐

在裝配式建筑混凝土結構支撐體系中，現澆梁板及預制疊合梁板為常見水平構件，根據具體工程建設需求及方案規劃設計的不同，相應構件的具體支撐方式也有所區別，其中包括滿堂腳手架支撐、新型支撐體系以及獨立鋼支柱臨時支撐體系等多種類型。

在實際工程建設中，應用范圍較廣的是獨立鋼支柱臨時支撐系統。它包含三腳架式獨立鋼支撐、水平桿式獨立鋼支撐兩種方式以及獨立鋼支柱、橫楞、水平桿以及三腳架等具體設備。其優點在于能夠根據具體施工建設需求進行調節和優化，因此具備良好的適應性能夠滿足不同層高、板厚的工程項目應用[5]。

獨立鋼支柱臨時支撐系統，其支模和拆模操作對施工人員的技術要求較為寬松，能夠有效提高工作效率，對于推進工程有序開展具有積極的作用。除此之外，該體系具有良好的支撐性能，一定程度上為后續的作業和檢驗工作提供了良好的基礎。滿堂腳手架支撐體系包括鋼管扣件式、承插式以及碗扣式等不同類型，在整體結構組成上包含傳統扣件、方木、木模板等多種構件內容。

該體系在選擇應用時應當充分考慮到支模架高度，一般情況下更適用于超過4 m 的高度范圍。除此之外，在針對通道板、衛生間降板等數量較多的混凝土澆筑工藝時能夠更好為后續施工操作提供便捷。在裝配建筑施工作業時也可根據實際需求選擇采用桁架支撐體系，操作時需注意在混凝土預制板下部布置一些榀支撐，其將和預制板共同形成一個更可靠的平衡體系。

5 裝配式建筑混凝土關鍵工序操作要點

5.1 預埋件安裝

對于有地梁的筏板基礎，采用密集的BIM 技術設計，預先對齊地梁加鋼筋，繪制鋼筋的規格、間距和位置，并將包含的零件放置在梁上加固圖，作相應調整。

5.2 鋼管束及鋼框架吊裝

將第1 節鋼管束安裝在基礎埋件上部，在埋件上部焊接臨時固定耳板，吊升到位，用臨時固定耳板初步校正，用連接夾板臨時固定電纜拉風繩以穩定鋼管束。標準節管束采用對接接頭固定，每節上、下節均裝有固定耳板。鋼梁安裝，由中跨向兩端對稱安裝同1 列柱的鋼梁，安裝應按照先上層、后中、下層，先主梁后次梁順序。

5.3 鋼框架校正

每吊裝1 節，都要校正鋼管束高度、軸向位置和垂直偏差。軸向偏差每次調整在3 mm 以內，如果偏差過大，應在鋼管束底部進行調整。鋼管束各節段高度范圍內的所有構件，只有在安裝、栓接、焊接、驗收完成后，方可離地放置在鋼管束頂部節段的定位軸線上。

5.4 高強螺栓的初擰及終擰

施工時，高強螺栓的穿入方向應以方便工作人員施工操作為前提，框架周圍的螺栓應穿入結構內部，框架內的螺栓應按設計穿過，朝著指定的方向，如果從同一層看，先擰主梁，再擰次梁；對于同一節點，先擰中心，然后再散開。高強度螺栓連接的摩擦面必須保持干燥、清潔，表面不得重新粉刷。

5.5 鋼管束對接節點焊接

主要用于構件第一段與地基埋部版面的焊接、鋼梁翼板的焊接、局部鋼管束構件的縱縫焊接和焊接鋼管束構件的對接，鋼管束之間的焊縫必須對稱焊接在墻體兩側。

5.6 鋼筋桁架樓承板施工

加強鋼筋桁架樓承板施工質量，鋼筋桁架樓承板由鍍鋅樓板模具組成，由框架分桁桿和金屬扣連接而成，可現場組裝。地坪模具、連接件（扣件）和鋼桁架組裝好后，為確保上層鋼結構安裝過程中工人的安全，加快鋼結構的施工，建議先鋪設頂層甲板，然后從下往上一層一層地施工。如果樓板跨度大于支撐免支撐要求時，則應在跨中位置提供臨時支撐，并在每個跨度處對地板模具與托盤之間的間隙進行臨時密封。側模板與鋼梁表面點焊25 mm 和2 mm 高的焊縫，間距300 mm。側模板通過拉直側模板固定，適當調整后，鋼筋一端點焊螺柱，另一端點焊側模板。

5.7 鋼管混凝土管束結構的應用分析

鋼管混凝土的管束結構，主要目的就是將多根標準化的模塊化鋼管連接起來，形成一個鋼管線，然后再在一根鋼管內進行澆筑混凝土，形成一個鋼管混凝土的管束。鋼管混凝土梁等支撐構件主要被用來制造裝配型建筑物的主要承載構件與抗側向支撐構件。由于其獨特的技術優勢，鋼管束混凝土回彈復合結構，已經在現代建筑物的結構中得到了廣泛的應用，有效地提高了整個建筑物的安全性與穩定性。

事實上，填充鋼筋混凝土的預制件和鋼管束結構的設計和施工，必須嚴格按照國家現有標準進行設計，充分利用了鋼管束結構的諸多優點，確保了預制件整體安全性和穩定性。同時，在進行砼澆筑時，要綜合考慮到是采用密實砼還是普通砼，并結合鋼管砼和剪力墻等具體情況。質量審查與批準必須遵守《自密實混凝土應用技術規程》。一般情況下，當填充混凝土的鋼管梁剪力墻厚度小于20 cm 時，采用自密實混凝土，厚度大于20 cm 以上時，可以選擇自密實混凝土或普通混凝土[6]。

6 結語

綜上所述，現代化建設背景下建筑產業呈現出蓬勃向上的發展趨勢，而裝配式建筑作為整體產業體系中的重要組成部分具有深遠的現實意義。因此有必要結合實際對裝配式建筑的混凝土結構支撐體系展開研究和分析，為推動產業發展、加快新型工藝應用落實打下良好基礎，不斷促進建筑產業穩定發展，從而創造更高的社會效益和經濟效益。