房屋建筑裝配式混凝土結構技術應用與研究

王志新

(山西萬國商業廣場開發有限公司，山西 太原 030000)

伴隨著經濟的發展、技術的進步，房地產行業也在不斷的改變。目前，我國房屋建筑的總體結構與體系正向大跨度方向發展，而裝配式混凝土結構正是研究的重點。在房屋建筑建設中，裝配式混凝土結構具有低成本、高效率等優點，與國家倡導的可持續發展戰略相一致。這一方法已得到了許多施工單位的重視和使用。然而，在實際的施工建設過程中，許多施工單位對該技術的關鍵技術和要點還存在著一些偏差，從而對房屋建筑的質量、成本和效率產生了不同程度的影響。因此，開展裝配式混凝土結構技術在房屋建筑中的應用研究十分必要。

1 裝配式混凝土結構技術的簡述

裝配式混凝土結構技術指的是利用裝配式建筑原理和安裝技術，進行建設的房屋結構。在工程設計與施工過程中，必須按照施工要求進行合理的預制。裝配式施工是一種能夠有效提高工程進度的新型施工技術，裝配式建筑構件均由工廠生產，在生產過程中可建立一個通用構件，之后再進行個性化定制，能節省大量時間，該方法還可以防止由于不滿足設計要求而進行返工，從而大大提高了生產效率。由于裝配結構中的大多數部件已實現了標準化，所以在結構設計及其它節點方面也比較簡單。至于構件的一致性，則比較容易判斷，構件的制造則交由專業制造商來完成。當規模擴大時，構件的質量將會得到改善。在施工過程中，由于耗能較大，施工過程中會排放大量的污水和廢氣，對周邊環境造成一定的污染。為此，要對工程進行集中管理，以最大限度地降低資源的浪費。對我國建筑業來說，發展裝配式建筑，是改變建筑業現狀、實現高質量發展的重大契機[1]。

2 當前我國裝配式建筑的分類

2.1 砌塊建筑

采用預制塊材建造的結構，適用面較窄，可通過適當增加水泥強度或鋼筋配置率，使其層數增多。砌塊根據其體積大小可以分為小磚、中磚、大磚三種，其功能各有不同。小塊可以用人力來搬運，但是所需勞動力較多；對于中型砌塊，可以靈活地使用起重機等設備，以提高工作效率，減少建設時間[2]。隨著預制墻板工藝的發展，以及其本身存在的不足，大型砌塊正逐步被淘汰。砌體結構中，砌塊間的連接是關鍵，以水泥砂漿連接為主，既節約能源，又能滿足施工要求。

2.2 板材建筑

板材建筑由大量的內外葉片墻板、樓板和屋面板組成，其特點是重量輕、整體性好、抗震性能好。在對建筑物內部的設備管道進行綜合設計時，要最大限度地減小平面相交，并進行集中布置，以適應維修和替換需求[3]。對于防水，在實施防水工程之前，必須處理板縫中的孔洞，并對孔洞進行充填，確保表面平整。

2.3 盒式建筑

盒式建筑類似于盒子一樣的建筑，每棟房屋都由不同的箱體組成。因為箱子內部的裝飾不同，所以組裝起來的難度也存在差異。有些箱內裝飾預制時已經完成，只需要裝配后接通電源即可。根據盒式建筑的承載力不同，可將盒式建筑分為全箱、板箱、芯箱和骨架箱等。

2.4 骨架板材建筑

骨架板由骨架與板材組成，有梁柱、板柱兩種形式，承載方式是室內墻面一般都是不受力的墻面，室內的開間也沒有任何的限制。RC框架是指在整體或局部的剪力墻上，由具有一定剛度的預制構件構成。在薄板框架結構體系中，節點的連接更為重要，對于不同的結合點，要根據實際情況來選擇[4]。

2.5 升板和升層建筑

框架承載式結構系統由于施工條件和施工方法的不同，常形成多層板狀結構。該施工方法是將各樓層的樓面、頂板重復澆筑，并架設預制的鋼筋混凝土柱，以此柱作為導桿，利用置于柱上的液壓千斤頂，將樓面及頂板抬升到指定高度，并加以固定。在這種情況下，可選形式有現澆和預制兩種，應根據具體的施工情況，選取最優的方案。因為大部分的升板工程都是在地上完成的，并且為了確保安全，降低了豎向運輸和高空作業。因此，在前期的工作中要耗費很大的精力。但在今后的工作中，主要是通過搭設模板和腳手架，減少工程占地，節約大量的人力、物力和財力。板式建筑的特點決定了其樓層多為無梁式，在樓面與立柱間留有預留孔道，采用與疊合板類似的整體澆筑方式。升板結構的特點是柱間距較大，樓面承重能力較強，因此主要應用在大型的建筑物中，比如大型的購物中心。升層建筑通常是先完成下層建筑物的表面，然后再將其抬升，從而極大地提高了施工速度，縮短了施工時間。

3 房屋建筑裝配式混凝土結構技術的應用優勢

3.1 有效縮短工期

相對于傳統的鋼筋混凝土結構，裝配式混凝土結構是一種規模化的建筑。在制造過程中，完全采用智能化、機械化、自動化模式，提高生產效率。同時，采用工廠化生產模式，不受外界天氣條件的影響，在任何天氣條件下都不會影響到構件的生產[5]。當裝配式混凝土結構生產完畢后，將其運輸到施工現場的時候，并不需要在現場進行加工作業，從而提高現場施工效率，有效地縮短了整個工程進度。

3.2 保障建筑施工整體質量

傳統的混凝土結構在施工過程中易受氣候或其他因素的影響，從而引起結構的整體質量問題。在工廠的工作環境下，混凝土的生產不受任何外界因素的影響，能夠保證混凝土的質量符合標準。在工廠生產混凝土結構的過程中，按照目前的技術來看，最常見的就是離心成型、擠壓成型、干硬性混凝土、高頻振搗等工藝。在結構生產后的養護階段，主要采用蒸汽養護模式。采用全自動化技術對溫度進行自動控制以及溫度保持、降溫等技術。養護期間采用的濕度也較為充足，可以提高養護的質量，從而保證混凝土的耐久性、強度、抗凍性都有明顯的提高。該施工工藝實現了建筑結構一體化，降低了施工過程中的質量隱患[6]。

3.3 減少成本投入

裝配式建筑結構體現出較大經濟利益，建筑表面整體平整、光潔，不需要進行抹灰層和找平層施工工序，降低對建筑材料的消耗，特別是對木材的消耗更是大大減少。隨著施工生產技術的不斷提高，施工模式逐漸向標準化、科學化、自動化方向發展，施工過程的智能化程度也在不斷提高，采用大型自動化流水作業，可節省大量的人工操作程序，直接減少人工成本的投入[7]。此外，裝配式混凝土結構的經濟效益不僅僅體現在施工工藝方面，在施工流程上也有具體體現。因為預制結構在施工完成之后，并不需要對其進行長時間的養護和整改，所以可以有效地加快施工速度，減少養護和修整的額外費用支出。構建底膜可以實現循環利用，從而起到節能環保效果，方便在施工期間對資源、材料嚴格控制，提高建筑經濟效益。

3.4 體現節能環保理念

裝配式混凝土結構多采用PC材料，在施工過程中減少了建筑廢棄物的產生。在施工過程中，混凝土的養護不需要用水來沖刷，從而降低了各類污水的排放量。該技術不需要在施工現場對混凝土實施振搗作業，減少在施工現場對鋼筋以及模板等切割作業，現場不需要支拆模板作業，降低施工期間產生的噪聲污染。在施工過程中，施工現場環境得到較好保護，墻壁也不需要粉刷，灰塵和涂料的飛濺也會大大減少。在裝配式建筑工程的施工過程中，可以降低噪音、粉塵、垃圾等污染因素，與我國當今的綠色節能環保建筑理念完全一致。

4 房屋建筑裝配式混凝土結構技術的應用要點

4.1 構件的運輸與堆放

預制構件從工廠開始加工，嚴格按要求的尺寸、規格制造，再從工廠運至施工現場，這一過程對預制構件的搬運、存放要求極高。在施工時，要根據構件的特點，制定出合理的運輸路線，選擇合適的運輸工具，并對存放地點做出明確的要求[8]。預制件的存放地點必須有平整的地面、良好的排水和便于搬運的場地。同時，還應做好相應的保護措施，防止因碰撞而引起的損壞。在施工現場，一定要選擇良好的位置和堆放方式，并要做好各項質量的保障工作。底部及各層之間應加墊片，以保證上下相對平直，并保證預制構件符合特殊的安裝要求。在組裝過程中，要注意把預制件做好標記，以免在多次搬運過程中對結構造成損壞。正確的搬運和存儲預制構件，可以有效的加快施工進度，保證施工的順利進行。

4.2 裝配式混凝土結構吊裝

首先，找出待吊的吊盤，根據吊盤的尺寸和重量，選用合適的鋼繩，把吊鉤和吊盤連接在一起。在利用鋼索提升構件時，要考慮到鋼索受力的均勻性，以及施工中的平衡問題。吊桿與的水平夾角不能低于45°，且以60°以上為佳。吊裝時，吊裝部位要穩定，不得有大幅度的搖晃，或在吊裝過程中不得過久。其次，把各個部分從掛車上抬起，提升到離地1m的高度，然后停1min，檢查使用的鋼索是否一致，各個部分的位置是否平整，卡扣有沒有松脫，不允許在各部件周圍3m范圍內移動。吊裝時應根據吊裝路線，在各部件周圍劃出防止跌落的隔離帶。最后，根據“慢起、快升、緩降”的原則，將構件放置在適當的位置[9]。對承重板接點進行檢查，保證每根承重鋼筋的受力均勻，使承重板接點高差不大于3mm。拼裝構件時，把短端插入梁/剪力墻內15mm，按設計圖把長端和梁板拼好。

4.3 預制構件結合面處理技術

當前，預制混凝土構件的表面粗糙度主要有裸面、拉毛、印花、鑿毛等，各有優缺點。其中，處理主要針對預制墻板，側面、底面和頂面進行粗化處理，以露骨料處理為主。組裝構件時應注意以下三點：1)黏結面應為粗糙面，應及時清除預制體表面的松散石塊、浮漿及松軟的水泥層，并向黏結面噴灑水，使黏結面保持濕潤，但不能有水漬；2)柱與墻間水平施工縫處砌體厚度不得大于30mm，砌體采用與混凝土相同的漿料；3)接縫處應有暴露出來的粗糙度和凹凸度，不能以淺壓痕和花紋代替粗糙度[10]。

4.4 預制構件臨時固定技術

預制構件的臨時加固措施是控制的重點，臨時加固應按施工計劃書中的要求進行檢查。按安裝、使用和拆卸等條件，對其承載力、剛度和整體穩定性能進行分析。在裝配預制板的過程中，有三個要點要注意：1)預成形件的安裝要按水平點、軸線進行定位，對已裝好的構件要立即進行臨時補強[11]。在校準、定位和臨時緊固措施完成之后，預制構件才可以從吊架上拆卸下來。臨時緊固件可以在裝配后滿足下一階段的承載力要求后拆除；2)預制柱或墻板上的斜撐，其支撐點距離板底不宜小于柱、板高的 2/3 且不應小于柱、板高的 1/2。預制件應設有兩個或更多的臨時支座，并用這些支座調整其位置和垂直度；3)對于臨時支護結構，其穩定性要求為2以上。在預制構件中，用于臨時支撐的預制構件，其結構安全系數為3。對預制構件進行臨時加固時，不僅要求其具有一定的承載力，而且要求其具有一定的剛度。

4.5 預制墻板安裝施工要點

注漿時，按照工程要求，將漿液攪拌均勻，然后加入水。重復攪拌，確保泥漿均勻，然后排氣。攪拌的時間盡量控制在15min內，并且要保證攪拌過程中不能直接暴露在陽光下，這樣才能保證攪拌的效果。做好注漿作業，控制漿液體積，確保漿液充分，防止漿液外溢。注漿時，選用的鋼筋要符合工程要求，直徑要控制在12～40mm之間。注漿前必須對施工現場的氣溫條件有充分的了解，并做好溫度控制。在冬季進行灌漿時，也要注意保溫。注漿結束后，通過與預計注漿量的對比，確定具體的注漿量。在30℃以上時，必須加入冷水攪拌。實際應用中，采用壓漿法注漿，將灌漿套管向下排孔注漿，如有漏漿，可拔出注漿管封堵。灌漿結束后，應及時保養，工作環境溫度一般為5～30℃，超過此溫度應采取適當措施。注漿工作結束后，24h內不得進行振動，并對注漿材料的抗拉強度進行檢驗，抗拉強度達到35MPa后，方可進行后續工程應用[12]。施工人員必須熟悉PC板的施工工藝，嚴格按照設計圖紙進行施工。PC板通過安裝在頂部的吊鉤吊起，以保證板與預制件的緊密結合。在墻體混凝土澆筑施工中，先要進行適量的混凝土砂漿，然后才能完成初澆筑施工，兩者之間的間隔時間要短于初凝時間，所以在施工過程中，一定要把握好時間，并對各點的時間進行管理，以保證施工的一致性，并防止出現裂縫。在混凝土振搗施工的過程中，要盡量避免與預埋件和鋼筋捆扎的直接碰撞。

4.6 后澆帶連接點施工技術要點

構件安裝后能否連接，應根據當地受力情況，滿足支承條件。后澆區施工對支護有效受力截面有弱化影響，支撐鋼筋保護層的厚度必須達到設計規范要求。當實現自動化生產線時，必須考慮到構件尺寸和裝配位置的誤差，并據此優化構件的組裝。對于后澆區，建議將加勁肋端部90°彎折，在后澆帶設置中要充分考慮梁板后澆帶的要求，并對后澆帶的厚度進行合理控制[13]。

4.7 預制疊合板安裝施工

在預制疊合板的安裝施工中，要注意以下技術要點：首先，在工地上要嚴格控制疊合板的吊裝距離，通?？刂圃?00mm以內，疊合板裝配前要確定疊合板的起重位置和方位，并在疊合板上標注位置。其次，在進行吊裝時，需要使用相關的提升設備，并對其進行保護，避免在提升過程中出現碰撞損壞。一般情況下，大型構件的吊裝一般都是采用模件法。支承系統應安裝在構件下面，嚴格控制各支承系統的離地高度，把離地控制在150cm以內，結構的吊掛安裝和檢查完畢后，臨時支承結構也要拆掉，在拆掉的時候不能用蠻力，否則會對預制好的結構造成損傷。在進行雙層層板的施工過程中，支撐體系中還需設置兩層結構，通常在上層框架的交疊板結構施工完成后，才能進行模板施工，澆筑完成后靜等規定時間后，再進行結構質量檢驗。

5 房屋建筑裝配式混凝土結構技術的質量控制

5.1 關注預制構件施工過程

在裝配式建筑施工中，預制構件施工是最重要的環節，施工單位必須高度重視，做好施工全過程管理。預制構件運抵工地后，應按規定堆放。吊裝預制件時，必須嚴格按照預設位置吊裝，不得任意吊裝。提升時，操作者應輕緩動作，不可忽快忽慢。由于預制構件的自重很大，當其吊裝速度發生變化時，將會給吊裝裝置帶來很大的載荷，從而引起吊裝事故。在對預制件進行高空作業的過程中，要嚴格控制起吊速度，防止起吊速度過快，使預制件到達相應位置后來不及停車。吊運至相應位置后，操作人員應減速下料，并做好下料的定位和調整。當預制件下降到一定位置的時候，就需要暫停，重新調整位置，確認好位置后，再進行下一步操作[14]。

5.2 加強對高空作業的安全防護

高空作業是裝配式混凝土結構使用中一種潛在的危險因素，為了有效地控制這些危險因素，必須采取有效的措施，特別是框架結構的安全管理。施工單位要加強對高空作業人員的安全教育和培訓，使其危險性降到最低。為了保證建筑物的穩定和完整，應建立完善的安全措施，如安裝專門的監控系統，定期巡視和維護。為了安全起見，應在臨空面上懸掛防墜安全網。此外，應設置易于操作的升降平臺，以便于操作人員操作，增加安全性。

5.3 充分利用信息技術的優勢

目前，BIM技術正日益廣泛地應用于裝配式混凝土結構工程中，通過BIM技術，施工人員能有效提高裝配式建筑的現代化水平。BIM技術還可用于預制構件的三維仿真，以便于對施工的每一細部做出更清晰的解釋，從而對工程量進行細分，保證預制構件參數信息的準確性[15]。與此同時，施工單位還可以利用BIM技術，模擬預制構件的裝配過程，分析并解決各種裝配問題，從而提升施工技術的應用效果。

6 結語

綜上所述，與傳統的施工方法相比，裝配式混凝土結構的施工方法具有明顯的優勢，可達到一定的節約成本和節約資源的目的。為了提高建筑質量，必須深入研究和創新該技術，在建筑施工中引入綠色建筑理念，使裝配式混凝土結構得到合理應用。同時，與廠家合作，預制混凝土構件，這樣施工過程能夠節省大量的時間，在保證施工效率的同時，還能夠極大的提高施工技術的應用水平。