安徽省預制裝配式住宅結(jié)構(gòu)體系技術(shù)應用探討

楊金來 （安徽省建設監(jiān)理有限公司，安徽 合肥 230000）

1 預制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)體系簡介

安徽省目前實際起步運用的裝配式產(chǎn)業(yè)化結(jié)構(gòu)體系和生產(chǎn)施工工藝主要有寶業(yè)集團的疊合板式剪力墻結(jié)構(gòu)體系、宇輝集團的預制漿錨剪力墻結(jié)構(gòu)體系和遠大集團的外掛內(nèi)澆剪力墻結(jié)構(gòu)體系。這三種結(jié)構(gòu)體系均采用疊合樓板水平結(jié)構(gòu)型式，豎向承重結(jié)構(gòu)中約束邊緣構(gòu)件也都是現(xiàn)澆施工，但剪力墻的施工工藝各不相同。

①疊合板式剪力墻結(jié)構(gòu)體系，是我省從德國引進吸收的由疊合墻板和疊合式樓板，包括預制樓梯、陽臺板、飄窗、空調(diào)板等預制構(gòu)件，輔以必要的現(xiàn)澆邊緣構(gòu)件、梁板等共同形成的結(jié)構(gòu)體系。疊合墻板由兩層預制板片通過格構(gòu)鋼筋連接而成，中空?，F(xiàn)場安裝就位后中間澆筑混凝土成為實心剪力墻或承重墻。工廠生產(chǎn)時內(nèi)外預制板片按設計配置水平分布鋼筋直徑不小于8mm，厚50~60mm，疊合板總厚不小于200mm，格構(gòu)鋼筋間距不大于400mm。疊合板安裝時與上下左右現(xiàn)澆構(gòu)件錨固連接，板與板之間豎縫處在夾芯內(nèi)設置縱向拼接鋼筋籠。

②預制漿錨式剪力墻結(jié)構(gòu)體系是借鑒歐美經(jīng)驗，主要受力構(gòu)件剪力墻、內(nèi)隔墻、疊合梁、疊合樓板及樓梯、陽臺板、空調(diào)板、飄窗等均為工廠預制生產(chǎn)。約束構(gòu)件和疊合樓板現(xiàn)澆層在現(xiàn)場澆筑，所有預制構(gòu)件采用有效方式連接并與現(xiàn)澆混凝土形成整體的鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)。預制剪力墻縱筋搭接區(qū)域設置螺旋箍筋約束預留孔，采用鋼筋約束漿錨搭接連接，漿料為單組份水泥基灌漿料壓力注漿。預制剪力墻外伸水平筋設置為封閉環(huán)筋，與現(xiàn)澆約束構(gòu)件內(nèi)封閉箍筋、縱筋形成銷鍵式連接。這種裝配式結(jié)構(gòu)的預制裝配率較大，工廠化生產(chǎn)程度較高。

③外掛內(nèi)澆式剪力墻體系是剪力墻及約束構(gòu)件全部現(xiàn)場澆筑，外掛板、疊合樓板、疊合梁、內(nèi)墻、樓梯、陽臺板、空調(diào)板、飄窗等工廠預制，現(xiàn)場吊裝，通過連接件、錨固鋼筋與現(xiàn)澆混凝土形成整體結(jié)構(gòu)。與前兩種剪力墻結(jié)構(gòu)體系的主要區(qū)別是主體外圍四周剪力墻，利用帶保溫的預制夾芯外掛板作外側(cè)模板和剪力墻內(nèi)側(cè)模板共同澆筑成復合外墻，主體內(nèi)部剪力墻按傳統(tǒng)施工方法澆筑。外掛板內(nèi)外葉預制板塊、中間夾芯保溫材料通過連接件連結(jié)，厚度160mm，上端預埋“7”字鋼筋后期與頂板現(xiàn)澆層錨固，板內(nèi)葉預埋有安裝對拉螺栓的螺母。外掛板首先吊裝就位，豎向板縫用鐵件連接成封閉的圍護結(jié)構(gòu)，通過對拉螺栓安裝內(nèi)側(cè)木模，澆筑成的復核外墻總厚360mm。這種裝配式結(jié)構(gòu)體系能把主體結(jié)構(gòu)、外墻抹灰和外墻保溫等工序集成一起實現(xiàn)工廠化生產(chǎn)。

上述三種剪力墻結(jié)構(gòu)體系中，樓板均采用疊合板式樓板新型結(jié)構(gòu)，疊合式樓板是工廠預制底板和現(xiàn)場澆筑上層混凝土疊合而成，預制板吊裝在豎向構(gòu)件和支撐架子上，以其為模板，設置與豎向構(gòu)件的連接錨固鋼筋和樓板上層受力鋼筋，構(gòu)造鋼筋，預埋水電管線后澆筑混凝土疊合層與預制板共同受力。疊合式樓板最小厚度120mm，其中預制板厚為50mm~60mm，現(xiàn)澆疊合層厚度不宜小于70mm，預制板應做成凹凸4mm~10mm粗糙疊合面。工廠預制板按設計要求配置板底筋，同時設置格構(gòu)架間距不大于600mm，既可作為吊點又增加平面外剛度，滿足了預制樓板運輸、吊裝的強度要求，為住宅工程樓板實現(xiàn)工廠化提供了技術(shù)橋梁。

2 預制裝配式住宅建筑發(fā)展優(yōu)勢

住宅產(chǎn)業(yè)是發(fā)展社會經(jīng)濟、建設資源節(jié)約型建筑產(chǎn)品的重要領(lǐng)域。傳統(tǒng)的現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)住宅施工從搭設腳手架、支模板、鋼筋綁扎到混凝土澆筑的各道施工工序中，大多工種是由手工勞動完成，施工作業(yè)人員多，勞動強度大，濕作業(yè)量大。墻、柱、梁板模板周轉(zhuǎn)材料消耗量很大。施工噪聲、粉塵污染，建筑垃圾多，施工受自然條件和氣候影響的制約，建筑材料和資源浪費嚴重，大量的人工操作和技術(shù)參差不齊造成工程質(zhì)量控制難度較大。

預制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)是把房屋結(jié)構(gòu)拆分為單個構(gòu)件，構(gòu)件的生產(chǎn)工序由現(xiàn)場轉(zhuǎn)移到專業(yè)工廠預制加工，運到現(xiàn)場用機械進行安裝。預制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的建造過程可以實現(xiàn)工業(yè)化大生產(chǎn)，有利于促進自動化和現(xiàn)代化生產(chǎn)管理模式，達到住宅建設的高效率，資源綜合利用，降低環(huán)境負荷，從而節(jié)省大量的人力、物力，并可以大幅提高構(gòu)件、房屋的精度和質(zhì)量。減少現(xiàn)場濕作業(yè)量，簡化施工工藝，與傳統(tǒng)工藝相比，也大大縮短了施工周期。預制裝配式是今后住宅產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的方向，也是改變傳統(tǒng)住宅建造方式的關(guān)鍵技術(shù)和有效途徑。20世紀末期預制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)已廣泛用于工業(yè)與民用建筑，預制裝配式住宅建筑已在全世界普及。近年來隨著我國城鎮(zhèn)化水平的快速提高，全國各地緊緊抓住住宅工業(yè)化這一建筑業(yè)發(fā)展的新契機，在政府和行業(yè)主管部門的支持下，先后建立國家住房產(chǎn)業(yè)化基地（包括合肥），預制裝配式住宅建設得到了較快的發(fā)展，抗震設計構(gòu)造措施、連接方式、施工工藝等技術(shù)研發(fā)工作更加深入，各種新型結(jié)構(gòu)體系逐趨完善。建筑行業(yè)以科學發(fā)展觀為指導，探索出一條適合建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的創(chuàng)新之路。大力發(fā)展節(jié)能、省地型住宅，全面推行節(jié)能技術(shù)，搞好資源的綜合利用，使住宅建筑從粗放型發(fā)展方式向集約型方向轉(zhuǎn)變正初見成效。

根據(jù)有關(guān)部門對我省合肥市已建成的疊合板預制裝配式試驗住宅樓進行全過程數(shù)據(jù)監(jiān)測和經(jīng)濟分析，和同類型現(xiàn)澆住宅工程比較，得出以下結(jié)論：人工工日減少30%~35%；周轉(zhuǎn)材料減少65%~75%；裝飾材料節(jié)省了粉刷抹灰層；縮短了施工工期，克服了傳統(tǒng)住宅結(jié)構(gòu)大多數(shù)施工質(zhì)量通病，所產(chǎn)生的建筑垃圾施工噪聲大大減少，具有良好的社會效益和環(huán)保效益，符合發(fā)展綠色建筑和住宅產(chǎn)業(yè)化政策。其他已建和在建的預制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)工程的統(tǒng)計分析資料也表明：在節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材、節(jié)地、節(jié)時和低碳環(huán)保方面，都不同程度的實現(xiàn)了“五節(jié)一環(huán)?！钡哪繕恕?/p>

3 預制裝配式結(jié)構(gòu)的技術(shù)應用

隨著住宅產(chǎn)業(yè)化的大力推行，廣大建筑行業(yè)正在努力探索預制裝配式住宅的各類結(jié)構(gòu)體系，科研攻關(guān)各項關(guān)鍵技術(shù)，總結(jié)積累新型結(jié)構(gòu)的施工經(jīng)驗。國內(nèi)大多省市地區(qū)相繼開展預制裝配式結(jié)構(gòu)的設計、施工試點工程，相關(guān)的地方規(guī)范和技術(shù)標準先后發(fā)布。但我國的預制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)研發(fā)和施工經(jīng)驗不夠成熟，筆者就目前正在施工的三種預制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)體系中技術(shù)應用的重點、難點和需要進一步改進的問題，提出以下看法。

3.1 預制裝配式結(jié)構(gòu)的深化設計是關(guān)鍵

在傳統(tǒng)施工圖設計的基礎上深化設計，包括預制構(gòu)件拆分圖和預制構(gòu)件詳圖設計文件的編制。預制構(gòu)件拆分圖應由主體結(jié)構(gòu)的設計單位完成，構(gòu)件的平面布置和節(jié)點構(gòu)造保證整體性能好，節(jié)點工藝簡單，其深度和內(nèi)容應滿足建筑、結(jié)構(gòu)和機電設備各專業(yè)的綜合要求。政府設立專業(yè)施工圖審查機構(gòu)，審查合格后方可使用。預制構(gòu)件生產(chǎn)廠應設有構(gòu)件詳圖設計部門和專業(yè)設計人員，根據(jù)主體結(jié)構(gòu)施工圖、預制構(gòu)件拆分圖和機電設備各專業(yè)施工圖再進行預制構(gòu)件詳圖的設計。構(gòu)件詳圖應經(jīng)施工圖設計單位的確認，按設計要求將保溫、隔熱、防火、防滲和水電管線等多方面的使用功能要求綜合起來，在預制構(gòu)件詳圖中全面準確地加以體現(xiàn)。同時要結(jié)合構(gòu)件吊裝、安全防護、設備安裝和內(nèi)外裝飾所必須的預留預埋進行精心策劃、合理布局。隨著預制裝配式結(jié)構(gòu)設計水平的提升和挖潛，對住宅的戶型、建筑模數(shù)、預制構(gòu)件的規(guī)格類型逐步實現(xiàn)標準化，提高預制構(gòu)件的通用性和互換性，盡可能實現(xiàn)一件多用，靈活裝配，達到住宅建設的高效率、高品質(zhì)。

3.2 新型結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)施工設施的配合協(xié)調(diào)

無論是傳統(tǒng)現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)還是預制裝配式新型結(jié)構(gòu)，高層建筑的垂直運輸設施主要依靠塔吊和施工電梯來解決。上述三種剪力墻體系預制裝配式工程，外圍結(jié)構(gòu)分別為預制疊合板、預制漿錨剪力墻和預制外掛板，一般都不允許鑿孔開洞，在塔吊的定位和頂升方案中就要事先周密計劃各層附著點和主體的連接位置，附著桿只能從門窗洞口伸入主體內(nèi)與室內(nèi)剪力墻連接受力，同時對附著點處剪力墻結(jié)構(gòu)進行受力計算和加固。施工電梯各層的卸料平臺搭設，也同樣應在安裝方案中正確定位，妥善處理和主體樓面的連接。針對新型結(jié)構(gòu)主體外圍為已吊裝的預制構(gòu)件所封閉這一特點，調(diào)整塔吊、施工電梯、卸料平臺等常規(guī)施工機具的安裝方案，使之適用方便、安全可靠。

3.3 施工作業(yè)面的安全問題有待完善和研究

預制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工作業(yè)面的臨邊防護，確保安全施工，也是必須同步解決的重要事項。有的地方行業(yè)主管部門就明文規(guī)定預制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)工程施工應采用無外圍護專用安全防護腳手架，禁止使用落地式腳手架或者是懸挑式腳手架。傳統(tǒng)現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)各類外架搭設已有一系列配套完善的規(guī)范規(guī)程和工藝標準，但和預制裝配式結(jié)構(gòu)的施工要求不能兼容。這就需要我們廣大建設者充分發(fā)揮聰明才智，改革創(chuàng)新，研制出一系列安全適用的臨邊防護體系。目前三種剪力墻體系預制裝配式工程，分別采用了懸挑外架、三個桁架外掛架和卡扣式防護欄桿來解決主體作業(yè)面的臨邊防護。盡管這三種方法都能起到一定的安全防護作用，但都不是很完善，在不同的工序間隙和不同的臨邊位置還存在防護不到位的安全隱患，目前處在不斷總結(jié)不斷改進過程中。

3.4 水電管線的預埋安裝目前尚還存在一些難點

部分預制構(gòu)件中管線預埋和開關(guān)插座的標高，因受到不同剪力墻體系的制約，標高和位置難以統(tǒng)一。例如在預制漿錨剪力墻體系中，墻板底端以上500mm高為受力鋼筋漿錨搭接范圍，不允許布置水電管線的預埋；較大體積的箱體預埋也會破壞預制構(gòu)件內(nèi)的受力鋼筋；樓面現(xiàn)澆疊合層厚60mm~70mm，多層交叉預埋管線會造成板面混凝土保護層厚度不均；吊裝墻板安裝臨時斜支撐需在現(xiàn)澆樓面鉆孔，往往會損壞預埋管線且難以修復等等。雖然我們針對上述問題及時采取了相應的整改措施和防治辦法，但隨著工程進展將還會出現(xiàn)這樣那樣的困難，有些問題還需要從設計源頭加以改進和細化。

3.5 結(jié)構(gòu)節(jié)點的鋼筋構(gòu)造與安裝質(zhì)量的問題

在預制裝配式結(jié)構(gòu)中各類節(jié)點的鋼筋構(gòu)造和安裝質(zhì)量是確保結(jié)構(gòu)整體性能的重要環(huán)節(jié)。雖然設計是本著簡化工藝、方便施工的原則進行設計，但為了滿足結(jié)構(gòu)強度的要求和規(guī)范的規(guī)定，往往部分節(jié)點的受力鋼筋、構(gòu)造鋼筋、錨固鋼筋過于集中，從理論空間尺寸上是可行的，但給實際預制、安裝、支模到混凝土澆筑的施工操作帶來較大的困難。疊合梁和剪力墻邊緣構(gòu)件搭接節(jié)點安裝難度大是普遍存在的現(xiàn)象。疊合梁受力主筋直徑大，錨固長度較長，有些還是三個方向疊合梁匯合在一個節(jié)點處，加上邊緣構(gòu)件主筋、箍筋、剪力墻水平筋、預制疊合板外伸錨固筋相互交織在有限的墻厚空間內(nèi)，豎向鋼筋和水平鋼筋在構(gòu)件吊裝就位后，互相卡固，容易造成鋼筋抵碰偏位還難以調(diào)整，核心區(qū)箍筋、水平筋間距嚴重受阻而不均勻。盡管在實際操作過程中調(diào)整了工序，將疊合梁底上下鋼筋分段綁扎，減少了一些鋼筋偏位、間距不均的現(xiàn)象，但節(jié)點構(gòu)造還有待于進一步改進?？刹捎脵C械錨固形式替代單純依靠錨固長度，也可通過焊接工藝簡化節(jié)點構(gòu)造，這些問題還有待于進一步探討。

4 結(jié) 語

綜上所述，預制裝配式住宅結(jié)構(gòu)體系作為未來住宅建筑發(fā)展的一個重要方向，有其自身可貴的先進性和巨大的應用空間，但在技術(shù)未完全成熟的當前仍有一些問題值得引起行業(yè)人員的高度關(guān)注、探討和解決，期待各位同行協(xié)力推進。