裝配式建筑施工結(jié)構(gòu)節(jié)點優(yōu)化及處理技術(shù)研究

（福州建工（集團）總公司，福建 福州 350011）

0 前言

隨著我國建筑行業(yè)邁入工業(yè)化階段，裝配式建筑在我國得到了廣泛的推廣應(yīng)用。近年來，各省、市的新建建筑中裝配式建筑的比例逐年不斷增加。裝配式建筑不同于傳統(tǒng)的建造方式，將繁雜的現(xiàn)場施工作業(yè)轉(zhuǎn)移到工業(yè)化車間進(jìn)行構(gòu)件預(yù)制加工，減少建筑垃圾，實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。在裝配式結(jié)構(gòu)施工過程中，裝配式結(jié)構(gòu)的節(jié)點連接是最為重要的一環(huán)，如何處理裝配式結(jié)構(gòu)的節(jié)點連接是成為影響裝配式施工進(jìn)度與質(zhì)量的主要因素[1]。

1 應(yīng)用現(xiàn)狀分析

20 世紀(jì)六十年代以來，英、法、蘇聯(lián)等國開始嘗試裝配式建造施工。自2015年以來，裝配式建筑由于建造速度快，施工操作簡單，大規(guī)模應(yīng)用時生產(chǎn)成本低等特點，迅速在我國推廣開來，預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)等在工程建設(shè)中的應(yīng)用越來越廣泛。

筆者在建筑行業(yè)中從事建筑工程施工多年，接觸過許多裝配式建筑在公共建筑及住宅建筑的應(yīng)用實例。筆者以某醫(yī)院項目為例，分析裝配式建筑在大型公共建筑中的應(yīng)用。該項目位于長樂區(qū)吳航鎮(zhèn)龍津村，項目總建筑面積為122154平方米（地上101854平方米，地下20300平方米），住院樓設(shè)計為裝配式混凝土結(jié)構(gòu)，裝配率達(dá)到71%；門診醫(yī)技綜合樓、后勤樓、傳染樓及附屬樓等采用現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)。

2 工藝原理

裝配式建筑施工結(jié)構(gòu)節(jié)點優(yōu)化及處理技術(shù)是通過BIM技術(shù)應(yīng)用[2]，模擬裝配式構(gòu)件吊裝、安裝過程，對預(yù)制疊合板、預(yù)制疊合梁、預(yù)制柱、預(yù)制樓梯及裝配式內(nèi)隔墻板等構(gòu)件的節(jié)點進(jìn)行深化設(shè)計，從而優(yōu)化構(gòu)件節(jié)點連接技術(shù)，提高裝配施工效率。

主要工藝原理有以下幾點：

2.1 預(yù)制柱縱向鋼筋連接采用半灌漿套筒連接。通過模具對錨固鋼筋的定位，模具孔洞大小控制在比柱鋼筋大2～3mm，在柱邊彈出控制線，調(diào)整定位模具，采用焊接方式來固定定位模具，來保證柱縱向鋼筋位置精確；然后進(jìn)行吊裝、校正，待坐漿強度達(dá)到后采用高強灌漿料進(jìn)行封堵，通過對空腔體積的計算得出灌漿料的用量，對比實際用量與理論值，保證實際用量大于理論用量，以此來控制灌漿質(zhì)量。

2.2 利用BIM技術(shù)模擬吊裝過程，分析疊合板、預(yù)制柱與梁的節(jié)點鋼筋的位置、數(shù)量、規(guī)格等數(shù)據(jù)，通過空間模型分析疊合板與框架梁角部鋼筋、預(yù)制柱縱向鋼筋與梁主筋是否有碰撞現(xiàn)象。如疊合板與框架梁鋼筋存在碰撞可現(xiàn)穿入角部鋼筋，待疊合板安裝調(diào)整后進(jìn)行綁扎；對于預(yù)制柱與梁鋼筋的碰撞，采用梁鋼筋水平偏位避讓的方法以此解決鋼筋碰撞的問題。

2.3 預(yù)制樓梯深化設(shè)計時應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場樓梯間實際尺寸及位置，并進(jìn)行校核計算驗證，確保各處連接節(jié)點位置的準(zhǔn)確性和安全性。制作預(yù)制樓梯的模板時應(yīng)嚴(yán)格按照深化圖紙進(jìn)行。每次預(yù)制樓梯段安裝就位后及時用C40 級CGM灌漿料將預(yù)留孔洞封堵，并采用聚苯填充樓梯縫隙。

2.4 預(yù)制ALC內(nèi)隔墻板安裝采用管卡固定，為預(yù)防墻體裂縫，確保安裝質(zhì)量，在安裝完成后通過鍍鋅扁鋼對洞口進(jìn)行加強，上口橫版采用4 根M10 對拉螺栓加固預(yù)防因后期裝潢、電氣導(dǎo)管敷設(shè)造成的板材橫向位移。

3 施工操作要點

圖1 裝配式結(jié)構(gòu)施工工藝流程圖

預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)節(jié)點施工不同于傳統(tǒng)的現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)[3]，在施工過程中應(yīng)注意以下幾個結(jié)構(gòu)節(jié)點連接質(zhì)量的管控：

（1）柱與柱連接節(jié)點

裝配式結(jié)構(gòu)中預(yù)制柱的連接關(guān)系到整體結(jié)構(gòu)的抗震性能和結(jié)構(gòu)抗倒塌能力，是框架結(jié)構(gòu)在地震荷載作用下的最后一道防線，極其重要。為保證預(yù)制柱吊裝時能精確就位，以及縮短吊裝時間，可在預(yù)制柱施工前先制作柱定位模具，模具孔洞大小控制在比柱鋼筋大 2～3mm，以保證柱鋼筋定位精確度。模具采用5mm 鋼板委托專業(yè)廠家車床精確制作，效果圖詳見圖2。

圖2 模具固定柱筋圖

利用經(jīng)緯儀在預(yù)制疊合板上將樓層控軸線放樣放出來，同時將柱邊線分出，在疊合板上彈出柱邊線，吊裝作業(yè)人員按照柱邊線調(diào)整定位模具，通過焊接固定鋼筋來確保鋼筋位置準(zhǔn)確性。

現(xiàn)場施工員在抄平時，按照2cm+8d 在外漏鋼筋長度上用記號筆做標(biāo)記，利用紅外線水平儀輔助在所有鋼筋上做好標(biāo)記，安排焊工將長度超出的鋼筋割除，以保證外漏鋼筋長度一致。在混凝土澆筑前，利用PVC管作為保護(hù)措施，套在豎向主筋上，，以免澆筑時造成污染，避免二次清理用工。

將連接部位鑿毛以增加接觸面并清理表面浮漿，采用吊裝梁垂直起吊，預(yù)制柱吊裝至操作面保證其底部穩(wěn)定水平，使預(yù)留鋼筋插入至灌漿套筒內(nèi)，安裝柱臨時支撐，對柱的安裝位置、水平度及垂直度進(jìn)行檢查，調(diào)節(jié)支撐并緊固。預(yù)制柱在起吊時應(yīng)試吊升高50cm，操作過程應(yīng)做到慢起、快升、緩放。預(yù)制柱調(diào)整就位后，在柱角處加塞墊片，并按照設(shè)計要求將柱底部接縫處封堵密實，接縫處封堵厚度需符合設(shè)計要求。待封漿強度達(dá)到設(shè)計要求時，采用高強灌漿料進(jìn)行注漿。

通過計算公式算出半灌漿套筒的空腔體積，計算每跟柱子灌漿料的設(shè)計用量，在灌漿過程中控制灌漿料的用量不得少于設(shè)計用量，以此來保證灌漿套筒灌漿飽滿。

（2）預(yù)制柱與梁連接節(jié)點

本工程梁柱節(jié)點通常有角柱（柱-2 梁）節(jié)點、邊柱（柱-3梁）節(jié)點、中柱（柱-4 梁）節(jié)點三種，節(jié)點區(qū)柱縱筋與梁縱筋（多向）避讓若處理不當(dāng)，將增加施工現(xiàn)場節(jié)點處理難度，后期的修補措施不當(dāng)對結(jié)構(gòu)安全留有隱患。因此，項目在施工圖設(shè)計階段，應(yīng)提前對結(jié)構(gòu)單體中全部梁柱節(jié)點鋼筋避讓優(yōu)化，結(jié)合預(yù)制構(gòu)件吊裝順序，以后澆節(jié)點區(qū)施工簡單為第一原則，進(jìn)行框架梁柱節(jié)點深化設(shè)計。常規(guī)設(shè)計節(jié)點包括：預(yù)制框架柱豎向連接，預(yù)制梁在框架柱內(nèi)錨固兩種。預(yù)制梁在框架柱內(nèi)錨固需要考慮兩種情況：相交于同一節(jié)點的多梁縱筋與框架柱縱筋的避讓，考慮（同向/不同向）梁筋的避讓。梁縱筋與框架柱的縱筋避讓相對簡單，只需要保證梁、柱縱筋的位置滿足鋼筋誤差（制作、安裝）和混凝土澆搗要求即可。框架梁柱節(jié)點的框架梁縱筋避讓，對于同向框架梁縱筋多采用水平偏位，不同向框架梁縱筋采用豎向偏位處理。

圖3 梁柱節(jié)點

（3）疊合板與現(xiàn)澆梁節(jié)點

疊合板支撐可采用頂托+木方支撐體系。疊合板下支撐系統(tǒng)由木方、托座、獨立鋼支柱組成。通過BIM技術(shù)，優(yōu)化疊合板與現(xiàn)澆梁節(jié)點處的鋼筋排布，減少碰撞?，F(xiàn)場鋼筋綁扎施工時，預(yù)留梁上部的鋼筋暫不進(jìn)行綁扎，待疊合板吊裝就位且錨固筋調(diào)直處理完畢后再進(jìn)行綁扎固定。其余鋼筋應(yīng)在疊合板吊裝就位前基本綁扎成型。

圖4 梁柱節(jié)點

4 應(yīng)用前景分析及總結(jié)

與其他發(fā)達(dá)國家相比，我國現(xiàn)階段裝配式建筑的比率較低，自2015年以來，在政策的大力推廣下，各地區(qū)裝配式建筑施工面積逐年遞增。裝配式建筑模塊化施工方式，使預(yù)制構(gòu)件可以在生產(chǎn)車間進(jìn)行大批量預(yù)制、加工，現(xiàn)場只需要進(jìn)行構(gòu)件組合拼裝施工。傳統(tǒng)的建造方式存在施工工期長，人工勞動力大，產(chǎn)生建筑垃圾，造成材料資源的浪費等現(xiàn)象。裝配式構(gòu)件的工廠化預(yù)制方式能夠精準(zhǔn)地確定構(gòu)件生產(chǎn)量，減少資源浪費，符合國家節(jié)能環(huán)保政策。伴隨裝配式建筑標(biāo)準(zhǔn)及施工技術(shù)的不斷完善，裝配式建筑將會越來越標(biāo)準(zhǔn)化、集成化以及模式化，在建筑工程領(lǐng)域中的應(yīng)用將越來越廣泛。

綜上所述，筆者從事建筑工程行業(yè)多年，見證了裝配式建筑在工程中的發(fā)展應(yīng)用，取得了良好的社會效益及效益。其應(yīng)用優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：（1）節(jié)約材料和勞動力，減少建筑垃圾；（2）裝配式構(gòu)件采用工廠機械化生產(chǎn)制作，降低人工操作誤差，提升施工質(zhì)量；（3）縮短總工期，減少項目臨設(shè)及機械投入；（4）施工難度不大，工藝質(zhì)量易于控制，成型效果好。