裝配式建筑施工結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)優(yōu)化研究

張遠(yuǎn)

摘要：裝配式建筑是將構(gòu)件采用工廠化預(yù)制方式進(jìn)行制作，通過(guò)可靠的結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)將構(gòu)件連接組裝，實(shí)現(xiàn)裝配式建造。本文結(jié)合工程實(shí)踐闡述了裝配式建筑施工結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)優(yōu)化及處理技術(shù)，并對(duì)其施工要求做了詳細(xì)、深入的分析，重點(diǎn)的分析了施工過(guò)程中的關(guān)鍵控制點(diǎn)，對(duì)裝配式建筑的特點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)。

關(guān)鍵詞：裝配式建筑;工廠化預(yù)制;裝配式建造

隨著我國(guó)建筑行業(yè)邁入工業(yè)化階段，裝配式建筑在我國(guó)得到了廣泛的推廣應(yīng)用。近年來(lái)，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(chǎng)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(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。在裝配式結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中，裝配式結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)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(diǎn)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(lái)，英、法、蘇聯(lián)等國(guó)開始嘗試裝配式建造施工。自2015年以來(lái)，裝配式建筑由于建造速度快，施工操作簡(jiǎn)單，大規(guī)模應(yīng)用時(shí)生產(chǎn)成本低等特點(diǎn)，迅速在我國(guó)推廣開來(lái)，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(lái)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(guò)許多裝配式建筑在公共建筑及住宅建筑的應(yīng)用實(shí)例。筆者以某醫(yī)院項(xiàng)目為例，分析裝配式建筑在大型公共建筑中的應(yīng)用。該項(xiàng)目位于長(zhǎng)樂(lè)區(qū)吳航鎮(zhèn)龍津村，項(xiàng)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(jì)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(diǎn)優(yōu)化及處理技術(shù)是通過(guò)BIM技術(shù)應(yīng)用[2]，模擬裝配式構(gòu)件吊裝、安裝過(guò)程，對(duì)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(diǎn)進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，從而優(yōu)化構(gòu)件節(jié)點(diǎn)連接技術(shù)，提高裝配施工效率。主要工藝原理有以下幾點(diǎn)：2.1預(yù)制柱縱向鋼筋連接采用半灌漿套筒連接。通過(guò)模具對(duì)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(lái)固定定位模具，來(lái)保證柱縱向鋼筋位置精確;然后進(jìn)行吊裝、校正，待坐漿強(qiáng)度達(dá)到后采用高強(qiáng)灌漿料進(jìn)行封堵，通過(guò)對(duì)空腔體積的計(jì)算得出灌漿料的用量，對(duì)比實(shí)際用量與理論值，保證實(shí)際用量大于理論用量，以此來(lái)控制灌漿質(zhì)量。2.2利用BIM技術(shù)模擬吊裝過(guò)程，分析疊合板、預(yù)制柱與梁的節(jié)點(diǎn)鋼筋的位置、數(shù)量、規(guī)格等數(shù)據(jù)，通過(guò)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(duì)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(wèn)題。2.3預(yù)制樓梯深化設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)樓梯間實(shí)際尺寸及位置，并進(jìn)行校核計(jì)算驗(yàn)證，確保各處連接節(jié)點(diǎn)位置的準(zhǔn)確性和安全性。制作預(yù)制樓梯的模板時(shí)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(shí)用C40級(jí)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(guò)鍍鋅扁鋼對(duì)洞口進(jìn)行加強(qiáng)，上口橫版采用4根M10對(duì)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(diǎn)

預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)施工不同于傳統(tǒng)的現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)[3]，在施工過(guò)程中應(yīng)注意以下幾個(gè)結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)連接質(zhì)量的管控：（1）柱與柱連接節(jié)點(diǎn)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(shí)能精確就位，以及縮短吊裝時(shí)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。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(lái)，同時(shí)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(guò)焊接固定鋼筋來(lái)確保鋼筋位置準(zhǔn)確性?，F(xiàn)場(chǎng)施工員在抄平時(shí)，按照2cm+8d在外漏鋼筋長(zhǎng)度上用記號(hào)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(zhǎng)度超出的鋼筋割除，以保證外漏鋼筋長(zhǎng)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(shí)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(shí)支撐，對(duì)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(shí)應(yīng)試吊升高50cm，操作過(guò)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(jì)要求將柱底部接縫處封堵密實(shí)，接縫處封堵厚度需符合設(shè)計(jì)要求。待封漿強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，采用高強(qiáng)灌漿料進(jìn)行注漿。通過(guò)計(jì)算公式算出半灌漿套筒的空腔體積，計(jì)算每跟柱子灌漿料的設(shè)計(jì)用量，在灌漿過(guò)程中控制灌漿料的用量不得少于設(shè)計(jì)用量，以此來(lái)保證灌漿套筒灌漿飽滿。（2）預(yù)制柱與梁連接節(jié)點(diǎn)本工程梁柱節(jié)點(diǎn)通常有角柱（柱-2梁）節(jié)點(diǎn)、邊柱（柱-3梁）節(jié)點(diǎn)、中柱（柱-4梁）節(jié)點(diǎn)三種，節(jié)點(diǎn)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(chǎng)節(jié)點(diǎn)處理難度，后期的修補(bǔ)措施不當(dāng)對(duì)結(jié)構(gòu)安全留有隱患。因此，項(xiàng)目在施工圖設(shè)計(jì)階段，應(yīng)提前對(duì)結(jié)構(gòu)單體中全部梁柱節(jié)點(diǎn)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(diǎn)區(qū)施工簡(jiǎn)單為第一原則，進(jìn)行框架梁柱節(jié)點(diǎn)深化設(shè)計(jì)。常規(guī)設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)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(diǎn)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(duì)簡(jiǎn)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?？蚣芰褐?jié)點(diǎn)的框架梁縱筋避讓，對(duì)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。（3）疊合板與現(xiàn)澆梁節(jié)點(diǎn)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(dú)立鋼支柱組成。通過(guò)BIM技術(shù)，優(yōu)化疊合板與現(xiàn)澆梁節(jié)點(diǎn)處的鋼筋排布，減少碰撞。現(xiàn)場(chǎng)鋼筋綁扎施工時(shí)，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。

4應(yīng)用前景分析及總結(jié)

與其他發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)現(xiàn)階段裝配式建筑的比率較低，自2015年以來(lái)，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(chǎng)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(zhǎng)，人工勞動(dòng)力大，產(chǎn)生建筑垃圾，造成材料資源的浪費(fèi)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(fèi)，符合國(guó)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(huì)越來(lái)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(lái)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(huì)效益及效益。其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在：（1）節(jié)約材料和勞動(dòng)力，減少建筑垃圾;（2）裝配式構(gòu)件采用工廠機(jī)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(xiàng)目臨設(shè)及機(jī)械投入;（4）施工難度不大，工藝質(zhì)量易于控制，成型效果好。

參考文獻(xiàn)

[1]崔慶彪.裝配式混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件及施工注意事項(xiàng)[J].科技信息，2013，（08）：433+436.

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