裝配式混凝土主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工關(guān)鍵技術(shù)與質(zhì)量控制

黃佳

（廣東省重工建筑設(shè)計(jì)院有限公司，廣州 510670）

1 引言

目前，裝配式建筑處于技術(shù)發(fā)展初期，施工技術(shù)還不夠不完善，工程造價(jià)對比傳統(tǒng)建筑項(xiàng)目略有提高[1]。本文總結(jié)部分裝配式混凝土主體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和施工關(guān)鍵技術(shù)以及對應(yīng)的質(zhì)量控制措施，旨在為同類裝配式建筑工程項(xiàng)目提供參考建議。

2 裝配式混凝土主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)

2.1 預(yù)制豎向構(gòu)件設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)

豎向構(gòu)件對主體結(jié)構(gòu)的安全性影響至關(guān)重要，預(yù)制豎向構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)著重考慮以下方面。

2.1.1 預(yù)制豎向構(gòu)件拆分設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)

預(yù)制豎向構(gòu)件拆分設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)相關(guān)指導(dǎo)文件的裝配率要求，明確預(yù)制豎向構(gòu)件占比，進(jìn)而確定其選擇范圍。根據(jù)JGJ 1—2014《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中6.1.8條規(guī)定，受力復(fù)雜區(qū)域、核心筒區(qū)域宜采用現(xiàn)澆，設(shè)計(jì)基于綜合因素考慮，樓梯間附近以及承受拉力的豎向構(gòu)件均不建議采用預(yù)制。

造價(jià)方面，預(yù)制豎向構(gòu)件與預(yù)制水平構(gòu)件相比造價(jià)普遍較高。因此，進(jìn)行預(yù)制豎向構(gòu)件拆分設(shè)計(jì)時(shí)，減少拆分制構(gòu)件的規(guī)格和數(shù)量，通過“少規(guī)格、多組合”的拆分方式提高模數(shù)化、標(biāo)準(zhǔn)化比例，減少針對不同類型構(gòu)件進(jìn)行深化設(shè)計(jì)導(dǎo)致工作量增加以及構(gòu)件模具生產(chǎn)數(shù)量增加的情況，降低預(yù)制豎向構(gòu)件的成本。

2.1.2 預(yù)制豎向構(gòu)件深化設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)

進(jìn)行預(yù)制柱和預(yù)制剪力墻深化設(shè)計(jì)時(shí)，可將縱向配筋等面積置換為大直徑鋼筋[2]，JGJ 1—2014《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》要求替換鋼筋的直徑宜≥20 mm。該做法可減少灌漿套筒的數(shù)量，進(jìn)而減少灌漿料的用量，在降低建造成本的同時(shí)降低施工難度。

2.2 預(yù)制水平構(gòu)件設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)

2.2.1 預(yù)制水平構(gòu)件拆分設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)

1）基于滿足主體結(jié)構(gòu)指標(biāo)要求的預(yù)制水平構(gòu)件拆分設(shè)計(jì)。預(yù)制水平構(gòu)件的拆分范圍受到預(yù)制豎向構(gòu)件的影響。以GB/T 51129—2017《裝配式建筑評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》中4.0裝配率計(jì)算為例，若政策文件要求項(xiàng)目裝配式等級評價(jià)為A級及以上，則預(yù)制豎向構(gòu)件得分最低為20分，水平構(gòu)件可不采用預(yù)制方式，即可滿足評分表中主體結(jié)構(gòu)部分的最低分值要求。若按政策文件要求項(xiàng)目裝配式等級評價(jià)為滿足最低50%的裝配率要求，且豎向構(gòu)件不采用預(yù)制時(shí)，則預(yù)制水平構(gòu)件的比例需超過80%，才能滿足評分表中主體結(jié)構(gòu)部分的最低分值20分要求。

2）基于滿足生產(chǎn)運(yùn)輸要求的預(yù)制水平構(gòu)件拆分設(shè)計(jì)。預(yù)制水平構(gòu)件的選取范圍同樣需考慮標(biāo)準(zhǔn)化和模數(shù)化設(shè)計(jì)，以簡化設(shè)計(jì)和施工相關(guān)工作。預(yù)制板拆分設(shè)計(jì)，尚需考慮道路運(yùn)輸條件限制，具體需結(jié)合當(dāng)?shù)胤煞ㄒ?guī)相關(guān)要求，建議預(yù)制疊合板寬度不超過2.7 m，長度不超過6 m。

2.2.2 預(yù)制水平構(gòu)件深化設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)

預(yù)制水平構(gòu)件后澆連接節(jié)點(diǎn)的鋼筋碰撞檢查是裝配式混凝土建筑設(shè)計(jì)及施工的重難點(diǎn)之一。鋼筋碰撞會導(dǎo)致構(gòu)件吊裝不成功、吊裝位置不準(zhǔn)確等，嚴(yán)重影響施工效率及質(zhì)量。因此，在裝配式項(xiàng)目圖紙深化設(shè)計(jì)階段，應(yīng)利用BIM技術(shù)進(jìn)行構(gòu)件施工模擬，排除構(gòu)件吊裝碰撞及構(gòu)件預(yù)留鋼筋碰撞等問題。

3 裝配式混凝土主體結(jié)構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 預(yù)制豎向構(gòu)件連接施工關(guān)鍵技術(shù)

裝配式豎向構(gòu)件主要采用灌漿套筒連接、鋼筋漿錨搭接連接技術(shù)。目前在預(yù)制剪力墻、預(yù)制柱等對主體結(jié)構(gòu)安全性影響較大的預(yù)制構(gòu)件連接中主要采用灌漿套筒連接技術(shù)。

3.1.1 技術(shù)原理

灌漿套筒連接是將預(yù)埋有灌漿套筒的預(yù)制構(gòu)件安裝在指定部位后，將預(yù)留鋼筋插入灌漿套筒，灌入高強(qiáng)且微膨脹專用灌漿漿料，灌漿漿料硬化后產(chǎn)生的巨大的握裹力（環(huán)形的正應(yīng)力）將灌漿套筒上下兩端的鋼筋連成一體。

3.1.2 技術(shù)特點(diǎn)

灌漿套筒連接技術(shù)最早應(yīng)用于橋梁工程、發(fā)電塔工程等領(lǐng)域，在日本已廣泛應(yīng)用于不同結(jié)構(gòu)類型的裝配式建筑中，建筑高度最高達(dá)200多米。經(jīng)過研究試驗(yàn)[3]和工程實(shí)踐證明,灌漿套筒連接技術(shù)的安全性能可滿足目前市場上絕大部分裝配式建筑應(yīng)用項(xiàng)目的要求。

3.2 預(yù)制水平構(gòu)件連接施工關(guān)鍵技術(shù)

預(yù)制水平構(gòu)件連接主要采用后澆混凝土連接技術(shù)[4]，包括預(yù)制板與預(yù)制梁的連接，預(yù)制梁和預(yù)制豎向構(gòu)件的連接等。

3.2.1 技術(shù)原理

后澆混凝土連接技術(shù)是在預(yù)制構(gòu)件吊裝完成安裝后，在預(yù)制構(gòu)件搭接連接的部位后澆混凝土封閉連接的施工技術(shù)。后澆的混凝土需比預(yù)制構(gòu)件混凝土強(qiáng)度等級高一級。

3.2.2 技術(shù)特點(diǎn)

目前，裝配式建筑項(xiàng)目主要采用的后澆混凝土連接技術(shù)安全性能較好，符合學(xué)界主流認(rèn)同的等同現(xiàn)澆原理，且該技術(shù)對連接部位精度要求較低，適用范圍較大，施工速度較快，符合降低裝配式建筑施工造價(jià)的需求。部分裝配式建筑施工連接采用干式工法連接技術(shù)，但案例較少，尚有較大驗(yàn)證空間，如圖1所示。

圖1 后澆混凝土連接

4 裝配式混凝土主體結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量控制

4.1 預(yù)制豎向構(gòu)件施工質(zhì)量控制

預(yù)制豎向構(gòu)件施工過程中難度最大，技術(shù)要求最高，結(jié)構(gòu)安全性能要求最嚴(yán)格的環(huán)節(jié)是灌漿套筒連接施工。灌漿前需確保預(yù)制構(gòu)件的灌漿套筒以及主體結(jié)構(gòu)的豎向構(gòu)件鋼筋定位相對應(yīng)，預(yù)留鋼筋外露長度需滿足要求。套筒灌漿前需根據(jù)項(xiàng)目情況編制專項(xiàng)施工方案，并對施工作業(yè)人員進(jìn)行詳細(xì)的施工流程及操作要點(diǎn)交底，保證施工工藝的正確性。

灌漿操作需保證每個(gè)灌漿套筒均注滿灌漿料，需在套筒出漿孔流出圓柱狀的灌漿料時(shí)，對套筒出漿孔進(jìn)行封堵，施工全過程需進(jìn)行影像記錄。

灌漿套筒施工操作完成后，需要對連接部位進(jìn)行檢測，目前主流的檢測方法有工業(yè)CT法、預(yù)埋傳感器法、預(yù)埋鋼絲拉拔法、便攜X射線法、預(yù)成孔檢測法和鉆孔內(nèi)窺鏡法等[5]。需設(shè)計(jì)單位及施工單位協(xié)商采用1～2種方法檢測成品質(zhì)量。

4.2 預(yù)制水平構(gòu)件施工質(zhì)量控制

預(yù)制水平構(gòu)件后澆連接施工，拼接位置由于構(gòu)件尺寸精度及封模精度不足等原因，易出現(xiàn)拼接不嚴(yán)密或漏漿的問題，因此在預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)環(huán)節(jié)需保證成品質(zhì)量及尺寸，同時(shí)后澆連接節(jié)點(diǎn)澆筑前，需檢查模板封堵情況，還需檢查鋼筋碰撞的問題，以保證施工質(zhì)量。

5 結(jié)語

通過總結(jié)分析裝配式混凝土主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件拆分及深化設(shè)計(jì)要點(diǎn)、灌漿套筒連接及后澆混凝土連接施工關(guān)鍵技術(shù)，有效規(guī)避裝配式項(xiàng)目實(shí)施過程中可能出現(xiàn)的不可逆轉(zhuǎn)的質(zhì)量問題。通過總結(jié)相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)的質(zhì)量控制措施，力求提升裝配式建筑施工質(zhì)量，降低建造造價(jià)，同時(shí)縮短施工工期，為國家大力發(fā)展裝配式建筑事業(yè)增磚添瓦，也為同類型的裝配式建筑項(xiàng)目提供參考建議。