裝配式公共建筑模塊化隔墻安裝技術(shù)分析

高思東，李偉，劉夢(mèng)，王友光

（1.阜陽(yáng)市重點(diǎn)工程建設(shè)管理處，安徽 阜陽(yáng) 236000；2.安徽富煌鋼構(gòu)股份有限公司，安徽 合肥 238076）

改革開(kāi)放以來(lái)，建筑行業(yè)蓬勃發(fā)展，在政府單位的有效推動(dòng)下，相關(guān)建筑企業(yè)都在積極落實(shí)供給側(cè)轉(zhuǎn)型，行業(yè)整體都在由自由度相對(duì)較大的傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)建筑向更加標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的綠色裝配式鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化。

裝配式建筑在實(shí)踐過(guò)程中因?yàn)檠b配式的體系尚不完備、施工技術(shù)有待進(jìn)一步優(yōu)化、缺乏理論基礎(chǔ)支撐等導(dǎo)致市場(chǎng)產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題頻出，解決這個(gè)問(wèn)題的唯一途徑就是建立完善的裝配式建筑體系，利用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的戶型對(duì)構(gòu)件進(jìn)行系統(tǒng)拆分，將各部品部件按照標(biāo)準(zhǔn)模塊進(jìn)行拆分，做到少規(guī)格、多組合；同時(shí)，減少部品部件的類型能夠極大地減少工廠生產(chǎn)所用到的模具數(shù)量，節(jié)約生產(chǎn)時(shí)間，提高施工效率，進(jìn)而更好地發(fā)揮裝配式建筑施工快、適用性強(qiáng)的特點(diǎn)，進(jìn)而更好地提升產(chǎn)品質(zhì)量。

1 項(xiàng)目概況

阜陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生宿舍B1-1位于阜陽(yáng)市學(xué)苑路交雙清路。學(xué)生宿舍B1-1包含東樓和西樓兩個(gè)單體。東樓總建筑面積為35429.04㎡，基底面積6514.64㎡；西樓總建筑面積為35429.04㎡，基底面積6514.64㎡。東、西樓主體結(jié)構(gòu)形式主要為框剪裝配式結(jié)構(gòu)；地上6層，總建筑高度為23.56m。圖1所示為建成后效果。

圖1 阜陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生宿舍建成效果

2 深化流程

2.1 模塊化構(gòu)件拆分深化

基于裝配式與BIM技術(shù)密不可分的聯(lián)系，本項(xiàng)目運(yùn)用BIM技術(shù)對(duì)預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化深化，用三維模型的視角可以從最直觀的角度上避免深化后的構(gòu)件產(chǎn)生碰撞，最常見(jiàn)的就是鋼筋碰撞，同時(shí)，基于Revit全專業(yè)協(xié)同的特點(diǎn)，能夠做到與水電模型綜合分析，做到精準(zhǔn)開(kāi)孔定位，發(fā)現(xiàn)孔位與鋼筋碰撞后避讓等二維視角很難發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，具體流程如圖2所示。

圖2 三維建模流程

2.1.1 類型拆分

2.1.1.1 預(yù)制混凝土隔墻

首先在revit中對(duì)標(biāo)準(zhǔn)層進(jìn)行整體建模，同時(shí)對(duì)待拆分墻體進(jìn)行類型劃分，以T型、Y型模塊作為主要構(gòu)件類型，減少在L型、T型模塊墻體中再加翼緣的衍生行為，否則墻體的類型增加、同一類型的數(shù)量減少，形成一套模具一個(gè)類型的浪費(fèi)現(xiàn)象；待構(gòu)件類型劃分完畢后對(duì)可合并類型進(jìn)行歸納整理，力求減少非標(biāo)構(gòu)件的數(shù)量。

2.1.1.2 ALC隔墻

圖3 模塊化隔墻

對(duì)于ALC隔墻而言，利用前期的施工BIM模型，對(duì)建筑專業(yè)的墻體模型進(jìn)行以300/600為模數(shù)的劃標(biāo)準(zhǔn)化拆分，這里要注意的是在模型的拆分過(guò)程中，鋼柱邊需要預(yù)留3cm的防火涂料層，這里可以選擇在鋼柱外層做一個(gè)3cm厚的防火涂料外殼，也可以直接在鋼柱邊預(yù)留3cm的空隙示意。

2.1.2 構(gòu)件建模

2.1.2.1 預(yù)制混凝土構(gòu)件建模

利用前續(xù)工作生成的拆分圖中的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件大樣，對(duì)各類型鋼結(jié)構(gòu)模塊化隔墻進(jìn)行初步建模，利用revit插件對(duì)模型進(jìn)行深化，先利用自由構(gòu)件對(duì)混凝土輪廓進(jìn)行自由體建模，再對(duì)模型進(jìn)行配筋，復(fù)雜鋼筋可以利用自由鋼筋手動(dòng)繪制。

然后對(duì)構(gòu)件中的預(yù)埋件、灌漿套筒、限位盲孔進(jìn)行放置，與鋼筋碰撞的地方要酌情選擇避讓。對(duì)照建筑圖、水電施工圖對(duì)部品部件上需要預(yù)留的孔洞進(jìn)行定位，在三維模型中可以一目了然地看到鋼筋與洞口是否沖突，在有沖突的地方進(jìn)行調(diào)整避讓。

2.1.2.2 ALC條板構(gòu)件建模

對(duì)于ALC墻體，只需要利用系統(tǒng)自帶的墻族，用系統(tǒng)的拆分功能進(jìn)行拆分，可能大部分設(shè)計(jì)師在拆分后發(fā)現(xiàn)拆分完的墻體輪廓線并不明顯，這里需要深化人員在拆分過(guò)后，對(duì)整體模型進(jìn)行取消墻連接命令，并將墻的輪廓線改成鮮艷的顏色，實(shí)線填充，這樣拆分后的墻體就清晰可見(jiàn)了。

圖4 墻的輪廓線

2.1.3 模型碰撞分析

在平面視圖對(duì)構(gòu)件按既定拆分圖進(jìn)行放置，將深化模型導(dǎo)出為NWC格式，用Navisworks打開(kāi)并設(shè)置好碰撞規(guī)則，對(duì)于不同的墻板會(huì)有不同的碰撞公差要求，利用Navisworks中的Clash Detective模塊對(duì)模型中的構(gòu)件、鋼筋之間的碰撞進(jìn)行梳理，然后將硬碰撞再返回模型中針對(duì)性避讓。

2.1.4 構(gòu)件出圖

一張完整的深化圖紙需要包含模板圖（三視圖）、鋼筋圖（三視圖）、水電預(yù)埋圖（俯視圖）以及鋼筋下料表和圖紙說(shuō)明。

利用revit軟件中的剖面功能對(duì)深化后的模型進(jìn)行圖紙導(dǎo)出模板圖和鋼筋圖，注意區(qū)分模板面、壓光面和粗糙面；利用插件將所選構(gòu)件的鋼筋明細(xì)表導(dǎo)出。將上述導(dǎo)出的圖紙?jiān)贑AD中進(jìn)行圖面整理，將通常參數(shù)寫在圖紙說(shuō)明中。

3 工業(yè)化生產(chǎn)

圖5 工業(yè)化生產(chǎn)流程

3.1 模具

做裝配式的構(gòu)件，就像在生產(chǎn)積木，構(gòu)件的組裝是否順利、拆模能不能成功、過(guò)程是否流暢、外觀平整度如何、進(jìn)度控制得怎么樣，很大一部分程度上取決于模具設(shè)計(jì)與制作精度。

工業(yè)化生產(chǎn)過(guò)程中，模具設(shè)計(jì)方式通常分為“翻轉(zhuǎn)臺(tái)法”和“平脫法”，兩者都是平澆，然后翻面脫模，這樣能夠合理地保證模具的平整度。

3.2 預(yù)埋件

由于預(yù)制構(gòu)件是在廠內(nèi)生產(chǎn)完畢，涉及施工過(guò)程中與其他構(gòu)件的結(jié)合或結(jié)構(gòu)部位的連接，所以在預(yù)制生產(chǎn)中需要埋設(shè)大量預(yù)埋件以方便澆筑，如門窗的邊框、外墻瓷磚、欄桿的安裝位置處和臨時(shí)掛鉤等都需要預(yù)先埋設(shè)。

3.3 脫模養(yǎng)護(hù)

當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到原設(shè)計(jì)強(qiáng)度和剛度要求時(shí)，可按操作規(guī)程進(jìn)行構(gòu)件脫模，符合脫模要求的構(gòu)件可與模具一起翻轉(zhuǎn)脫模，確定重心，保證后續(xù)安裝吊裝過(guò)程中的垂直度，方便安裝。脫模后，對(duì)部品部件進(jìn)行沖洗養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)方法可依據(jù)現(xiàn)澆混凝土的養(yǎng)護(hù)方法。當(dāng)然，作為連接的一部分，成品構(gòu)件出廠前需要進(jìn)行檢查，構(gòu)件和設(shè)計(jì)圖紙要逐項(xiàng)檢查核對(duì)，避免運(yùn)輸?shù)竭_(dá)現(xiàn)場(chǎng)后出現(xiàn)問(wèn)題。

4 裝配式施工

4.1 構(gòu)件準(zhǔn)備

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的施工組織安排，可以提前一天將需要安裝的部品部件運(yùn)送至現(xiàn)場(chǎng)。裝車前，應(yīng)對(duì)照工廠出貨單據(jù)仔細(xì)檢查構(gòu)件的數(shù)量、規(guī)格大小等情況。車輛可以用大噸位卡車或平板拖車運(yùn)輸。裝車時(shí)，先在車廂地板上鋪兩塊100×100mm長(zhǎng)的木方，木方上放15mm以上的硬橡膠墊或其他柔性墊。根據(jù)隔墻構(gòu)件尺寸大小，用槽鋼做成人字支撐架，支撐架建議將角度控制在70°左右。

對(duì)于施工場(chǎng)地的布置，預(yù)制構(gòu)件需要獨(dú)立的堆放場(chǎng)地，在預(yù)制構(gòu)件進(jìn)場(chǎng)前，要對(duì)其堆放的位置、排列進(jìn)行合理規(guī)劃。預(yù)制構(gòu)件堆放時(shí)的受力狀態(tài)要與安裝時(shí)的受力狀態(tài)保持一致，避免在運(yùn)輸和安裝起吊的過(guò)程中對(duì)構(gòu)件進(jìn)行翻身等動(dòng)作，以防止構(gòu)件受到不必要的外力影響而導(dǎo)致破壞。構(gòu)件進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)后，需要對(duì)每一個(gè)構(gòu)件進(jìn)行驗(yàn)收，主要針對(duì)構(gòu)件的數(shù)量、規(guī)格和外觀完整度。外觀不應(yīng)有嚴(yán)重缺陷，不應(yīng)有影響結(jié)構(gòu)使用性能的露筋、蜂窩、凹坑和裂紋。

4.2 現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)件安裝

圖6 現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)件安裝流程

4.2.1 構(gòu)件吊裝

使用塔式吊機(jī)安裝外墻板時(shí)，先將墻板吊離地面，檢查構(gòu)件的姿態(tài)與各吊釘?shù)氖芰η闆r，當(dāng)出現(xiàn)受力不均勻的情況時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，保證構(gòu)件呈水平狀態(tài)。各吊鉤的受力調(diào)整至均勻后，將外墻板起吊至施工位置。在每個(gè)施工區(qū)域布置一個(gè)拖車箱，內(nèi)置預(yù)備構(gòu)件。塔式吊機(jī)直接從拖車箱中吊裝構(gòu)件，避免二次吊裝帶來(lái)的不便。減少工作量，提高工作效率。

塔式吊機(jī)將墻板提升至距離安裝位置50cm的高度時(shí)，通知起吊，此時(shí)，安裝人員應(yīng)檢查墻板的內(nèi)外頁(yè)板方向是否與圖紙標(biāo)示的一致，確保墻板高的一面位于外側(cè)；并應(yīng)檢查地面上所示應(yīng)放置的墊塊的厚度、位置是否準(zhǔn)確；根據(jù)樓板平面所彈出的墻板各定位線，將外墻板放置到指定位置，外墻板外側(cè)與各定位線保持重合。

4.2.2 調(diào)整固定

根據(jù)標(biāo)高調(diào)整水平縫，水平縫的高低不平會(huì)直接影響垂直縫；豎縫寬度由墻板的兩端控制，也可在相鄰板的末端放置20mm墊塊控制；用L形定位件固定墻板；墻板每側(cè)設(shè)置兩個(gè)定位件，使外墻板的長(zhǎng)邊不能左右移動(dòng)。

用鋁合金吊尺檢查外墻板垂直度，旋轉(zhuǎn)調(diào)整斜撐，直至構(gòu)件垂直度達(dá)到項(xiàng)目規(guī)定要求。調(diào)整垂直度的同時(shí)，同一構(gòu)件上的所有構(gòu)件都向同一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，防止構(gòu)件發(fā)生扭曲。支架轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，嚴(yán)禁用蠻力轉(zhuǎn)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)時(shí)，始終觀察支柱螺桿的伸出長(zhǎng)度（螺桿長(zhǎng)度為500mm，擰出長(zhǎng)度小于300mm），防止螺桿與旋轉(zhuǎn)桿分離。操作人員站在人字梯上，系好安全帶取鉤，安全帶應(yīng)與墜落保護(hù)器連接。

4.2.3 灌漿

將攪拌好的灌漿材料倒入螺桿式灌漿泵中，啟動(dòng)灌漿泵，將灌漿材料的流速控制在一定范圍內(nèi)，以0.8～1.2L/min為佳。當(dāng)灌漿材料流出時(shí)，將壓力軟管插入鋼套管的灌漿孔中。同時(shí)在兩個(gè)以上的側(cè)面灌漿，會(huì)導(dǎo)致空氣流入，形成空氣夾層。因此，灌漿應(yīng)從一側(cè)進(jìn)行，保證排除空氣。

在灌漿的過(guò)程中，混合料可以用竹劈子疏通，來(lái)加快灌漿進(jìn)度，使混合料順利地流入模板的各個(gè)角落，避免產(chǎn)生裂縫、蜂窩等現(xiàn)象。灌漿過(guò)程中，不允許使用震動(dòng)泵，以保證灌漿層的均勻性。灌漿開(kāi)始后，灌漿作業(yè)不可停止，必須不間斷地進(jìn)行，直至完成，并盡可能縮短灌漿時(shí)間。灌漿過(guò)程中，當(dāng)澆注的混合料中發(fā)現(xiàn)有浮水時(shí)，應(yīng)立即澆注較稠的混合料，使其吃掉浮水。當(dāng)灌漿材料從鋼套管溢流孔溢出時(shí)，用橡膠塞堵住溢流孔，直到所有鋼套管都充滿灌漿材料，然后停止灌漿。

拆除的壓漿閥門及其他附件應(yīng)及時(shí)清理，不得留有任何漿料，灌漿工作不得污染部品部件。若已造成污染，應(yīng)該立即用清水沖凈。作業(yè)過(guò)程中，應(yīng)及時(shí)清理殘余泥漿和落地泥漿，保持現(xiàn)場(chǎng)整潔。灌漿后，應(yīng)及時(shí)清理灌漿機(jī)、各種管道和附著了砂漿的工具。

4.2.4 預(yù)制構(gòu)件質(zhì)量驗(yàn)收

圖7 預(yù)制構(gòu)件質(zhì)量驗(yàn)收流程

對(duì)每批進(jìn)場(chǎng)的構(gòu)件都應(yīng)該復(fù)核，復(fù)核結(jié)果形成文字記錄，詳細(xì)地記載構(gòu)件的尺寸、外觀質(zhì)量、配筋等情況，應(yīng)在安裝部件吊裝前仔細(xì)對(duì)照?qǐng)D紙檢查尺寸、序號(hào)、外觀尺寸等參數(shù)；檢查預(yù)埋水電套管和構(gòu)件預(yù)留孔；檢查結(jié)果應(yīng)詳細(xì)記錄，不符合要求的預(yù)制構(gòu)件不得用于本工程。

圖8 灌漿機(jī)

5 結(jié)語(yǔ)

裝配式建筑是當(dāng)前建造方式的一種革新，裝配式鋼結(jié)構(gòu)墻體模塊化更是這項(xiàng)建筑技術(shù)良性向好的一種有效助推，能夠積極響應(yīng)國(guó)家《關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見(jiàn)》。本文所提及的裝配式鋼結(jié)構(gòu)模塊化隔墻，在標(biāo)準(zhǔn)化的戶型設(shè)計(jì)上，更加側(cè)重于提倡一種模塊化的部品部件設(shè)計(jì)，在提高建筑質(zhì)量和控制建設(shè)成本之間尋找一個(gè)良性平衡點(diǎn)，同時(shí)，針對(duì)不同的使用需求，應(yīng)該有針對(duì)性地選用模塊化隔墻的類型，ALC也好、鋼塑板墻也好、PC隔墻也好，每種墻體都有其自身的優(yōu)劣性，不能單純地為了做裝配式而忽略了使用功能。

當(dāng)下，裝配式建筑體系發(fā)展尚不完美，未來(lái)國(guó)家應(yīng)加大監(jiān)管力度，規(guī)范行業(yè)監(jiān)管細(xì)節(jié)，進(jìn)一步完善補(bǔ)充裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的工程質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)大量的工程實(shí)際應(yīng)用，做到穩(wěn)中向好不斷優(yōu)化。