裝配式建筑PC結(jié)構(gòu)施工技術(shù)研究

陳 斌

（佛山市順德區(qū)至晟工程建設(shè)監(jiān)理有限公司，廣東 佛山 528300）

高能耗、高污染、粗放的建設(shè)項目管理已然不能適應(yīng)現(xiàn)階段國家綠色可持續(xù)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。在建筑工程建設(shè)中，通過引進(jìn)先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)，工程模塊化生產(chǎn)，不僅能保證建設(shè)工程質(zhì)量可靠的性能，還能有效減少能耗，降低成本，為使用者帶來更好的生活體驗。裝配式建筑的推廣，也為我國的民用建筑面積不足等相關(guān)問題提供了有效支持。同時在裝配式建筑中如何更好地提升技術(shù)和管理水平，針對裝配式建筑PC結(jié)構(gòu)的高質(zhì)量設(shè)計生產(chǎn)使用仍是需要重點關(guān)注和研究提升的[1]。

1 裝配式建筑的發(fā)展意義和應(yīng)用優(yōu)勢

裝配式建筑PC結(jié)構(gòu)對建筑行業(yè)的發(fā)展革新和建造方式的改變有很大推動作用，在建筑綠色節(jié)能環(huán)保方面也具有很大優(yōu)勢，更是大大提升了整個社會建筑業(yè)在均衡持續(xù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中的重要突出貢獻(xiàn)[2]。其發(fā)展的主要意義在于：①提升建筑質(zhì)量水平，滿足質(zhì)量控制較高水平的要求；②工廠化生產(chǎn)作業(yè)，資源集中優(yōu)化配置，提高行業(yè)生產(chǎn)效率；③提升整個建筑行業(yè)的管理水平，推動行業(yè)良性發(fā)展。

在建筑應(yīng)用中的優(yōu)勢體現(xiàn)在以下幾個方面：①提高建筑物質(zhì)量，減少由于現(xiàn)場作業(yè)帶來的質(zhì)量通病，如裂縫、滲漏水、不密實等問題；②項目工期可控，構(gòu)件加工和現(xiàn)場施工同時作業(yè)，可縮短工期；③裝配式結(jié)構(gòu)工廠加工可減少能源消耗、污染排放、垃圾排放、噪音、揚塵污染等；④降低建造成本，減少安全生產(chǎn)事故的發(fā)生，PC構(gòu)件加工基本不受施工現(xiàn)場的影響。

正是因為裝配式建筑PC結(jié)構(gòu)的巨大的經(jīng)濟(jì)和社會效益，良好的建筑質(zhì)量品質(zhì)才在現(xiàn)階段及以后的建筑行業(yè)的發(fā)展中得到更深入的技術(shù)研究和社會推廣[3]。

2 裝配式建筑PC結(jié)構(gòu)設(shè)計生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1 工程概況

建造于佛山市的某大型商場建筑工程，地下2層、地上5層，總建筑面積為23290m2，結(jié)構(gòu)類型為框架結(jié)構(gòu)，采用裝配式PC結(jié)構(gòu)形式，框架梁、柱、板等由本地以預(yù)制構(gòu)件廠加工制作，并由結(jié)構(gòu)設(shè)計單位確認(rèn)，采用C35混凝土。此裝配式結(jié)構(gòu)工程為本市的示范項目。

2.2 裝配式建筑PC結(jié)構(gòu)設(shè)計階段關(guān)鍵技術(shù)分析

深化預(yù)制柱設(shè)計分析，介于建筑結(jié)構(gòu)柱為單一單獨構(gòu)件，無需要進(jìn)行疊合設(shè)計，因此相對比較容易，在專項設(shè)計階段，一是符合結(jié)構(gòu)受力性能要求，尤其是柱的配筋率、配箍率和軸壓比的控制值，滿足混凝土規(guī)范的相關(guān)條款要求；二是滿足現(xiàn)場施工過程要求，進(jìn)行深化設(shè)計，對吊裝點的設(shè)置特別重視。

深化疊合梁設(shè)計分析，介于梁柱節(jié)點構(gòu)造要求，必須針對節(jié)點處的剪力是否滿足設(shè)計規(guī)范要求，因此必須針對節(jié)點處的受剪承載力進(jìn)行計算分析，設(shè)計值滿足式（1）的要求：

式中Ac1-疊合梁截面面積；

fc-混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計值；

fy-疊合面鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計值；

Ak-截面面積之和，去鍵槽根截面和后澆鍵槽根截面計算的小值；

Asd-縱向鋼筋截面面積，取疊合層內(nèi)鋼筋截面。

疊合梁在深化分析時，因疊合梁端部受到較大的內(nèi)力作用，因此對箍筋的配置要求也比較高，在施工作業(yè)過程中一般采取梁端部的封閉箍筋，箍筋在預(yù)制梁下方進(jìn)行彎鉤操作等。

2.3 裝配式建筑PC結(jié)構(gòu)生產(chǎn)階段關(guān)鍵技術(shù)分析

根據(jù)深化設(shè)計詳圖要求，工廠流水線生產(chǎn)的模式具有效率高、項目進(jìn)度快等諸多優(yōu)勢。工廠預(yù)制過程中施工作業(yè)人員便于安全教育，減少安全問題的發(fā)生，工人的生產(chǎn)生活環(huán)境都得到很大改善[4]?，F(xiàn)代化的工廠生產(chǎn)預(yù)制流程如圖1所示。

圖1 預(yù)制PC構(gòu)件現(xiàn)代化生產(chǎn)工藝流程圖

生產(chǎn)過程中模具的精準(zhǔn)控制是重要一環(huán)，除了針對模具的精準(zhǔn)尺寸控制之外，還需要針對模具在混凝土的澆筑和安裝過程中進(jìn)行精確把控，否則會出現(xiàn)微裂縫、質(zhì)量品質(zhì)不高，影響后期裝配安裝和使用效果。生產(chǎn)過程中還需要對各個PC構(gòu)件的連接點進(jìn)行控制，因預(yù)制過程中會在各個構(gòu)件內(nèi)預(yù)設(shè)預(yù)埋件，預(yù)埋位置和成型情況要重點把控以下幾個方面：①為滿足以后施工安裝和建筑功能的需要，數(shù)量眾多的預(yù)埋件需要精確設(shè)置到位；②為滿足受力性能的要求，防止發(fā)生意外情況，影響預(yù)制件質(zhì)量，需要牢固設(shè)置；③預(yù)埋件預(yù)設(shè)處，要與構(gòu)件進(jìn)行牢固設(shè)置，避免遇到較大荷載情況下發(fā)生脫開情況。

工廠生產(chǎn)完成的PC構(gòu)件在出廠前要進(jìn)行一系列質(zhì)量檢測，合格后才能進(jìn)入建筑施工現(xiàn)場，質(zhì)量檢測過程中要重點控制外觀質(zhì)量、尺寸偏差、鋼筋布置、保護(hù)層和相關(guān)焊點的焊接質(zhì)量控制，最后要進(jìn)行結(jié)構(gòu)性能檢測，通過一系列的質(zhì)量檢測，能有效獲得PC構(gòu)件的質(zhì)量情況，也為以后生產(chǎn)加工提供一定的指導(dǎo)作用[5]。

3 裝配式建筑PC結(jié)構(gòu)施工過程關(guān)鍵技術(shù)分析控制

3.1 裝配式PC構(gòu)配件在運輸和堆放控制分析

在PC構(gòu)件加工完成后，構(gòu)件由工廠運輸至施工工地的過程中要重點注意構(gòu)件質(zhì)量情況。

①根據(jù)構(gòu)件的受力性質(zhì)和構(gòu)件尺寸選取合適的運輸車輛，并根據(jù)構(gòu)件情況設(shè)置專門的存放支架；②因部分構(gòu)件尺寸較大或者較為特殊，因此交通路線的選擇尤其重要，避免對既有道路、橋梁和周邊人居環(huán)境造成一定的不良影響；③構(gòu)件在裝卸過程中重點關(guān)注吊裝過程受力情況，避免受力不均對車輛產(chǎn)生傾覆等危害；④運輸過程中，車輛行駛要平穩(wěn)，要設(shè)置構(gòu)件防沖擊緩沖層，避免因為車輛行駛不穩(wěn)定造成構(gòu)件破損等問題。

PC構(gòu)件在堆放過程中首先要保障堆放場地的平整，滿足地基承載力的要求，防止在構(gòu)件堆放過程中的意外損傷發(fā)生。存放場地還要做好排水設(shè)施等。構(gòu)件在堆放時還要保障下層構(gòu)件要墊實，為方便下一步的吊安裝過程，還要注意將預(yù)埋構(gòu)件朝上布設(shè)，預(yù)制件在堆放過程中要保證安裝順序一致，不能影響施工順序的正常開展[6]。

堆場設(shè)置采用信息化、智能化的技術(shù)手段，信息手段的精細(xì)化管理，大大減輕人工作業(yè)的同時，使管理人員對構(gòu)件管理更精細(xì)化，有利于成本控制和利潤最大化。

3.2 裝配式PC構(gòu)配件吊、安裝過程技術(shù)分析

PC構(gòu)件在吊、安裝時都離不開吊點位置、起吊方式和時間等因素，若起吊安裝不當(dāng)，一方面影響使用性能，另一方面可能會引發(fā)安全事故。在吊裝過程中根據(jù)相關(guān)規(guī)范規(guī)定要求，必須要編制專項施工方案，根據(jù)構(gòu)件的類型、重要性配合相對應(yīng)的吊裝機(jī)械，采用合理的吊裝順序，保障施工的順利進(jìn)行。

PC構(gòu)件在吊運過程中一般按照受彎構(gòu)件進(jìn)行考慮，且構(gòu)件僅承受自身重量的作用，為保障受力性能，一般在正負(fù)彎矩相等的位置，對于雙起點起吊的構(gòu)件吊點布置如圖2所示。

圖2 雙起吊點起吊構(gòu)件吊點布置圖

通過吊點計算分析，明確了起吊過程中的控制重點，針對設(shè)置的不同吊點選擇不同的起吊設(shè)備和吊具，起吊過程可分平吊、直吊和調(diào)轉(zhuǎn)等方式，區(qū)別主要在于中心點位置設(shè)置的不同，為最大程度保障構(gòu)件的受力性能[7]。

吊裝過程中不僅僅是針對構(gòu)件整體計算其吊點情況，另一方面也要針對構(gòu)件的應(yīng)力情況進(jìn)行細(xì)部分析，根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范條文要求，主要控制構(gòu)件的混凝土邊緣截面的拉壓應(yīng)力范圍，并保證構(gòu)件裂縫開展?jié)M足規(guī)范和設(shè)計要求。

PC構(gòu)件混凝土壓應(yīng)力控制應(yīng)該滿足式（2）要求：

式中σc-吊裝過程最不利狀態(tài)下混凝土邊緣法向壓應(yīng)力值；

fck-混凝土抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。

PC構(gòu)件混凝土拉應(yīng)力控制應(yīng)該滿足式（3）要求：

式中σt-吊裝過程最不利狀態(tài)下混凝土邊緣法向拉應(yīng)力值；

ftk-混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。

PC構(gòu)件一般正常使用狀態(tài)都會出現(xiàn)開裂等情況，針對允許出現(xiàn)開裂的構(gòu)件時，可以采取對開裂截面鋼筋應(yīng)力控制的要求應(yīng)滿足式（4）要求：

式中σs-吊裝過程最不利狀態(tài)下開裂截面處的鋼筋拉應(yīng)力值；

fyk-鋼筋抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。

通過對構(gòu)件在吊安裝關(guān)鍵環(huán)節(jié)內(nèi)力應(yīng)力和開裂等最不利狀態(tài)的技術(shù)分析，充分保障構(gòu)件的受力性能，為保障安裝過程中的安全質(zhì)量可控提供了技術(shù)依據(jù)和支持。

針對構(gòu)件施工現(xiàn)場安裝工藝，充分了解設(shè)計意圖、分析施工圖紙，并及時溝通設(shè)計方，做好構(gòu)件不同種類和數(shù)量的統(tǒng)一分析標(biāo)識，并做到安裝過程中的構(gòu)件能夠及時準(zhǔn)確地供應(yīng)，保障施工的順利開展[8]。

①做好前期施工安裝的準(zhǔn)備工作，做好人員、設(shè)備、場地的有序規(guī)劃；②針對安裝過程中的操作和安全等問題，對作業(yè)人員開展專項培訓(xùn)交底工作；③進(jìn)行施工組織的專項設(shè)計工作，重點保障其施工質(zhì)量、安全文明施工、信息化作業(yè)等。

在完成上述準(zhǔn)備工作后，便可以進(jìn)行構(gòu)件的定位、放樣和吊裝等工作，裝配式PC構(gòu)件的一般安裝流程如圖3所示。

圖3 裝配式PC構(gòu)件安裝流程圖

裝配式PC構(gòu)件在整個施工過程中尤其是構(gòu)件的堆放、運輸?shù)跹b、安裝控制等全過程的技術(shù)分析，并對細(xì)節(jié)關(guān)鍵問題進(jìn)行分析說明，從技術(shù)和管理組織上完成了裝配式PC構(gòu)件的施工專項方案，為裝配式PC結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量的控制提供了充分的技術(shù)管理基礎(chǔ)[9]。

裝配式PC結(jié)構(gòu)施工的同時在經(jīng)濟(jì)社會效益方面有巨大的優(yōu)勢，其節(jié)約資源、提高效率、減少污染方面優(yōu)勢如表1所示。

表1 裝配式PC結(jié)構(gòu)社會經(jīng)濟(jì)效益節(jié)約估算表

介于裝配式PC結(jié)構(gòu)的巨大經(jīng)濟(jì)社會效益優(yōu)勢，在以后的工程建設(shè)中裝配式PC結(jié)構(gòu)必然會得到大力推廣并廣泛應(yīng)用。

4 結(jié)語

本文以佛山市一大型商場裝配式PC結(jié)構(gòu)建設(shè)項目為例，針對裝配式PC構(gòu)件在深化設(shè)計、制造加工、運輸?shù)跹b以及現(xiàn)場安裝全過程關(guān)鍵問題的分析研究，詳細(xì)闡明構(gòu)件在設(shè)計加工和安裝全過程中關(guān)鍵點的技術(shù)和管理分析，PC構(gòu)件尤其在吊安裝施工階段需著重研究。

裝配式PC結(jié)構(gòu)在施工中需根據(jù)現(xiàn)場實際情況制定有針對性的專項方案，切實保障施工過程安全質(zhì)量可控。

裝配式PC結(jié)構(gòu)具有顯著的社會和經(jīng)濟(jì)效益，對未來新型建筑產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有很大的推動作用，是未來建筑業(yè)發(fā)展的主要方向之一。