公共建筑工程中的裝配式技術(shù)應(yīng)用研究

葉遠田

（中鐵十二局集團建筑安裝工程有限公司，山西 太原 030024）

公共建筑工程與普通建筑工程不同，作為服務(wù)于社會公眾的建筑，在施工工藝與技術(shù)方面的要求較高[1]。傳統(tǒng)的施工技術(shù)具有一定的局限性，無法根據(jù)公共建筑工程的實際情況與特征做出對應(yīng)的設(shè)計，在滿足服務(wù)公眾需求方面的完成度較低[2]。裝配式施工技術(shù)能夠有效地改善這一問題，根據(jù)建筑功能制定對應(yīng)的設(shè)計方案并完成施工[3]。基于此，本文以X公共建筑工程為例，開展了裝配式技術(shù)在工程建設(shè)中的應(yīng)用探究。

1 裝配式技術(shù)相關(guān)內(nèi)容概述

裝配式技術(shù)與傳統(tǒng)的施工技術(shù)存在一定的差異，作為一種較為便捷的技術(shù)類型，在各個行業(yè)領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用[4]。裝配式技術(shù)主要通過各類生產(chǎn)技術(shù)與模具，分別建立可復(fù)制單元，通過改善各個構(gòu)件的使用精度，提升工程項目建設(shè)的質(zhì)量與效率[5]。在建筑工程項目中，裝配式技術(shù)能夠?qū)ㄖ母鱾€立面進行可復(fù)制操作，通過建立可復(fù)制單元，對建筑結(jié)構(gòu)的墻體高度進行增加高度處理，實現(xiàn)對建筑立面接縫數(shù)量的有效控制[6]。另外，對建筑工程平面構(gòu)件來說，通過裝配式技術(shù)，能夠提高建筑平面構(gòu)件的適應(yīng)性，避免建筑工程施工中出現(xiàn)重復(fù)性施工的情況[7]。公共建筑工程平面構(gòu)件種類較多，主要包括建筑預(yù)制樓板、建筑樓梯、集成單元以及建筑預(yù)制梁等部分，均對工程建設(shè)的質(zhì)量具有重要意義。其中，集成單元作為裝配式施工的關(guān)鍵部分，對工程建設(shè)的質(zhì)量具有直接影響[8]。通常情況下，建筑工程集成單元包括施工使用的機械設(shè)備、施工使用的各條線路與管道、施工所需配件等，基于裝配式技術(shù)將各個配件進行合理組裝，并應(yīng)用到建筑工程施工，能夠有效地減少配件安裝的時間，提升工程項目的整體施工效率。裝配式技術(shù)對于建筑工程工業(yè)化發(fā)展具有一定的促進作用，且具有良好的節(jié)能性與環(huán)保性，采用相應(yīng)的噪聲規(guī)避方法，降低傳統(tǒng)建筑施工中產(chǎn)生的噪聲，滿足現(xiàn)代化建筑的需求。另一方面，裝配式技術(shù)在施工過程中，多數(shù)采用大型施工設(shè)備，能夠降低勞動強度，提升工程建設(shè)的效率。

2 裝配式技術(shù)應(yīng)用研究

2.1 設(shè)計裝配式公共建筑PC結(jié)構(gòu)

本文設(shè)計的公共建筑工程裝配式技術(shù)中，為了提升公共建筑的適用性，對裝配式公共建筑PC結(jié)構(gòu)進行相應(yīng)設(shè)計，設(shè)計結(jié)構(gòu)如圖1所示。

如圖1所示，綜合考慮業(yè)主方的建設(shè)標(biāo)準與需求，選取所需要的預(yù)制構(gòu)件，包括外墻結(jié)構(gòu)、樓梯結(jié)構(gòu)、主體結(jié)構(gòu)以及樓板結(jié)構(gòu)，根據(jù)裝配式技術(shù)原理，對各個預(yù)制構(gòu)件進行布置。通過終端構(gòu)件庫，對預(yù)制構(gòu)件的型號進行匹配，完成構(gòu)件拼裝，建立公共建筑三維可視化裝配式結(jié)構(gòu)模型。使用Revit結(jié)構(gòu)工具作為裝配式施工可視化操作工具，定義各個不同層構(gòu)件的材質(zhì)參數(shù)，對施工數(shù)據(jù)進行協(xié)調(diào)，實現(xiàn)公共建筑工程裝配式施工的精細化管理。利用結(jié)構(gòu)計算的方法，計算公共建筑各個樓層段的預(yù)找平值，計算公式為：

圖1 裝配式公共建筑PC結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)

式中Δi表示第i樓層段施工的預(yù)找平值；ζi表示第i樓層段施工過程中產(chǎn)生的豎向變形值；?i表示在荷載作用下，第i樓層段結(jié)構(gòu)的變形值。

在此基礎(chǔ)上，利用AutoCAD軟件，繪制公共建筑工程裝配式施工圖。在公共建筑工程項目中，合理應(yīng)用裝配式技術(shù)，能夠有效地提升建筑結(jié)構(gòu)的安全性，促進建筑施工的效率。

本文認為，在公共建筑工程施工準備階段中，裝配式技術(shù)主要負責(zé)根據(jù)工程預(yù)期的工期，合理配置施工資源，檢查各項機械設(shè)備的使用狀態(tài)，為裝配式施工提供保障。在裝配式施工控制階段，裝配式技術(shù)主要負責(zé)控制預(yù)制構(gòu)件安裝以及各分項工程的施工質(zhì)量，保證施工中的各項質(zhì)量符合相關(guān)的施工標(biāo)準。在公共建筑裝配結(jié)構(gòu)驗收階段，裝配式技術(shù)負責(zé)對各分項工程的裝配結(jié)構(gòu)進行檢驗，確保裝配結(jié)構(gòu)質(zhì)量達到預(yù)期設(shè)計標(biāo)準。

2.2 裝配式預(yù)制構(gòu)件安裝

在上述裝配式公共建筑PC結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)束后，接下來，對公共建筑工程中裝配式預(yù)制構(gòu)件進行合理安裝。根據(jù)工程施工現(xiàn)場的實際情況與組織安排，堆放裝配式施工所需的預(yù)制構(gòu)件，避免構(gòu)件受到外力影響，降低其使用性能。準備階段結(jié)束后，使用塔式吊機，安裝裝配式施工預(yù)制構(gòu)件，安裝流程如圖2所示。

如圖2所示，首先，根據(jù)不同尺寸的裝配式預(yù)制構(gòu)件，選擇匹配度較高的吊裝工具；在預(yù)制構(gòu)件進行吊裝前，對吊裝工具掛鉤及預(yù)制構(gòu)件質(zhì)量水平進行全方位檢測；檢測無誤后，利用塔式吊機將預(yù)制構(gòu)件吊起，吊裝到距離構(gòu)件安裝位置約45cm的高度，相關(guān)的安裝人員根據(jù)設(shè)計圖紙，將預(yù)制構(gòu)件安裝在準確位置，安裝結(jié)束后，利用標(biāo)高儀器，不斷調(diào)整安裝位置，并利用定位件進行固定處理，避免預(yù)制構(gòu)件出現(xiàn)左右移動的現(xiàn)象，最后，將吊裝工具掛鉤取出，在吊裝過程中，保證預(yù)制構(gòu)件的結(jié)構(gòu)性能，避免吊裝中出現(xiàn)碰撞情況。

圖2 裝配式預(yù)制構(gòu)件安裝流程

在裝配式預(yù)制構(gòu)件安裝結(jié)束后，進行灌漿操作，根據(jù)施工現(xiàn)場實際情況，合理控制灌漿泵，根據(jù)比例要求，配置灌漿材料，并倒入灌漿泵中，設(shè)置灌漿泵的運行時間為0.5h。在灌漿過程中，實時記錄灌漿材料的狀態(tài)變化，控制材料的流速，避免形成空氣夾層、裂縫及蜂窩情況，保證灌漿層的均勻性。整個灌漿過程為連續(xù)性不間斷過程。灌漿結(jié)束后，在溢流孔處塞住橡膠塞，并拆除壓漿閥門，完成裝配式預(yù)制構(gòu)件的整體安裝。

2.3 樓板體系裝配式施工

基于上述裝配式預(yù)制構(gòu)件安裝結(jié)束后，接下來，對公共建筑樓板體系進行施工。本文采用裝配式鋼筋桁架樓承板，具有良好的穩(wěn)定性能。在鋼筋桁架樓承板底部設(shè)置U型卡口托板條，利用吊裝帶，保證鋼筋桁架樓承板在吊裝過程中的平衡狀態(tài)。在鋼筋桁架樓承板鋪設(shè)前，焊接公共建筑外墻鋼梁的堵縫，避免施工中存在漏漿情況。根據(jù)公共建筑排版結(jié)構(gòu)圖，利用裝配式技術(shù)，按照鋪設(shè)順序，鋪設(shè)鋼筋桁架樓承板，鋪設(shè)結(jié)束后，采用點焊的方式，焊接栓釘，固定樓承板。在樓承板鋪設(shè)位置處附加鋼筋，利用管線，綁扎附加鋼筋。在樓板體系裝配式施工結(jié)束后，采用分段加載法，計算安裝樓板層結(jié)構(gòu)的重力荷載，判斷裝配式技術(shù)的施工結(jié)果是否符合預(yù)期設(shè)計要求。樓板層結(jié)構(gòu)重力荷載計算公式為：

式中δi表示樓板層結(jié)構(gòu)的重力荷載；Fi表示樓板層結(jié)構(gòu)的剛度參數(shù)；Fm表示樓板層結(jié)構(gòu)的荷載系數(shù)。

通過計算，得出裝配式技術(shù)安裝樓板層結(jié)構(gòu)的重力荷載，根據(jù)荷載結(jié)果，判斷公共建筑樓板體系裝配式施工結(jié)果是否符合預(yù)期設(shè)計目標(biāo)。

3 對比分析

為了對本文提出的基于公共建筑工程的裝配式技術(shù)應(yīng)用研究的可行性做出進一步客觀分析，進行了如下實驗。本次實驗選取某地區(qū)X公共建筑工程為研究對象，該工程主要負責(zé)建設(shè)集商務(wù)、辦公與會議為一體的公共辦公建筑，建筑面積約為25800m2，由A、B兩棟樓組成。A樓建筑為單體6層辦公樓，整體建筑高度為23.5m，B樓建筑為單體5層辦公樓，整體建筑高度為21.6m。X公共建筑工程的外墻主體結(jié)構(gòu)均采用混凝土框架結(jié)構(gòu)，采用增強水泥作為建筑的外立面，共同組成建筑的外圍護體系，建筑立面以遮陽屏板為主要材料，貫徹節(jié)能環(huán)保的設(shè)計理念。首先，將裝配式技術(shù)與BIM技術(shù)相結(jié)合，對建筑的預(yù)制構(gòu)件進行深化研究，建立三維模型，基于可視化功能，確定各個構(gòu)件的布設(shè)位置信息，避免構(gòu)件存在碰撞風(fēng)險?；诠步ㄖA(yù)制混凝土隔墻來說，采用Revit分析軟件，對建筑的標(biāo)準層進行劃分處理，減少結(jié)構(gòu)構(gòu)件的衍生行為，根據(jù)隔墻的施工需求與實際施工情況，選取匹配度較高的預(yù)制構(gòu)件，并進行歸納整理。在預(yù)制混凝土隔墻中，設(shè)置防火涂料層，厚度控制在3cm范圍內(nèi)，添加防火涂料，提高公共建筑外墻結(jié)構(gòu)的安全性與耐火性。

為了驗證本文研究的可行性，在公共建筑工程裝配式施工結(jié)束后，對建筑結(jié)構(gòu)的抗壓承載力進行測試分析。選擇1#-6#樓層作為測試目標(biāo)，計算各個樓層某一節(jié)點的抗壓承載力，計算公式為：

式中N表示公共建筑樓層某一節(jié)點的抗壓承載力；f表示抗壓強度參數(shù)；B表示公共建筑核心結(jié)構(gòu)截面面積；BS表示公共建筑軸心受壓面積；BSS表示公共建筑鋼筋結(jié)構(gòu)面積參數(shù)。

通過計算，獲取1#-6#樓層的抗壓承載力，本次實驗采用對比分析的實驗方法，將本文提出的裝配式技術(shù)與傳統(tǒng)的建筑技術(shù)進行對比，對比兩種建筑技術(shù)樓層結(jié)構(gòu)的抗壓承載力，結(jié)果如表1所示。

表1 兩種建筑技術(shù)結(jié)構(gòu)抗壓承載力對比

根據(jù)表1的實驗結(jié)果可知，在兩種建筑技術(shù)中，本文提出的公共建筑工程裝配式技術(shù)，其應(yīng)用后，各個樓層結(jié)構(gòu)的抗壓承載力均高于傳統(tǒng)建筑技術(shù)，且建筑的預(yù)制率較高，公共建筑整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與牢固性更加具有優(yōu)勢，可行性較高。

4 結(jié)語

綜上所述，為了改善傳統(tǒng)施工工藝與技術(shù)在公共建筑工程建設(shè)中存在的不足，本文在傳統(tǒng)技術(shù)的基礎(chǔ)上，引入了裝配式技術(shù)，開展了基于公共建筑工程的裝配式技術(shù)研究。通過本文的研究可以看出，裝配式技術(shù)有效提升了公共建筑工程建設(shè)的質(zhì)量與效率，能夠在較短時間內(nèi)，建設(shè)出服務(wù)于公眾的建筑工程，對我國建筑行業(yè)的不斷深入發(fā)展具有重要意義。