裝配式建筑結(jié)構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)的研究

葉亞三

(閩南理工學(xué)院 土木工程學(xué)院，福建 泉州 362700)

裝配式建筑的數(shù)量和面積快速增長，為裝配式技術(shù)的發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)．較之傳統(tǒng)的施工技術(shù)，采用預(yù)制裝配技術(shù)生產(chǎn)可以減少60%的材料損耗和80%的建筑垃圾，將工期縮短為傳統(tǒng)方式建造工期的75%左右，同時實現(xiàn)65%以上的建筑節(jié)能[1]．近十幾年來，科技給很多行業(yè)，比如金融、零售、交通、通訊、社交、制造等領(lǐng)域，都帶來了翻天覆地的變化；而在過去的60年中，工程建設(shè)行業(yè)的很多作業(yè)方式幾乎沒有變化．我們整個行業(yè)對科技的投入，以及相對應(yīng)的獲益都嚴重不足．建造行業(yè)雖然在50年間有了長足的進步，但這個行業(yè)還處于勞動密集型產(chǎn)業(yè)．從1950年到2019年，在過去70年左右的時間里，建筑工地的很多作業(yè)方式幾乎沒有變化[2]．基于此，本文對裝配式建筑結(jié)構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)進行研究，并從裝配式混凝土結(jié)構(gòu)識圖的角度說明了裝配式結(jié)構(gòu)施工圖表示方法，以期更好的了解裝配式建筑圖紙的表達形式，滿足城鎮(zhèn)化和可持續(xù)發(fā)展的要求，以科技輔助工程建設(shè)行業(yè)需要，提升效率與質(zhì)量．

1 設(shè)計要點與深度要求

1.1 設(shè)計要點

裝配式建筑結(jié)構(gòu)的基本要求是等同于現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，即裝配式混凝土結(jié)構(gòu)與現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)揮的作用，達到的效力基本相同[3]．根據(jù)現(xiàn)行的國家、地方及行業(yè)的標準設(shè)計圖集、規(guī)程、規(guī)范，來作為深化設(shè)計時的基本依據(jù)和基本原則．考慮因素有生產(chǎn)方面、運輸方面、施工方面、其他方面．另外，關(guān)于裝修與設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計，設(shè)備系統(tǒng)圖套管及基礎(chǔ)布置圖，由名字即可知道涉及的專業(yè)及需要考慮的預(yù)留埋件位置．設(shè)備系統(tǒng)圖在裝配式建筑匯總需綜合考慮及體現(xiàn)．

1.2 深度要求

1.2.1 建筑專業(yè)施工圖設(shè)計的深度要求

考慮裝配式建筑的特點，標準化、模數(shù)化，和深化設(shè)計人員確認需深化的范圍，來進行符合裝配式建筑增加或減少設(shè)計的修改．盡可能實現(xiàn)建筑、結(jié)構(gòu)、保溫、設(shè)備、裝飾一體化，是建筑專業(yè)對裝配式最理想的設(shè)計．

1.2.2 結(jié)構(gòu)專業(yè)施工圖設(shè)計深度要求

深化布置部分會涉及到混凝土等級、配筋、出筋、尺寸的變化．如一般住宅的預(yù)制部分板厚需加到130 mm，鋼筋和間距有時會加大加密[4]．結(jié)構(gòu)需要對設(shè)計深化部分的構(gòu)件進行重新的計算分配，來達到裝配式建筑能等同于現(xiàn)澆的設(shè)計理念．

1.2.3 各專業(yè)間協(xié)同設(shè)計的要求

水、暖、電走線，橫向走管時，要考慮管疊加后對板厚的影響，管線疊加后相應(yīng)處的板是否仍適合做預(yù)制．縱向走管時，要考慮是需要留洞、穿孔、預(yù)埋等情況.如遇預(yù)埋，預(yù)埋件的高度需要高出預(yù)制板面還是平齊于預(yù)制板面，均需提前明確溝通．

2 裝配式建筑結(jié)構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)

2.1 建筑部品部件生產(chǎn)

對于裝配式，事實上可以將其分為3種發(fā)展邏輯．分別是：典型裝配式、集成裝配式和智能裝配式[5]．而無論哪一種裝配式的發(fā)展邏輯，都無法脫開數(shù)字化技術(shù)的支撐．如何與數(shù)字化技術(shù)更好的結(jié)合，從而實現(xiàn)量效的齊升．第一類裝配式建筑，我們可以叫它傳統(tǒng)裝配式建造，符合我們傳統(tǒng)觀念中的裝配式，當(dāng)然，剛剛說到的政府的各項政策和意見，也符合此裝配式發(fā)展方向．統(tǒng)裝配式是以標準化為基礎(chǔ)，通過構(gòu)件的大量復(fù)制，在工程中標準化生產(chǎn)，并在施工現(xiàn)場快速組裝．工廠生產(chǎn)的預(yù)制板構(gòu)件如圖1所示，大量的構(gòu)件在工廠里預(yù)制完成，減少現(xiàn)場施工，這樣的思路符合我們最基本的裝配式訴求，就是快速、高效、減少浪費，這也是城市化擴張的剛需．

圖1 工廠生產(chǎn)的預(yù)制板構(gòu)件

2.2 結(jié)構(gòu)裝配技術(shù)

鋼結(jié)構(gòu)屬于天然的裝配式，大多采用焊接的工藝進行連接，保證整個構(gòu)件具有良好的整體性和抗震性能，建立科學(xué)的結(jié)構(gòu)傳遞系統(tǒng)．在地震作用下，使得結(jié)構(gòu)能夠產(chǎn)生柔性破壞，耗能減震．在耗能節(jié)點處結(jié)構(gòu)構(gòu)件優(yōu)先破壞，保證梁柱構(gòu)件的主體性不受到破壞，并對實際的參數(shù)進行修正，取得最優(yōu)設(shè)計．結(jié)構(gòu)裝配中的連接方式及作用如表1所示，部分現(xiàn)澆帶的連接能夠?qū)Π迮c剪力墻、樓屋蓋連接為整體，脫離現(xiàn)澆的方式如套筒、搭接、鋼板連接等能夠使得鋼筋連續(xù)，墻板實現(xiàn)抗剪連接．

表1 結(jié)構(gòu)裝配中的連接方式及作用

2.3 保溫裝飾一體化外墻

如圖2所示，建筑板材主要有蒸壓輕質(zhì)加氣混凝土板(ALC板)，三明治式的構(gòu)造內(nèi)葉墻板+保溫+外葉墻板[6]．墻板安裝的主要步驟如下，首先進行表面清理和放線，清理墻板和連接部位的雜物和碎屑．根據(jù)放出的控制線，固定節(jié)點，構(gòu)造安裝所需的槽鋼，之后進行墻板的吊裝校正及位置固定．將鉤頭螺栓焊接在角鋼上，最后用專門的勾縫器對板縫進行密實處理．

圖2 保溫裝飾一體化外墻

如果沒有很好的隔震措施，則會產(chǎn)生影響居民生活的社會問題．為了發(fā)揮墻體的隔聲效果和保溫作用，讓墻體結(jié)構(gòu)質(zhì)量越發(fā)精巧，采用石膏板加巖棉的方式對鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件進行包裹，并對ALC板的拼縫進行處理，采用組合的方式來達到隔聲的效果．用200 mm厚的ALC墻板代替之前150 mm厚的ALC面板．對于插座及開關(guān)等錯位布置，盡量減少對墻體的破壞程度，對墻面開洞妥善進行封堵．錯開位置要求大于600 mm，并在其周圍進行密封．在ALC墻面的雙側(cè)布置網(wǎng)格布，網(wǎng)格布尺寸為200 mm*200 mm，通過網(wǎng)格布有效連接來提高墻面的整體性．

2.4 清水混凝土預(yù)制樓梯

清水混凝土預(yù)制樓梯如圖3所示，清水混凝土利用現(xiàn)澆混凝土的自然質(zhì)感作為飾面，色澤均勻，獨具韻味，體現(xiàn)了建筑師的創(chuàng)意理念．建筑中的樓梯不僅是交通構(gòu)件、溝通垂直交通，也是視覺中的焦點和施工中的難點．清水混凝土樓梯需先鋪設(shè)清水模板，后綁扎鋼筋，由于計量高度及寬度較大，澆筑后模板與支撐體系的變形控制是施工難點，且清水混凝土臺階水平面不宜保證清水效果．清水混凝土樓梯施工流程如下：首先，將樓梯模板進行深化加工剪裁，清理底模，再綁扎樓梯梁板的鋼筋.在正式清水樓梯施工之前，先進行替換樣板施工.首先進行清水模板的加工及安裝，對選板逐一檢查并進行裁剪，使得清水模板坡口在背面縮進0.5～1 mm，確保拼接嚴密[7]．拼接縫用硅酮密封膠填充，防止模板進水.之后進行模板的組拼安裝，再進行鋼筋綁扎，最后澆筑混凝土，均勻下料，進行成品保護[8]．

3 裝配式結(jié)構(gòu)施工圖表示方法

3.1 裝配式與現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)施工圖的區(qū)別

裝配式與現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)施工圖的不同之處在于：(1)裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的平面圖更復(fù)雜具體，圖紙數(shù)量偏多，平面圖中要表示預(yù)制構(gòu)件名稱、編號、位置及尺寸．(2)現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)施工圖采用平法規(guī)則，不需表示構(gòu)件詳圖，而裝配式結(jié)構(gòu)施工圖不僅要在平面圖上表示預(yù)制構(gòu)件的編號，還要另繪制預(yù)制構(gòu)件的詳圖，詳圖包括預(yù)制剪力墻模板圖及配筋圖、預(yù)制疊合樓板模板圖及配筋圖、預(yù)制疊合梁模板圖及配筋圖等．(3)裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的施工圖表示規(guī)則主要參考圖集為裝配式混凝土結(jié)構(gòu)表示方法及示例(剪力墻結(jié)構(gòu))15G107-1．該圖集是學(xué)習(xí)裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工圖識讀的參考依據(jù)，應(yīng)反復(fù)研讀．

3.2 裝配式結(jié)構(gòu)施工圖的表示方法

預(yù)制混凝土剪力墻編號例如YWQ1：表示預(yù)制外墻，序號為1．YNQ5：表示預(yù)制內(nèi)墻，序號為5．YNQ5a：某工程有一塊預(yù)制混凝土內(nèi)墻板，與已編號的YNQ5除線盒位置外，其余參數(shù)均相同，為方便起見，該預(yù)制內(nèi)墻板的序號編為5a．平面圖中預(yù)制剪力墻的裝配方向表示方法，預(yù)制外墻的裝配方向統(tǒng)一在房間一側(cè)，所以平面圖不需表示．預(yù)制內(nèi)墻的裝配方向需要在平面圖上表示出來，如圖4所示，方法是：用三角符號表示，有三腳符號一側(cè)表示是裝配方向．YNQ2的裝配方向在左側(cè)，.YNQ4的裝配方向在右側(cè)．

圖4 預(yù)制內(nèi)墻的裝配方向平面圖

疊合板的預(yù)制底板表示方法如下．疊合板包括預(yù)制底板和現(xiàn)澆層兩部分，預(yù)制底板在圖紙上要有配筋詳圖．預(yù)制底板分為單向板和雙向板，表示示例如下：DBD67-3324：表示單向受力疊合板用底板，預(yù)制底板厚度為60 mm，現(xiàn)澆疊合層厚度為70 mm，預(yù)制底板的標志跨度為3 300 mm，預(yù)制底板的標志寬度為2 400 mm.DBS1-67-3924：表示雙向受力疊合板用底板，拼裝位置為邊板，預(yù)制底板厚度為60 mm，現(xiàn)澆疊合層厚度為70 mm，預(yù)制底板的標志跨度為3 900 mm，預(yù)制底板的標志寬度為2 400 mm.DBS2-67-3924：表示雙向受力疊合板用底板，拼裝位置為中板，預(yù)制底板厚度為60 mm，現(xiàn)澆疊合層厚度為70 mm，預(yù)制底板的標志跨度為3 900 mm，預(yù)制底板的標志寬度為2 400 mm.

4 結(jié)語

綜上所述，本文提出了裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展的主要趨勢和施工關(guān)鍵技術(shù)，闡述了裝配式鋼結(jié)構(gòu)部品部件的生產(chǎn)、構(gòu)造形式與工作機理、保溫一體化墻板及清水混凝土預(yù)制樓梯等．希望通過技術(shù)特點的研究，能夠促進裝配式建筑技術(shù)的發(fā)展，發(fā)揮其具備卓越的保溫、隔音、防火、防蟲、節(jié)能、抗震、防潮功能，節(jié)約勞動力，提高建筑質(zhì)量．