裝配式建筑構(gòu)件設(shè)計(jì)與現(xiàn)場(chǎng)施工研究

李衛(wèi)東

北京建工遠(yuǎn)大建設(shè)工程有限公司 北京 102627

引言

近年來，隨著我國建筑業(yè)快速發(fā)展，裝配式建筑應(yīng)用更加廣泛，裝配式建筑是一種綠色環(huán)保型的建筑施工方式，而且能夠快速施工，減少了施工時(shí)的污染。但是在裝配式建筑施工前期，要優(yōu)化布局設(shè)計(jì)建筑工程圖紙，圖紙?jiān)O(shè)計(jì)好壞會(huì)影響到后期項(xiàng)目建設(shè)的效果。設(shè)計(jì)師要把握好各裝配施工環(huán)節(jié)要點(diǎn)，明確設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵點(diǎn)，不斷完善裝配式建筑施工設(shè)計(jì)方案，為后期裝配式建筑施工方案打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1 裝配式建筑概述

相關(guān)政府部門提出了大力發(fā)展裝配式建筑且推進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)的主要方針，為深化改革和利企便民政策中政府的相關(guān)行動(dòng)打下了理論基礎(chǔ)。目前我國建筑方法方面，工業(yè)產(chǎn)業(yè)化裝配式住宅結(jié)構(gòu)是指通過工業(yè)生產(chǎn)預(yù)先制作墻板、樓梯、地板等建筑組件，用大型運(yùn)輸工具運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝、連接處理。我國很多地區(qū)和城市中，裝配式住宅技術(shù)已經(jīng)有了重要突破，已經(jīng)完全在設(shè)計(jì)與施工上實(shí)現(xiàn)了圖紙標(biāo)準(zhǔn)、加工步驟、現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)保養(yǎng)等工作的量化標(biāo)準(zhǔn)，有效保障了裝配式組織的質(zhì)量，也為裝配式住宅多樣化開發(fā)提供了有力支持。我國建筑材料豐富，新型的裝配式建筑的開發(fā)與創(chuàng)新為建筑行業(yè)未來發(fā)展指明了方向。我國裝配式建筑技術(shù)是在發(fā)達(dá)國家生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)我國國情進(jìn)行合理改革而形成的，與原本的閉鎖式建筑體系相比，設(shè)計(jì)人員在結(jié)構(gòu)模式上進(jìn)行了創(chuàng)新，形成了非局限性的開放思維建筑體系，讓裝配式住宅在美觀和環(huán)保上有了更多可能[1]。

2 裝配式建筑設(shè)計(jì)

2.1 框架結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)

當(dāng)前，我國大部分的大型商場(chǎng)建設(shè)，都采用裝配式建筑結(jié)構(gòu)。就商場(chǎng)本身來講，框架式體系結(jié)構(gòu)質(zhì)地輕，且運(yùn)輸方便，在大型商場(chǎng)建設(shè)中應(yīng)用廣泛。尤其是高層框架，能夠更好地展現(xiàn)裝配式建筑結(jié)構(gòu)的綜合性能。在應(yīng)用框架結(jié)構(gòu)體系的裝配式建筑時(shí)，大部分的部件都是在車間里生產(chǎn)加工的，像內(nèi)外墻板、疊合板、空調(diào)板、陽臺(tái)、預(yù)制梁等相關(guān)部件，都是在車間里完成的。加工完成后通過車輛運(yùn)輸，送至建筑工程施工現(xiàn)場(chǎng)，隨后在現(xiàn)場(chǎng)完成現(xiàn)澆處理等下一步的施工步驟。為了更好地保障裝配式建筑的承受能力符合標(biāo)準(zhǔn)要求，在框架結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)中需要注意以下幾點(diǎn)：首先，要對(duì)強(qiáng)度等級(jí)做好科學(xué)控制。針對(duì)預(yù)制柱混凝土進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要嚴(yán)格按照《混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》來確定強(qiáng)度等級(jí)，根據(jù)立方體抗壓強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值來進(jìn)行確定，就現(xiàn)下的預(yù)制框架柱底來講，其強(qiáng)度的等級(jí)最低也要達(dá)到C30。其次，設(shè)計(jì)要遵循平面設(shè)計(jì)原則。梁柱中心線要保障豎向平面一致，同時(shí)縱向?qū)R。最后，要對(duì)預(yù)埋件進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)。作為框架結(jié)構(gòu)體系的裝配式建筑，預(yù)埋件是其結(jié)構(gòu)中的重要組成，實(shí)際設(shè)計(jì)工作中，要將不同位置的預(yù)埋件進(jìn)行有效連接，這樣才能夠讓剪力和受軸力能夠保持穩(wěn)定狀態(tài)。

2.2 立面設(shè)計(jì)

立面設(shè)計(jì)體現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化與差異化的對(duì)立統(tǒng)一。構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)意味著大規(guī)模生產(chǎn)構(gòu)件，以實(shí)現(xiàn)“少規(guī)格、多組合”，這將不可避免地限制房屋造型的獨(dú)特性。由標(biāo)準(zhǔn)化組件組裝的房屋類型將具有對(duì)稱性和可重復(fù)性的特點(diǎn)。除了采用不同的配色方案來解決這一問題外，我們還應(yīng)積極推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步，探索新的立面處理方法，在更高限制的前提下進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新。目前，普通預(yù)制建筑立面設(shè)計(jì)有以下處理方法：①采用局部降層的方法改變建筑立面造型，通過陽臺(tái)等懸挑構(gòu)件進(jìn)行豎向裝飾，增加立面節(jié)奏，突出建筑魅力；②通過對(duì)陽臺(tái)、空調(diào)架、儲(chǔ)物空間、花池等功能部位的組織，如調(diào)整窗戶與陽臺(tái)的比例、改變立面的視覺效果等，豐富人體模塊的變化；③通過獨(dú)特的外墻板展示預(yù)制模塊的機(jī)理變化，形成豐富的立面效果；④采用瓷板防撞擊技術(shù)，該技術(shù)是指在制作預(yù)制構(gòu)件時(shí)，將用于建筑外墻裝飾的瓷磚或石材與混凝土一起澆注成一個(gè)整體。一方面提高了外墻的裝飾效果，具有表面平整、附著力強(qiáng)的特點(diǎn)。另一方面，它最大限度地實(shí)現(xiàn)了建筑產(chǎn)業(yè)化。這是預(yù)制建筑立面處理的常用方法。

2.3 節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)

節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)過程中，需要注意其承載能力和協(xié)同變形能力。防止裝配式建筑受到外力影響出現(xiàn)變形，良好的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)可以通過結(jié)構(gòu)彈性來有效化解建筑的微小形變，進(jìn)一步保障裝配式建筑的穩(wěn)定性。安裝和施工的便捷性。裝配式建筑由于其工業(yè)化程度高，對(duì)于安裝的難易程度也是有一定的要求的。其預(yù)制板，橫梁，等結(jié)構(gòu)都是大規(guī)模模塊化生產(chǎn)，然后在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拼裝。因此對(duì)于預(yù)埋件等固定位置有著嚴(yán)格的要求，而在施工的過程中難免存在偏差，因此，鏈接節(jié)點(diǎn)需要具有足夠的容差性，方便現(xiàn)場(chǎng)施工。

2.4 完善裝配式結(jié)構(gòu)防水方案

在建筑工程施工過程中，建筑結(jié)構(gòu)的使用往往受到一些因素的影響，如雨雪天氣的風(fēng)化、生活用水和高輻射陽光的影響，這些因素會(huì)對(duì)裝配式結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的影響。因此，在裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，有必要以提高耐久性為目的進(jìn)行防水設(shè)計(jì)，并在設(shè)計(jì)中不斷完善裝配式結(jié)構(gòu)的防水方案。首先，需要通過科學(xué)設(shè)計(jì)裝配結(jié)構(gòu)外墻結(jié)構(gòu)、樓板構(gòu)件，避免長(zhǎng)期暴露的外界環(huán)境中，因此，需要對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)相鄰構(gòu)件處進(jìn)行防水設(shè)計(jì)，對(duì)于裝配式外墻結(jié)構(gòu)而言，需要選擇閉環(huán)型的防水設(shè)計(jì)方案。該方案運(yùn)用了兩種防水設(shè)置來確保防水效果的實(shí)現(xiàn)，第一種是在外墻板設(shè)計(jì)中選擇彈性高的泡沫棒和粘劑膠對(duì)外墻板進(jìn)行封閉處理，促使外墻最外側(cè)呈現(xiàn)出一種三明治形狀結(jié)構(gòu)，對(duì)于中間位置主要進(jìn)行減壓處理，并且選擇防水性能好的橡膠條對(duì)中間位置進(jìn)行密封處理。第二種，是在外墻最外側(cè)三明治結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上通過灌漿砂層進(jìn)行密封[2]。

3 現(xiàn)場(chǎng)施工

3.1 預(yù)制剪力墻施工

為了提高裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件之間的連接強(qiáng)度，滿足施工質(zhì)量的可靠性要求，需要對(duì)預(yù)制剪力墻施工技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行深入思考。在此期間，需要注意以下2點(diǎn)：①充分考慮剪力墻及預(yù)制構(gòu)件的功能特性，嚴(yán)格執(zhí)行施工計(jì)劃，并對(duì)預(yù)制構(gòu)件尺寸的精密度進(jìn)行檢測(cè)，保證合格率；②提高螺栓連接強(qiáng)度，并對(duì)構(gòu)件連接處的水泥砂漿的配比加以控制，滿足剪力墻固定處理及應(yīng)用效果提高方面的實(shí)際要求，并使裝配式建筑結(jié)構(gòu)的性能更加可靠，避免埋下質(zhì)量隱患。

3.2 預(yù)制裝配式構(gòu)件的運(yùn)輸和存放

在預(yù)制構(gòu)件建筑施工過程中，預(yù)制構(gòu)件需要及時(shí)運(yùn)輸和儲(chǔ)存，在運(yùn)輸和儲(chǔ)存過程中要采用科學(xué)的方法加強(qiáng)對(duì)構(gòu)件產(chǎn)品的保護(hù)，以避免因運(yùn)輸和儲(chǔ)存不當(dāng)而損壞部件，影響產(chǎn)品性能。因此，有必要在預(yù)制構(gòu)件運(yùn)輸和儲(chǔ)存過程中進(jìn)行標(biāo)識(shí)，加強(qiáng)對(duì)運(yùn)輸和儲(chǔ)存過程的監(jiān)督管理，以確保構(gòu)件產(chǎn)品的質(zhì)量。首先，在預(yù)制構(gòu)件運(yùn)輸時(shí)需要采用底板低的運(yùn)輸車輛，并在車內(nèi)設(shè)置專用架，確保構(gòu)件穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)于預(yù)制剪力墻板需要選擇豎自立方式進(jìn)行運(yùn)輸，并對(duì)預(yù)制底板進(jìn)行整合，對(duì)預(yù)制陽臺(tái)、預(yù)制樓梯都需要選擇平向運(yùn)輸，并對(duì)構(gòu)件進(jìn)行支墊處理。其次，在預(yù)制構(gòu)件運(yùn)入施工現(xiàn)場(chǎng)后，需要進(jìn)行妥善存放，存放區(qū)域需要選擇地面硬化高、排水設(shè)施齊全的地方。對(duì)于預(yù)制外墻板需要進(jìn)行豎直靠放，墻板外側(cè)需要朝里放置，疊合板預(yù)制底板、預(yù)制陽臺(tái)等都需要進(jìn)行水平方向的存放，并相互之間墊平處理。墻面部分裝配式施工是和建筑物裝修裝飾緊密相關(guān)的，隨著裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的發(fā)展，裝配式施工模式已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化，也提升了裝配式施工工藝、技術(shù)，因此需要重點(diǎn)關(guān)注墻面部分的裝配式施工。

3.3 吊裝施工

構(gòu)件吊裝是現(xiàn)場(chǎng)施工最為重要的環(huán)節(jié)，其中最為關(guān)鍵的就是疊合板及與樓梯的安裝。疊合板在吊裝時(shí)要由專門的人員掛鉤，由塔機(jī)指揮人員保證掛鉤人員安全離場(chǎng)后為塔機(jī)發(fā)送信號(hào)，緩慢吊起構(gòu)件，等疊合板與樓面距離不超過0.5m時(shí)，由專業(yè)的安裝人員手扶構(gòu)件的四個(gè)角，引導(dǎo)構(gòu)件降落至距離樓層100mm位置，之后使用鉛錘測(cè)量疊合板的邊緣與最終安裝位置。疊合板外伸的鋼筋要保證安裝時(shí)不得彎曲，當(dāng)疊合板安裝完成并且驗(yàn)收通過之后，開始綁扎梁鋼筋。避免疊合板伸出筋與梁鋼筋相沖突，則先綁扎箍筋，之后穿放縱筋與腰筋，最后對(duì)鋼筋進(jìn)行綁扎固定。預(yù)制樓梯在安裝時(shí)，由于重量較大，則需要先進(jìn)行試吊，保證吊具能夠承受荷載，且牢固可靠之后再進(jìn)行吊裝，預(yù)制樓梯的起吊角度要比安裝角度大1°，從而保證構(gòu)件能夠快速放置到位。

3.4 外墻裝配式施工防水處理

防水技術(shù)的應(yīng)用應(yīng)嚴(yán)格按照施工技術(shù)規(guī)范進(jìn)行，并根據(jù)裝配式外墻的實(shí)際施工進(jìn)行科學(xué)處理。與傳統(tǒng)的防水方法不同，預(yù)制技術(shù)需要結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)和預(yù)制構(gòu)件的特點(diǎn)，妥善解決接縫問題，從而明確外墻漏水的具體位置，這也需要改變傳統(tǒng)技術(shù)。一般先選擇的方法是排水引流的方法，在外墻裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)先需要將建筑物室內(nèi)的積水進(jìn)行引流，并運(yùn)用室內(nèi)排水系統(tǒng)將室內(nèi)的積水引流至室外。另外，一些預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)構(gòu)件施工時(shí)會(huì)運(yùn)用一些特殊材質(zhì)，這種材質(zhì)形成的外墻會(huì)有接縫，因此更容易發(fā)生接縫現(xiàn)象，這種現(xiàn)象需要及時(shí)解決，避免因此漏水影響建筑物質(zhì)量。

3.5 預(yù)制疊合板安裝施工

在安裝預(yù)制疊合板的過程中，需要控制好其與作業(yè)層之間的距離，按照相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范要求進(jìn)行施工，并對(duì)構(gòu)件安裝質(zhì)量是否可靠、施工效果是否顯著等進(jìn)行科學(xué)的評(píng)估，完成細(xì)節(jié)問題的處理，實(shí)現(xiàn)預(yù)制疊合板的科學(xué)應(yīng)用。與此同時(shí)，在安裝預(yù)制疊合板前，需要進(jìn)行臨時(shí)支架的設(shè)置，且每個(gè)支架之間要保持一定的距離，安裝完成后，應(yīng)及時(shí)拆除臨時(shí)支架。除此之外，施工過程中需要注重雙層支架的合理設(shè)置，落實(shí)疊合板安裝作業(yè)完成后的質(zhì)量檢查工作。

3.6 現(xiàn)場(chǎng)施工管理

施工單位需要設(shè)計(jì)施工工藝，完善施工方案，設(shè)計(jì)施工圖紙。施工單位管理部門在將套管灌漿技術(shù)應(yīng)用于施工之前，需要重點(diǎn)進(jìn)行套管灌漿技術(shù)的試驗(yàn)。施工單位還需加強(qiáng)對(duì)施工人員的技術(shù)和職業(yè)培訓(xùn)，明確裝配式結(jié)構(gòu)施工的重點(diǎn)，安排專人對(duì)施工全過程進(jìn)行記錄，并及時(shí)記錄相關(guān)數(shù)據(jù)和信息。另外，需要注意對(duì)建筑物室內(nèi)進(jìn)行裝修時(shí)需要加強(qiáng)對(duì)瓷質(zhì)裝配式構(gòu)件的保護(hù)。在進(jìn)行裝配式剪力墻板安裝時(shí)，需要將鋼筋和預(yù)制剪力墻板套筒進(jìn)行充分銜接，對(duì)銜接后的穩(wěn)固性、密實(shí)性進(jìn)行檢查，避免在屋內(nèi)吊頂安裝時(shí)對(duì)鋼筋節(jié)段連接處進(jìn)行調(diào)整。預(yù)制剪力墻外側(cè)墻板需要采用分配梁和銜架構(gòu)件進(jìn)行安裝，需要將吊頂合力作用線和裝配式構(gòu)件重心進(jìn)行重合，預(yù)制剪力墻外墻板需要進(jìn)行精確定位，在安裝完成后需要及時(shí)脫鉤，并確保裝配式剪力墻板的上下部都需要進(jìn)行斜支撐，并保證斜支撐構(gòu)件為2個(gè)[3]。

4 結(jié)束語

綜上所述，對(duì)于建筑工程結(jié)構(gòu)而言，裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相比較于傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)，其優(yōu)勢(shì)作用更加顯著，對(duì)此需要建筑工程單位加強(qiáng)對(duì)裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重視力度，從而實(shí)現(xiàn)裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，從根本上保證建筑施工安全、質(zhì)量，以此實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化建筑建設(shè)需求。裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工要點(diǎn)有著直接的聯(lián)系，因此，需要建筑施工企業(yè)加強(qiáng)對(duì)裝配式建筑施工的質(zhì)量控制、工序管理，從而為裝配式建筑施工科學(xué)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。為了解決上述問題，裝配式建筑標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)勢(shì)在必行，只有逐步完善標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)體系，才能從源頭解決生產(chǎn)和施工的矛盾，解決成本、工期和資源之間的矛盾，使我國更早邁入建筑工業(yè)化發(fā)展道路。