裝配式建筑預制構件施工技術的優(yōu)化應用

譚文娟

（山西應用科技學院，山西 太原 030000）

0 引言

裝配式建筑是指通過預先生產制作施工所需的構件，然后運輸至施工現(xiàn)場組裝為完整的建筑。提前生產預制構件能夠有效地減少施工現(xiàn)場的材料浪費，全方位地提高產品的生產質量[1]。現(xiàn)階段，我國在裝配式建筑預制構件施工技術方面的研究仍然存在發(fā)展空間，主要體現(xiàn)在預制構件連接的互操作性較低，施工質量沒有達到預期效果[2]。因此，本文結合實際工程案例，在傳統(tǒng)預制構件施工技術的基礎上，對預制構件施工技術進行了優(yōu)化設計，取得了較好的應用效果。

1 工程概況

某裝配式建筑工程項目所在建設地區(qū)為當地的中心區(qū)域，周圍包括公園、商場等商業(yè)配套場所。項目占地面積約為7.5萬m2，整個工程包括2棟12層住宅樓、5棟15層住宅樓與4棟26層住宅樓，工程規(guī)模較龐大。該項目結構布局相對統(tǒng)一，平面規(guī)劃簡單，整個工程采用工業(yè)化的建造模式。該建筑工程施工設計方案中，含有預制構件25400塊，混凝土預制率均在50%以上。為了更好地開展預制構件施工技術的研究，該工程隨機選取建筑工程中的3號樓，該樓總共26層，層高為3m，抗震承載力為426.5MPa，抗壓能力為485.2MPa。首先，將其中標準層戶型的設計方案進行了拆分處理，獲取各個預制構件對應的種類與數量，如表1所示。

從表1可知，隨機選取該項目中3號樓的預制構件種類與對應數量，將建筑墻體與梁的設計方案進行拆分，獲取構造邊緣構件的連接方式，為后續(xù)預制構件施工提供保障。

表1 案例工程所需預制構件種類

2 預制構件的設計與制作

首先，根據該裝配式建筑工程的施工要求與建設特征，設計并生產與工程施工相符的預制構件。本次采用PC構件，具有低成本、高效率的優(yōu)勢。通過批量生產的方式，結合環(huán)形平模傳送的原理，設計預制構件生產線，其中，包括PC預制構件的模板安裝、預制構件養(yǎng)護修復等工序。

采用形狀規(guī)則的PC預制構件，設定構件的幾何尺寸，提高預制構件的規(guī)整性。在預制構件設計中，以裝配式建筑的疊合板、預制外墻板、預制內墻板為主，以施工安裝高效低能耗為設計核心，進行全方位、全過程的設計生產[3-5]。針對異形預制構件來說，首先，確定異形預制構件的生產線，調整構件的尺寸，根據異形預制構件的數量要求，采用柔性平模流水線的生產方式，生產建筑中陽臺、樓梯等異形預制構件。

在生產線投入使用前，首先制作預制構件對應的模具，該工程采用鋼板進行制作，除了能夠滿足預制構件形狀、尺寸的要求以外，還應當符合預制構件施工安裝的精度需求。需要注意的是，在模具底模與邊模連接的位置，應當做到精細穩(wěn)固。按照該裝配式建筑工程一體化施工的需求，對預制構件規(guī)格、型號以及數量進行檢驗，檢驗合格后方可投入工程施工。該建筑工程預制構件設計與生產流程如圖1所示。

圖1 預制構件設計生產流程

從圖1可知，整體流程進行規(guī)范化與標準化管理，為后續(xù)預制構件施工提供良好的保障。

3 預制構件施工技術優(yōu)化應用

3.1 預制構件施工參數設置

在預制構件設計生產完成后，需對預制構件的施工參數進行計算與設置，為后續(xù)的吊裝施工提供數據支持。首先，在吊裝施工前，相關施工人員應全面地掌握該裝配式建筑工程設計圖紙與規(guī)范標準的施工作業(yè)指導書的內容，對項目施工圖紙進行綜合會審。然后設定預制構件表層的控制線與軸線，對裝配式建筑剪力墻基層的插筋進行校正處理，并清理剪力墻基層插筋表面的雜質，提高吊裝施工的精度與效率。預制構件吊裝施工的前期準備工作結束后，采用纜索吊裝設備，對預制構件進行吊裝施工。

該工程在選取纜索吊裝設備時，綜合考慮其結構整體的穩(wěn)定性能是否良好，與普通吊裝設備相比，是否具有較強的柔性特征。纜索吊裝設備在運行中，由于預制構件自身具有一定的重量，會對纜索吊裝設備產生拉力作用，一旦拉力作用超出纜索吊裝設備的最大允許應力范圍，會導致吊裝存在安全隱患，嚴重時，可能引發(fā)預制構件吊裝事故?；诖耍擁椖渴紫葘Φ跹b設備相關的動力參數進行了全面的計算，獲取設備中主索能夠承受的最大載荷重力與最大牽引力，主索最大荷載重力的計算公式為：

式中：Ta——吊裝主索最大荷載重力；

φ——吊裝主索起重過程中，受到不確定因素影響產生的彈性模量；

ma——吊裝主索的最大吊重；

w——吊裝主索起重過程中，受到預制構件壓力影響，產生的抗拉強度；

t——吊裝主索橫斷面面積；

l——吊裝主索運行時使用鋼絲的直徑。

吊裝主索最大牽引力的計算公式為：

式中：ua——在正常運行情況下，吊裝主索最大牽引力；

α——吊裝主索與預制構件吊點在運行過程中產生的夾角；

d——吊裝主索吊裝移動的最大跨度；

q——吊裝主索起吊的垂度系數；

e——吊裝主索牽引力變化系數。

通過計算，獲取吊裝主索的最大荷載重力與最大牽引力，根據吊裝設備動力參數，結合起重機的輔助作用，完成預制構件的吊裝。

3.2 預制構件的吊裝施工

預制構件吊裝動力參數計算完畢后，設計預制構件的吊裝流程。首先，使用型號為MLT264-3D的吊裝機，有秩序地將建筑施工所需的構件運輸到施工現(xiàn)場。在施工前，根據構件的型號、安裝順序，分類處理構件；分區(qū)域存放預制構件，提高后續(xù)施工的效率。在存放過程中要注意不能超出纜索吊裝設備的吊裝范圍，避免造成二次運輸，不僅增加施工成本，還對預制構件結構的穩(wěn)定性能具有破壞性的影響。該項目設計的預制構件現(xiàn)場施工吊裝流程如圖2所示。

圖2 預制構件吊裝流程

從圖2可知，根據預制構件的存放位置，調整塔式吊裝機的起吊方向；根據上述設定的預制構件表層控制線與軸線，找出預制構件起吊的縱軸，采用交叉綁扎的方式，綁扎吊裝機掛鉤與預制構件的吊點，通過固定手段，將捆綁的掛鉤與吊點進行固定處理，避免吊裝過程中捆綁部位出現(xiàn)松動情況，提高吊裝的安全性。

上述操作完畢后，啟動塔式吊裝機，控制吊裝過程中的速度變化，實時記錄預制構件的吊裝情況，一旦預制構件吊裝出現(xiàn)異常，立即停止吊裝。吊裝完畢后，在建筑結構指定位置處鋪設鋼底模板，采用7mm鋼板覆蓋作業(yè)，將鋼筋籠骨架布設在預埋件安裝位置，控制鋼筋籠骨架布設的間距。根據施工要求，安裝該裝配式建筑工程的預埋件，控制預埋件安裝的力度與垂直情況，并檢查預埋件的質量。調配混凝土的配比，將調配好的混凝土進行澆筑施工，保證預制構件施工表面的平整度。澆筑施工后，在預制構件外部套上塑料袋，對施工結構進行全面的養(yǎng)護，完成建筑工程預制構件施工。

3.3 應用效果分析

預制構件施工方法與流程設計結束后，對施工效果進行分析，判斷該項目設計的預制構件施工技術的可行性與應用效果。以該裝配式建筑工程的預制外墻為分析目標，預制外墻施工所需的預制構件數量為6個，分別對預制構件進行標號處理，標記為NTL-01、NTL-02、NTL-03、NTL-04、NTL-05、NTL-06，各個預制構 件 的 重 量 分 別 為750kg、1200kg、1350kg、1500kg、1750kg、2000kg，預制構件的高度分別為3.0m、3.5m、4.0m、4.5m、5.0m、5.5m。吊裝設備的垂度為19.5m，吊裝起重的安全系數為1.4，根據公式（1）、（2），分別獲取纜索吊裝設備的吊裝動力參數，其中，纜索吊裝設備的最大載荷重力為800kN，最大牽引力為850kN，設備的最大吊重為600kN。在此基礎上，分別設定預制構件纜索吊裝設備的參數，如表2所示。

表2 預制構件纜索吊裝設備參數設置

按照上述的施工流程，在充分保證預制構件施工安裝質量的情況下，對各個預制構件進行吊裝施工。結合MATLAB分析軟件與有限元分析模型的原理，對建筑工程預制構件施工質量進行綜合分析，測定預制建筑外墻結構的抗震承載力與抗壓能力，進而判斷該項目設計的預制構件施工技術的效果，施工效果如表3所示。

表3 預制構件施工效果（單位：MPa）

由表3的測量結果可知，在應用該工程設計的預制構件施工技術后，該裝配式建筑工程各個預制構件結構的抗震承載力均在502.4MPa以上，抗壓能力均在543.6MPa以上，較建筑工程結構原始的抗震承載力與抗壓能力相比，均有了顯著提高，該施工技術具有較高的可行性。

4 結束語

綜上所述，為了改善傳統(tǒng)裝配式建筑工程施工效率較低、施工質量無法達到預期質量要求的問題，本文以某裝配式建筑工程為研究對象，提出了一種新的預制構件施工技術，有效地提升了建筑工程預制構件施工的質量與效率，提高了建筑結構的抗震承載力與抗壓能力，簡化了施工流程，在一定程度上縮短了施工現(xiàn)場預制構件吊裝與安裝施工的工期，對同類裝配式建筑工程具有借鑒意義。