房屋建筑工程中的裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)探析*

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(濟(jì)南建工集團(tuán)建材科技有限公司 濟(jì)南 250000)

在當(dāng)今快速發(fā)展的建筑行業(yè)中,裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)作為一種新興的建造方式,正因其高效、節(jié)能、環(huán)保和可持續(xù)的特性而備受矚目[1]。這種結(jié)構(gòu)體系的施工方法顛覆了傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)澆筑作業(yè)模式,將大部分工作量轉(zhuǎn)移至工廠內(nèi)部進(jìn)行,不僅大幅提升了施工效率,還顯著改善了工程的整體質(zhì)量與安全性[2]。然而,盡管裝配式結(jié)構(gòu)具有諸多優(yōu)勢(shì),其在實(shí)際推廣應(yīng)用過程中依然面臨許多挑戰(zhàn)。例如,設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化、構(gòu)件生產(chǎn)的自動(dòng)化、物流運(yùn)輸?shù)木?xì)化管理以及現(xiàn)場(chǎng)裝配的精確化操作等方面,都需要行業(yè)內(nèi)外的共同努力和技術(shù)突破[3]。此外,國(guó)家對(duì)綠色建筑和可持續(xù)發(fā)展的政策導(dǎo)向,也為裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展提供了強(qiáng)有力的支持和廣闊的市場(chǎng)前景[4]。

因此,筆者旨在深入探討房屋建筑工程中裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的施工技術(shù),根據(jù)具體的工程,分析施工中吊裝定位、連接固定、節(jié)點(diǎn)密封處理等關(guān)鍵技術(shù),期望為推動(dòng)裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)的發(fā)展提供有益的參考和啟示,同時(shí)促進(jìn)建筑行業(yè)向更加綠色、高效的方向發(fā)展。

1 工程概況

本項(xiàng)目為位于某市的住宅小區(qū),總建筑面積約10萬(wàn)m2,包括8棟住宅樓及配套設(shè)施。項(xiàng)目采用裝配整體式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu),預(yù)制率達(dá)到30%,主要預(yù)制構(gòu)件包括外墻板、內(nèi)墻板、疊合樓板和樓梯段。項(xiàng)目在設(shè)計(jì)階段嚴(yán)格遵循國(guó)家及地方建筑規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn),并依據(jù)裝配式建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。工廠生產(chǎn)周期平均為墻板每塊2 d,樓板每塊3 d;現(xiàn)場(chǎng)吊裝時(shí)間平均每層1.5 d,施工過程由150名現(xiàn)場(chǎng)工人和80名工廠工人完成。材料運(yùn)輸方面,項(xiàng)目聘請(qǐng)了專業(yè)物流公司,確保構(gòu)件安全及時(shí)到達(dá)。在質(zhì)量控制與安全管理方面,項(xiàng)目建立了完善的ISO9001質(zhì)量管理體系,并執(zhí)行嚴(yán)格的安全生產(chǎn)制度,定期對(duì)員工進(jìn)行安全培訓(xùn)。項(xiàng)目相比傳統(tǒng)現(xiàn)澆方式節(jié)約了約5%的成本,并將整個(gè)項(xiàng)目的工期縮短了兩個(gè)月。在建設(shè)過程中,項(xiàng)目面臨了一系列技術(shù)挑戰(zhàn)和施工難題,不僅為今后類似的工程項(xiàng)目提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)支持,而且展示了裝配式建筑在提高預(yù)制率和施工效率方面的潛力,為推動(dòng)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了有力的案例。

2 裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)

2.1 吊裝定位

裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)中的吊裝與定位技術(shù)非常關(guān)鍵,因?yàn)樗_保了預(yù)制構(gòu)件能夠精準(zhǔn)地安裝到設(shè)計(jì)位置。在施工前,需要制定詳細(xì)的專項(xiàng)施工方案,包括構(gòu)件的運(yùn)輸、存放和吊裝作業(yè)等內(nèi)容。制定吊裝方案時(shí),該工程的預(yù)制外墻板(PCF板)尺寸長(zhǎng)6 m、寬2.5 m、厚0.3 m,重量約為7.5 t。此外,進(jìn)行試安裝并根據(jù)結(jié)果調(diào)整施工方案也是必要的步驟。工程中需要用到的吊裝設(shè)備包括能承載8 t以上荷載的鴉嘴吊具和萬(wàn)向吊釘,以及適配各種尺寸預(yù)制構(gòu)件的專用吊鉤。定位鋼板厚度為20 mm,以確保足夠的支撐強(qiáng)度。定位鋼板用于保證構(gòu)件的位置精準(zhǔn),鴉嘴吊具和萬(wàn)向吊釘專用于吊裝墻體和樓梯等預(yù)制構(gòu)件,而吊鉤則用于吊裝疊合板等部件。在該工程中,預(yù)制鋼筋混凝土外墻板(PCF板)的吊裝工藝流程具體如圖1所示。

圖1 PCF板吊裝工藝流程

針對(duì)7.5 t重的PCF 板,首先進(jìn)行現(xiàn)澆節(jié)點(diǎn)鋼筋綁扎,使用水準(zhǔn)儀校正至±1 mm 的精度。墊片找平過程中,確保高程誤差不超過2 mm。PCF板吊裝時(shí),通過塔式起重機(jī)將其提升至安裝高度,然后緩慢下降就位,利用定位鋼板保證墻體垂直度在5 mm 偏差內(nèi)。臨時(shí)固定后,檢查確認(rèn)位置準(zhǔn)確無(wú)誤,再進(jìn)行現(xiàn)澆節(jié)點(diǎn)混凝土的澆筑工作。

對(duì)于所選塔式起重機(jī),其最大起重能力為12 t,而實(shí)際吊裝的PCF板重量為7.5 t,安全系數(shù)為1.25(12 t/8 t),滿足安全要求。假設(shè)PCF 板的重心位于其幾何中心,則重力作用點(diǎn)距吊起點(diǎn)的距離為3m(半個(gè)板長(zhǎng))。在吊裝操作中,保持重心直下吊鉤,確保穩(wěn)定性。如果重心偏離,需要通過調(diào)整吊繩長(zhǎng)度等方式,使力矩恢復(fù)平衡。通過吊裝定位流程,不僅保障了吊裝作業(yè)的安全性,而且提高了裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工的精準(zhǔn)性和效率。

2.2 連接固定

在裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的施工中,連接與固定技術(shù)是確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和安全性的關(guān)鍵。在該工程中,預(yù)制柱和梁的連接采用預(yù)埋鋼板焊接的方式實(shí)現(xiàn)干連接,通過現(xiàn)澆節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)濕連接。制柱底部設(shè)有4 個(gè)M24的螺栓孔,用于與基礎(chǔ)連接。預(yù)制梁端部預(yù)留有與柱連接的鋼筋,直徑為20 mm,長(zhǎng)度為600 mm,數(shù)量為8根。

在安裝預(yù)制柱時(shí),首先將預(yù)埋鋼板與基礎(chǔ)對(duì)齊,然后使用螺栓固定。預(yù)制梁與柱連接時(shí),先對(duì)準(zhǔn)預(yù)留鋼筋,再澆筑節(jié)點(diǎn)混凝土進(jìn)行濕連接。對(duì)于連接部位的承載力,需要按照規(guī)范進(jìn)行計(jì)算,具體的計(jì)算公式如式(1)所示:

其中,Nu是連接部位的設(shè)計(jì)承載力,?是強(qiáng)度折減系數(shù),Rn是名義承載力,取決于材料強(qiáng)度和連接型式。對(duì)于鋼筋的錨固,需要根據(jù)GB 50010-2002混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范鋼筋直徑和混凝土性質(zhì)計(jì)算最小錨固長(zhǎng)度,計(jì)算公式如式(2)所示:

其中,f1代表鋼筋的抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度,f2代表混凝土的抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度。a稱為鋼筋外形系數(shù),對(duì)于光面鋼筋通常取0.16,而對(duì)于帶肋鋼筋則取0.14。d指的是鋼筋的公稱直徑。對(duì)于直徑為20mm 的HRB400級(jí)鋼筋,由于實(shí)際預(yù)留長(zhǎng)度為600mm,因此需要增加錨固長(zhǎng)度或采取其他錨固措施。剪力鍵的設(shè)計(jì)需要計(jì)算其對(duì)抗剪力的容量,具體公式如式(3)所示:

其中,Vn是剪力鍵的總抗剪容量,Vc是混凝土的抗剪容量,Vs是鋼筋的抗剪容量?；炷恋目辜羧萘客ǔ０凑找?guī)范的公式計(jì)算,具體如式(4)所示:

其中,f'c是混凝土的抗壓強(qiáng)度,bw是剪力鍵的寬度,d是剪力鍵的高度。實(shí)際的設(shè)計(jì)應(yīng)該根據(jù)具體的規(guī)范和項(xiàng)目要求來(lái)進(jìn)行,并且可能還需要考慮其他因素,例如錨固長(zhǎng)度、剪力鍵的幾何形狀等。通過上述數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確計(jì)算和嚴(yán)格的質(zhì)量控制,可以保證連接點(diǎn)的可靠性,從而確保整個(gè)建筑的安全和耐久性。在施工過程中,每一個(gè)連接點(diǎn)都需要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求執(zhí)行,以確保結(jié)構(gòu)的整體性能達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 節(jié)點(diǎn)密封處理

在裝配式混凝土結(jié)構(gòu)中,節(jié)點(diǎn)密封處理是確保建筑物防水、氣密性和隔音性能的重要環(huán)節(jié)。根據(jù)節(jié)點(diǎn)的功能和環(huán)境條件選擇合適的密封材料,如硅酮密封膠、聚氨酯密封膠等,具體的節(jié)點(diǎn)密封情況如表1所示。

表1 節(jié)點(diǎn)密封情況

表1是所選密封材料的物理性能,如抗拉強(qiáng)度、延伸率、耐候性等,硅酮密封膠的抗拉強(qiáng)度為1.5 MPa,延伸率為300%。記錄每個(gè)節(jié)點(diǎn)的尺寸信息,包括密封膠的寬度和深度,以及任何特殊形狀的尺寸,可見節(jié)點(diǎn)A1 的密封膠寬度為12 mm,深度為10 mm。對(duì)于外墻板縫,該工程選擇耐候性好的硅酮密封膠,該工程設(shè)計(jì)要求密封膠寬度為12 mm,深度為10 mm。密封膠的施工工藝包括清潔、底涂、打膠、修整等步驟,并確保密封膠與構(gòu)件表面良好粘結(jié)。

在實(shí)際施工中,節(jié)點(diǎn)密封處理需要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求和施工規(guī)范進(jìn)行,確保每個(gè)節(jié)點(diǎn)的密封效果達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。通過上述數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確記錄和管理,可以有效地監(jiān)控施工質(zhì)量,及時(shí)解決施工過程中可能出現(xiàn)的問題。

3 裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量控制與安全管理

在裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的施工中,質(zhì)量控制與安全管理是確保結(jié)構(gòu)安全、可靠和符合標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。對(duì)預(yù)制構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度、鋼筋質(zhì)量、尺寸精度等進(jìn)行檢驗(yàn),要求尺寸公差±2 mm。對(duì)連接件(如螺栓、焊接材料)的材料性能進(jìn)行檢驗(yàn),M24螺栓的抗拉強(qiáng)度需達(dá)到800 MPa。對(duì)密封材料的性能(如耐候性、粘結(jié)性)進(jìn)行檢驗(yàn),硅酮密封膠的粘結(jié)強(qiáng)度不低于1.0 MPa。監(jiān)控預(yù)制構(gòu)件的吊裝、定位和連接過程,確保精確對(duì)接,吊裝時(shí)使用全站儀進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),確保位置精度±5 mm。監(jiān)控節(jié)點(diǎn)的密封處理,確保無(wú)滲漏,節(jié)點(diǎn)密封后進(jìn)行水壓試驗(yàn),壓力維持在0.3 MPa,持續(xù)24 h無(wú)滲漏為合格。

定期檢查施工現(xiàn)場(chǎng)的機(jī)械設(shè)備運(yùn)行狀態(tài),每周對(duì)吊車的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢查,確保其安全可靠。對(duì)完成的裝配式結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面檢查,包括幾何尺寸、連接質(zhì)量、防水密封等,對(duì)外墻板縫寬進(jìn)行檢查,要求縫寬10 mm,公差±2 mm。進(jìn)行荷載測(cè)試,以驗(yàn)證結(jié)構(gòu)承載能力。例如,對(duì)樓板進(jìn)行靜載試驗(yàn),施加荷載達(dá)到設(shè)計(jì)荷載的1.2倍,持續(xù)24 h后檢查是否有裂縫或其他損傷。確保工人佩戴必要的個(gè)人防護(hù)裝備,如安全帽、安全帶等,每次作業(yè)前進(jìn)行安全裝備檢查,確保工人100%佩戴安全帽和安全帶。通過上述數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確記錄和管理,可以有效地監(jiān)控施工質(zhì)量和安全,及時(shí)解決施工過程中可能出現(xiàn)的問題。這些記錄對(duì)于后期的質(zhì)量評(píng)估和安全審計(jì)也具有重要價(jià)值。

4 結(jié)語(yǔ)

總結(jié)而言,房屋建筑工程中的裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)是一個(gè)多學(xué)科交叉、多環(huán)節(jié)協(xié)同的復(fù)雜系統(tǒng)工程。通過對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的分析及實(shí)際工程案例的研究,可以認(rèn)識(shí)到持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新和嚴(yán)格的管理是保證施工質(zhì)量和安全的關(guān)鍵。未來(lái),隨著信息技術(shù)和智能建造的進(jìn)一步發(fā)展,裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與施工將更加精準(zhǔn)高效。為此,行業(yè)內(nèi)需加強(qiáng)交流合作,共同推動(dòng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)的發(fā)展,以實(shí)現(xiàn)房屋建筑工程的綠色、智能和可持續(xù)發(fā)展。