建筑施工中的預(yù)制裝配技術(shù)進(jìn)展與案例分析

【摘要】預(yù)制裝配式技術(shù)在建筑施工中發(fā)展迅速，通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新、標(biāo)準(zhǔn)化與性能提升，可以實(shí)現(xiàn)高效、環(huán)保與質(zhì)量的并重。文章概述了預(yù)制裝配式技術(shù)的內(nèi)涵與優(yōu)勢(shì)，分析了其在建筑施工中的最新進(jìn)展，并深入探討了預(yù)制樓梯、窗體及疊合板等關(guān)鍵技術(shù)在工程案例中的應(yīng)用，展示了該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)與應(yīng)用潛力，可為建筑行業(yè)的技術(shù)革新與可持續(xù)發(fā)展提供參考。

【關(guān)鍵詞】裝配技術(shù)；預(yù)制構(gòu)件；施工周期

【中圖分類(lèi)號(hào)】TU74 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-6028（2024）08-0019-03

0 引言

建筑行業(yè)對(duì)提高施工效率、降低環(huán)境影響及確保建筑質(zhì)量有著迫切需求，預(yù)制裝配式技術(shù)隨之應(yīng)運(yùn)而生。該技術(shù)通過(guò)工廠化預(yù)制構(gòu)件，能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)快速裝配，極大地滿足了上述需求。該技術(shù)的持續(xù)創(chuàng)新與標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程推動(dòng)了其性能與應(yīng)用的拓展，為建筑行業(yè)帶來(lái)深遠(yuǎn)的變革。因此，探究預(yù)制裝配式技術(shù)的進(jìn)展及其在工程實(shí)踐中的應(yīng)用，對(duì)指導(dǎo)未來(lái)建筑行業(yè)的發(fā)展方向具有重要意義。

1 預(yù)制裝配式技術(shù)概述

預(yù)制裝配式技術(shù)作為現(xiàn)代建筑工業(yè)化的重要標(biāo)志受到了高度重視。廣州市計(jì)劃到2028年裝配式建筑占新建建筑比例不低于80%，這一政策的實(shí)施顯著提高了裝配率。深圳市也通過(guò)相關(guān)政策文件，明確了裝配率的具體要求，推動(dòng)建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化與綠色化發(fā)展。這些政策均旨在提高建筑品質(zhì)，縮短建設(shè)周期，促進(jìn)預(yù)制裝配式技術(shù)的廣泛應(yīng)用。

預(yù)制裝配式技術(shù)的核心在于將建筑構(gòu)件在工廠內(nèi)預(yù)先制作完成，隨后運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝與安裝。這種模式徹底改變了傳統(tǒng)建筑施工中現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)為主、手工作業(yè)多的局面，實(shí)現(xiàn)建筑生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化、機(jī)械化和信息化。通過(guò)集成化生產(chǎn)，該技術(shù)確保了構(gòu)件的精度與質(zhì)量，有效提升了施工效率。建筑單位利用先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備和精細(xì)化管理，能夠生產(chǎn)出符合設(shè)計(jì)要求的預(yù)制墻板、預(yù)制樓板、預(yù)制梁柱等各類(lèi)預(yù)制構(gòu)件，這些構(gòu)件尺寸精確、質(zhì)量穩(wěn)定，能夠?yàn)楹罄m(xù)的快速組裝提供有力保障。在施工現(xiàn)場(chǎng)，預(yù)制裝配式技術(shù)簡(jiǎn)化了施工流程，減少現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)和模板的使用量，降低了對(duì)施工人員技能水平的依賴(lài)[1]。施工人員通過(guò)吊裝、拼接等機(jī)械化作業(yè)方式，可以迅速完成構(gòu)件的組裝與安裝，縮短施工周期。此外，該技術(shù)還有助于減少建筑垃圾的產(chǎn)生，降低施工噪聲和粉塵污染，從而實(shí)現(xiàn)綠色施工。

2 建筑施工中的預(yù)制裝配式技術(shù)進(jìn)展

2.1 技術(shù)創(chuàng)新與研發(fā)

2.1.1 新型預(yù)制構(gòu)件的應(yīng)用

近年來(lái)，預(yù)制構(gòu)件的研發(fā)趨向于多元化和定制化，以滿足不同建筑項(xiàng)目的需求，如輕質(zhì)高強(qiáng)度的復(fù)合材料預(yù)制構(gòu)件因其重量輕和出色的承載能力及耐久性而應(yīng)用越發(fā)廣泛。同時(shí)預(yù)制構(gòu)件的模塊化設(shè)計(jì)也取得了顯著進(jìn)展，通過(guò)靈活組合模塊化單元，可以構(gòu)建出多樣化的建筑空間，進(jìn)一步提高了設(shè)計(jì)的靈活性和施工的便捷性。此外，在裝配式建筑住宅等特定應(yīng)用領(lǐng)域，還出現(xiàn)了集成廚房、衛(wèi)生間等功能的整體預(yù)制模塊，這些模塊在工廠內(nèi)完成裝修和設(shè)備安裝，現(xiàn)場(chǎng)只需進(jìn)行簡(jiǎn)單組裝即可使用，極大地縮短了裝修周期并降低了裝修成本。

2.1.2 連接技術(shù)的改進(jìn)與提升

連接技術(shù)是預(yù)制裝配技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其性能直接影響整體結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。目前常用的連接技術(shù)有套筒灌漿連接和漿錨連接。套筒灌漿連接通過(guò)在預(yù)制構(gòu)件中預(yù)留孔道，并插入帶有內(nèi)螺紋的套筒，再灌注高強(qiáng)度灌漿料形成連接。該連接方式具有傳力可靠、施工方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于預(yù)制混凝土框架結(jié)構(gòu)的梁柱連接中。漿錨連接則是通過(guò)在預(yù)制構(gòu)件中設(shè)置預(yù)留孔道，并注入高強(qiáng)無(wú)收縮灌漿料，將鋼筋錨固于灌漿料中以實(shí)現(xiàn)連接。該連接方式具有錨固性好、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，適用于多種預(yù)制構(gòu)件的連接。

2.1.3 智能化、信息化技術(shù)在預(yù)制裝配施工中的應(yīng)用

BIM（建筑信息模型）技術(shù)作為代表性技術(shù)之一，在預(yù)制裝配施工中發(fā)揮了重要作用。BIM技術(shù)通過(guò)構(gòu)建三維建筑模型，將建筑設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維等各階段的信息集成于一體，實(shí)現(xiàn)信息的共享和協(xié)同工作[2]。在預(yù)制裝配施工中，BIM技術(shù)可以輔助進(jìn)行構(gòu)件的深化設(shè)計(jì)、碰撞檢測(cè)、施工模擬等工作，還可以與物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和智能管理，進(jìn)一步提高施工質(zhì)量和安全水平。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范

2.2.1 國(guó)內(nèi)外預(yù)制裝配建筑標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范的制定情況

隨著預(yù)制裝配技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，各國(guó)紛紛制定和完善了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。在國(guó)內(nèi)，相繼發(fā)布了《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》《裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》等多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，為預(yù)制裝配建筑的設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收等環(huán)節(jié)提供了技術(shù)指導(dǎo)和保障。在國(guó)際上，歐美等國(guó)家在預(yù)制裝配建筑領(lǐng)域起步較早，已建立了較為完善的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范體系。這些標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范不僅涵蓋了預(yù)制構(gòu)件的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝等各個(gè)環(huán)節(jié)，還涉及建筑性能、安全、環(huán)保等方面的要求，為中國(guó)預(yù)制裝配技術(shù)的發(fā)展提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

2.2.2 標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)流程與質(zhì)量控制體系的建立

為了實(shí)現(xiàn)預(yù)制裝配建筑的規(guī)?；a(chǎn)和高質(zhì)量建設(shè)，建筑單位應(yīng)建立標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)流程和質(zhì)量控制體系。在生產(chǎn)流程方面，建筑單位應(yīng)明確各環(huán)節(jié)的工藝流程、操作規(guī)范和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，確保預(yù)制構(gòu)件的尺寸精度、外觀質(zhì)量和性能指標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求。建筑單位還應(yīng)加強(qiáng)生產(chǎn)過(guò)程中的質(zhì)量控制和檢測(cè)工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和糾正問(wèn)題，確保預(yù)制構(gòu)件的質(zhì)量穩(wěn)定可靠。

此外，建筑單位還應(yīng)建立完善的質(zhì)量管理體系和檢測(cè)體系。質(zhì)量管理體系應(yīng)涵蓋從原材料采購(gòu)、生產(chǎn)加工、產(chǎn)品檢驗(yàn)到售后服務(wù)等各環(huán)節(jié)的質(zhì)量管理工作，檢測(cè)體系則應(yīng)具備先進(jìn)的檢測(cè)設(shè)備和專(zhuān)業(yè)的檢測(cè)人員，能夠?qū)︻A(yù)制構(gòu)件的各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行全面、準(zhǔn)確的檢測(cè)和評(píng)價(jià)。

2.3 性能提升

2.3.1 抗震性能與耐久性的深度強(qiáng)化

預(yù)制裝配建筑在抗震性與耐久性上有明顯提升?，F(xiàn)代預(yù)制裝配技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上進(jìn)行了深度優(yōu)化，通過(guò)計(jì)算與模擬優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)布局，確保關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的受力合理，同時(shí)增大構(gòu)件截面尺寸并優(yōu)化配筋設(shè)計(jì)，以增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體剛度和韌性?，F(xiàn)代預(yù)制裝配技術(shù)特別注重隔震支座與減震阻尼器的應(yīng)用，這些裝置能夠有效吸收和分散地震能量，減少結(jié)構(gòu)損傷，顯著提升建筑的抗震安全性。在材料選擇方面，現(xiàn)代預(yù)制裝配技術(shù)更傾向于使用高性能混凝土、高強(qiáng)鋼筋以及新型復(fù)合材料。高性能混凝土以其高強(qiáng)度、高耐久性和良好的工作性，成為預(yù)制構(gòu)件的首選材料，有效延長(zhǎng)了建筑使用壽命。高強(qiáng)鋼筋的應(yīng)用則進(jìn)一步提升了構(gòu)件的承載能力，減少材料用量，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益與結(jié)構(gòu)安全的雙贏。此外，碳纖維增強(qiáng)塑料（CFRP）、玻璃纖維增強(qiáng)塑料（GFRP）等新型復(fù)合材料，以其輕質(zhì)高強(qiáng)、耐腐蝕等特性，為預(yù)制構(gòu)件的輕質(zhì)化、多功能化開(kāi)辟了新途徑。

2.3.2 保溫隔熱與隔音性能的全面優(yōu)化

在現(xiàn)代預(yù)制裝配技術(shù)的推動(dòng)下，預(yù)制裝配建筑在保溫隔熱與隔音性能上實(shí)現(xiàn)了全面優(yōu)化?，F(xiàn)代預(yù)制裝配技術(shù)利用聚苯乙烯泡沫板、巖棉板等具有低導(dǎo)熱系數(shù)的特性保溫材料，為建筑提供卓越的保溫性能，同時(shí)結(jié)合真空絕熱板等高科技產(chǎn)品，進(jìn)一步提升保溫隔熱層的效率。在構(gòu)造設(shè)計(jì)上，該技術(shù)追求雙層乃至多層墻體結(jié)構(gòu)，通過(guò)預(yù)制構(gòu)件的精確拼接，實(shí)現(xiàn)保溫層與結(jié)構(gòu)層的完美融合，既可增強(qiáng)保溫效果，又能提升建筑的隔熱性能。此外，該技術(shù)還在隔音性能的優(yōu)化方面展現(xiàn)出強(qiáng)大的創(chuàng)新能力，通過(guò)在墻體、樓板等關(guān)鍵部位增設(shè)高性能的隔音氈、隔音板等材料，有效阻斷了聲音的傳播路徑。

3 預(yù)制裝配式建筑關(guān)鍵技術(shù)案例分析

3.1 案例分析

某現(xiàn)代化高層住宅樓總建筑面積約45 000 ㎡，地下兩層，地上32層，該項(xiàng)目采用先進(jìn)的鋼筋混凝土框架－剪力墻結(jié)構(gòu)體系，以高強(qiáng)度鋼筋混凝土框架為基礎(chǔ)，結(jié)合密布的剪力墻，形成強(qiáng)大的抗側(cè)力系統(tǒng)，確保建筑在風(fēng)載與地震作用下的穩(wěn)定性。項(xiàng)目大量采用預(yù)制樓梯、窗體及疊合板等預(yù)制構(gòu)件，這些預(yù)制構(gòu)件通過(guò)工廠化生產(chǎn)和現(xiàn)場(chǎng)裝配，實(shí)現(xiàn)高效施工。其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兼顧安全性與靈活性，為居民提供了既安全又舒適的居住環(huán)境，體現(xiàn)出現(xiàn)代預(yù)制裝配技術(shù)的精湛與高效。

3.2 預(yù)制裝配式建筑關(guān)鍵技術(shù)在案例工程中的具體應(yīng)用

3.2.1 預(yù)制樓梯施工技術(shù)應(yīng)用

在案例工程的預(yù)制樓梯施工中，建筑單位精準(zhǔn)把控細(xì)節(jié)，確保施工的高效與質(zhì)量。在工廠生產(chǎn)階段，每片樓梯的踏步高度、寬度、防滑處理及預(yù)留孔洞位置等都按照設(shè)計(jì)圖紙精確到毫米級(jí)進(jìn)行制作。在安裝前，建筑單位對(duì)安裝區(qū)域預(yù)留面進(jìn)行清理，并依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，精確標(biāo)記樓梯上下安裝位置的水平與垂直控制線，利用水準(zhǔn)儀從已知標(biāo)高點(diǎn)測(cè)量，確?？刂凭€偏差≤±2 mm。為確保樓梯安裝面的平整與穩(wěn)定，建筑單位采用1：1水泥砂漿進(jìn)行找平層施工，同時(shí)將水泥砂漿的厚度控制在10～15 mm，強(qiáng)度達(dá)M15以上。在吊裝過(guò)程中，建筑單位采用專(zhuān)用吊架，確保預(yù)制樓梯垂直度偏差≤3 mm，當(dāng)樓梯吊裝至距作業(yè)層約500 mm處暫停，由專(zhuān)業(yè)施工人員對(duì)樓梯位置進(jìn)行微調(diào)，確保樓梯板邊線與梯梁控制線精確對(duì)齊，隨后緩慢放下至預(yù)定位置。若位置稍有偏差，可利用撬杠對(duì)細(xì)微偏差進(jìn)行精細(xì)調(diào)整，直至滿足設(shè)計(jì)要求。預(yù)制樓梯放置完成后可進(jìn)入鋼筋綁扎環(huán)節(jié)，建筑單位嚴(yán)格遵守圖紙要求，將預(yù)留鋼筋與樓梯上鋼筋綁扎牢固，綁扎間距均勻，并合理設(shè)置墊塊[3]。鋼筋綁扎作業(yè)完畢后可進(jìn)行結(jié)合面的混凝土澆筑作業(yè)，澆筑前應(yīng)在結(jié)合面上灑水使其保持濕潤(rùn)，避免出現(xiàn)裂紋。采取上下分區(qū)澆筑法，上端與疊合板同步澆筑，下端則預(yù)留后澆，確保建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性。在樓梯安裝完畢后及時(shí)安裝護(hù)欄并設(shè)置警示，用以全面保護(hù)樓梯成品，防止施工期間受損。此外，還設(shè)置了上下臨時(shí)通道，臨時(shí)通道寬度設(shè)為1.2 m，兩側(cè)安裝高度≥1.2 m的防護(hù)欄桿，并設(shè)置安全網(wǎng)，確保施工人員安全通行。

3.2.2 窗體施工技術(shù)應(yīng)用

窗體作為建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的重要組成部分，其施工質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響到建筑的保溫隔熱、氣密性及美觀性。項(xiàng)目的預(yù)制窗體在工廠內(nèi)采用高精度模具進(jìn)行制作，窗體框架材料采用斷橋鋁型材，其強(qiáng)度、剛度及耐候性均經(jīng)過(guò)嚴(yán)格測(cè)試，確保滿足設(shè)計(jì)要求。玻璃選用三層中空LOW-E玻璃，其傳熱系數(shù)K＜2.0 W/（m2.K），有效提升了建筑的保溫隔熱性能。窗框與玻璃的密封采用專(zhuān)用耐候密封膠，確保氣密性與水密性達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。在安裝預(yù)制窗體前，通過(guò)精確測(cè)量與定位，使窗體與墻體預(yù)留洞口的尺寸完全匹配。在安裝窗體過(guò)程中，采用專(zhuān)用安裝配件與墻體牢固連接，并通過(guò)調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行微調(diào)，保證窗體的垂直度與水平度誤差均在±2 mm以內(nèi)。窗框與墻體間的縫隙則采用發(fā)泡劑填充并輔以防水密封膠處理，進(jìn)一步增強(qiáng)窗體的防水效果。在窗體安裝完成后，建筑單位會(huì)對(duì)窗體的氣密性、水密性、抗風(fēng)壓性等多項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行性能檢測(cè)，確保達(dá)到設(shè)計(jì)要求[4]。這一系列技術(shù)的實(shí)施，不僅提升了窗體施工的效率與質(zhì)量，也為居民提供了更加安全、舒適、節(jié)能的居住環(huán)境。

3.2.3 疊合板施工技術(shù)應(yīng)用

疊合板的預(yù)制底板在工廠內(nèi)采用高精度模具制作，工廠在制作預(yù)制底板時(shí)將其尺寸誤差嚴(yán)格控制在±1 mm以內(nèi)，確?，F(xiàn)場(chǎng)的安裝精度。底板表面預(yù)留有密集的鋼筋桁架，這些鋼筋桁架在運(yùn)輸與安裝過(guò)程中起到支撐與連接作用，同時(shí)作為現(xiàn)澆層鋼筋的骨架，增強(qiáng)了疊合板的整體剛度與承載力。在進(jìn)行預(yù)制底板安裝作業(yè)時(shí)，建筑單位通過(guò)吊裝設(shè)備將其吊裝就位，并將其與梁、墻等構(gòu)件預(yù)留的鋼筋進(jìn)行套筒灌漿連接，使其形成穩(wěn)定的支撐體系。隨后進(jìn)行現(xiàn)澆層鋼筋的綁扎作業(yè)，確保鋼筋間距、保護(hù)層厚度等均滿足設(shè)計(jì)要求，并通過(guò)隱蔽工程驗(yàn)收。在澆筑現(xiàn)澆層混凝土?xí)r，采用低塌落度、高流動(dòng)性的混凝土材料，確保混凝土能夠充分填充底板與鋼筋之間的空隙，形成密實(shí)的結(jié)合層。此外，為提高樓板的密實(shí)度和耐久性，還會(huì)使用振動(dòng)棒進(jìn)行振搗，確保混凝土內(nèi)部無(wú)氣泡、無(wú)空洞[5]。

4 結(jié)語(yǔ)

預(yù)制裝配式技術(shù)在建筑施工中的廣泛應(yīng)用，推動(dòng)了建筑行業(yè)的工業(yè)化進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)施工效率與質(zhì)量的雙重飛躍。這一技術(shù)不僅簡(jiǎn)化了施工流程，縮短建設(shè)周期，還顯著提高了建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和環(huán)保性能。隨著智能化和信息化技術(shù)的深入融合，預(yù)制裝配式技術(shù)將迎來(lái)更多創(chuàng)新突破，綠色建材與低碳技術(shù)的廣泛應(yīng)用也將推動(dòng)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。設(shè)計(jì)與施工一體化的趨勢(shì)將進(jìn)一步提升建筑的整體性能和美學(xué)價(jià)值，共同塑造建筑行業(yè)的美好未來(lái)。

參考文獻(xiàn)

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[作者簡(jiǎn)介]劉繼洲（1983—），男，江西贛州人，本科，工程師，研究方向：建筑施工管理。