裝配式房屋建筑技術創新分析

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摘要：近年來，全國多個省市大力推進裝配式建筑，裝配式建筑是在工廠加工制作好建筑用構件和配件，運輸到建筑施工現場進行裝配而成的建筑。長沙市洋湖片區藍天保障性住房在總結以往經驗的基礎上，通過技術創新，進一步提升了裝配式建筑工程品質，為裝配式建筑工程的建設提供了寶貴經驗，推動了建筑節能，促進了綠色建筑的發展。基于此，文章以此為例，就裝配式房屋建筑技術創新進行了研究。

關鍵詞：裝配式房屋建筑；建筑技術；技術創新

1工程簡介

長沙市洋湖片區藍天保障性住房工程位于國家級新區湘江新區，是全省推進“兩型社會”建設和建筑產業轉型升級的重點項目，也是長沙市首批住宅產業化示范項目，2014年被列為長沙市“六個走在前列”重點建設的民生工程。工程為一種新型的綠色裝配式建筑，主要部分采用預制部件集成裝配而成。建筑面積60萬m2，投資約17億元。該工程主要采用預制部件集成裝配而成，豎向承重結構體系柱、剪力墻采用現澆。工程采用了預制混凝土外墻掛板技術、夾心保溫墻板技術，將保溫、隔熱、裝飾裝修等功能要求結合起來，建筑物安全性、保溫性能卓越；采用了預制構件工廠化生產加工技術，施工快，節材、省工、節能環保；采用了裝配式建筑密封防水應用技術、清水混凝土模板技術、混凝土裂縫控制技術等，實現了工程外墻和屋頂無滲漏，表面平整、尺寸準確、拼縫嚴密，基礎筏板“不裂不滲”（見圖1）。工程采用高層住宅結構集成體系，高層住宅均采用裝配式“內澆外掛體系”，該體系的豎向承重結構體系柱、剪力墻采用現澆方式，外圍剪力墻均采用預制外墻板與剪力墻疊合現澆，水平結構體系則采用由疊合梁和疊合板組成的疊合樓蓋體系，內隔墻采用預制填充內墻墻板。PC構件分類如下：預制外掛板、預制隔墻板、預制內墻板、疊合梁、疊合板、預制樓梯（見圖2）。

2關鍵技術創新要點

2.1混凝土樁復合地基技術

該工程處于湘江河畔，地下水豐富。地質復雜起伏大，地下高度為3.75m，地上建筑最大高度為81.2m。為保證基礎的穩定，設計1.8m厚筏板基底和樁頂之間設置300mm厚度的褥墊層，預應力管樁設計直徑為500mm，間距2m，設計樁長36m至42m。預應力管樁通過打樁機錘擊、接樁、封底、收錘等工序，經驗收合格后，在樁頂上鋪褥墊層，基底褥墊層厚度為300mm，每邊寬出基礎邊300mm，由中砂和碎石組成，碎石顆粒不大于3cm，沙與石比列為3∶7，回填夯實至基礎墊層底設計標高處。預制管與樁褥墊層共同承擔了建筑上部荷載，保證了基礎的穩定，減少建筑累計沉降量，從而降低了預制構件拼縫開裂概率。

2.2混凝土裂縫控制技術

該工程筏板厚度為1.8m，設計已考慮在混凝土中摻抗裂纖維。工程選用P.O42.5普通硅酸鹽水泥，同時在混凝土中摻入粉煤灰和摻入抗裂纖維，減少約15%的水泥，混凝土攪拌站嚴格、準確控制原材料計量準確，確保混凝土的質量，降低混凝土水化熱。采用平鋪法分層澆筑，分層厚度為50cm。安裝Φ40鍍鋅鋼管冷卻水管，冷卻水管在混凝土澆筑前完成安裝，用鋼絲綁扎固定在筏板架立筋上，防止打斷損壞水管，冷卻水管數量鋪設分為兩段通水，冷卻水管內的冷卻水流向每12h變換一次，使混凝土能均勻冷卻。混凝土澆筑時預埋熱電偶，分別探測混凝土內部和表面溫度，混凝土外部環境使用溫度計測溫，測溫時做好測溫記錄。在混凝土澆筑后，先初步按標高用長刮尺刮平，在終凝前用木抹子反復搓平壓實。加強混凝土養護，采用在表面覆蓋一層塑料薄膜，以減少水分的散發，縮小底板表面與大氣溫差，避免溫差過大而造成溫度裂縫。當溫差較小且穩定后，可逐步減小通水量直至停止通水，冷卻水管停止通水后，通過高壓氣流將管內水排干，再進行高壓注漿（漿體材料強度比筏板高一個強度等級）將冷卻水管密封。

2.3基于BIM的現場施工管理信息技術

基于BIM的現場施工管理信息技術是指利用BIM技術，并借助移動互聯網技術實現施工現場可視化、虛擬化的協同管理。在施工階段結合施工工藝及現場管理需求對設計階段施工圖模型進行信息添加、更新和完善，以得到滿足施工需求的施工模型。依托標準化項目管理流程，結合移動應用技術，通過基于施工模型的深化設計，以及場布、施組、進度、材料、設備、質量、安全、竣工驗收等管理應用，實現施工現場信息高效傳遞和實時共享，提高施工管理水平。

2.4鋼筋直螺紋連接技術

鋼筋直徑d＞22時采用滾軋直螺紋連接方式，設計接頭等級為I級。直螺紋連接施工質量穩定，減少了現場焊接工作量，能更好地保證施工質量，且能全天候作業，保證施工工期。工藝流程：鋼筋原料→切頭→機械加工（絲頭加工）→套絲加保護套→現場安裝。施工要求：（1）連接鋼筋接頭強度必須達到鋼材強度值。（2）鋼筋套絲質量必須符合要求，須逐個用月牙形規和卡規檢查。（3）鋼筋螺紋的完整牙數不小于規定牙數。（4）接頭擰緊值應滿足“接頭擰緊力矩值表”規定的力矩值。（5）接完的鋼筋接頭必須用油漆做標記，其外露絲扣應留有一兩個完整絲扣。

2.5組合鋁合金模板施工技術

該工程住宅樓主體結構標準層采用鋁合金模板與預制掛板結構相結合的方法施工，主體結構多為預制板、疊合樓板、疊合梁等，鋁合金模板主要用于現澆混凝土模板（剪力墻、梁），模板標準尺寸為400mm×2560mm，墻模板型材高65mm，鋁板材5mm厚。施工工藝：鋁合金模板拆分設計→工廠化生產機運輸→安裝墻板及校正垂直度→樓面梁模板安裝及校正→安裝樓面模板龍骨→安裝樓面梁模板及調平→檢查驗收。鋁合金模板具有自重輕、強度高、加工精度高、單塊幅面大、施工方便的特點，并能提高混凝土外觀質量。同時模板周轉使用次數多、攤銷費用低、回收價值高，減少了建筑垃圾，有較好的綜合經濟效益。

2.6清水混凝土模板技術

根據該工程裝配式建筑PC構件外形尺寸和外觀質量要求，清水混凝土設計前對工程進行全面深化設計，項目采用鋁合金模板施工技術，妥善解決好對飾面效果產生影響的關鍵問題，包括PC構件間的縫處理、PC構件與現澆的縫處理。

2.7裝配式混凝土框架結構技術

工程部分框架梁采用預制構件通過可靠的連接方式裝配而成，連接節點處預制構件預留鍵槽、現場后澆混凝土、預應力鋼筋等將構件連成整體的混凝土結構。該工程疊合主要分在除核心筒以外的位置。預制構件在梁柱節點處通過后澆混凝土連接，預制構件為一字形，兩端鋼筋錨入剪力墻，疊合框架梁的箍筋采用整體封閉箍筋，通過現場綁扎上部鋼筋，混凝土澆筑形成一個整體。

2.8混凝土疊合樓板技術

該工程將樓板沿厚度方向分成兩部分，底部是60mm預制底板，上部80mm后澆混凝土疊合層。配置底部鋼筋的預制底板作為樓板的一部分，在施工階段作為后澆混凝土疊合層的模板承受荷載，預制疊合板按照設計圖紙預留桁架鋼筋（樓板底部鋼筋），通過現場綁扎樓板上部鋼筋以及內隔墻預留固定鋼筋再澆筑混凝土形成整體的140mm厚疊合混凝土構件。施工特點：預制混凝土底板的混凝土強度等級不宜低于C30、預制底板厚度不宜小于60mm，后澆混凝土疊合層厚度不應小于60mm。作為裝配式建筑預制的一部分，具有節能環保的優勢，同樣可作為樓板現澆部分的底模，是裝配式建筑快拆體系最重要的部分。

2.9預制混凝土外墻掛板技術、夾心保溫墻板技術

該工程20棟住宅樓外墻均安裝在主體結構上，起圍護、裝飾作用的非承重預制混凝土外墻板，板厚160mm，其結構組成為外葉鋼筋混凝土60mm厚+保溫層（XPS）50mm厚+內葉鋼筋混凝土50mm厚結構層，按期結構組成分類屬于夾心保溫板，外掛板上部預留鋼筋錨入樓板或梁中、下部采用L型鋼與樓地面連接、左右相鄰外掛板間采用一字型剛板連接，通過200mm厚現澆混凝土形成一個整體。生產工藝流程：模臺清掃→模具組裝、噴涂脫模劑→安裝預埋件（含水電）→內葉墻混凝土澆筑振搗（一次）→鋪保溫板、插連接件、鋪鋼筋網→外墻模具組裝→外葉墻混凝土澆筑（二次）→振搗趕平、預養護、抹面→養護、脫模→吊裝→運輸安裝綜合效益：擠塑板的導熱系數為混凝土導熱系數的1/50，通過中間的擠塑板設計隔斷了內外熱量傳遞的通道，實現保溫節能的效果。藍天保障房外墻通過優化改進，全部采用三明治外掛板，且全墻范圍連續設置，結合上下層的保溫樓地面，形成一個保溫的封閉空間得建筑具有整體性、耐久性、安全性、保溫性、高效性的卓越性能。

2.10裝配式混凝土結構建筑信息模型應用技術

該工程通過與設計院、預制構件廠家共同研究建筑信息模型技術在裝配式建筑上利用，實現裝配式混凝土結構的設計、生產、運輸、裝配、運維的信息交互和共享，實現裝配式建筑全過程一體化協同工作。應用BIM技術，裝配式建筑、結構、電氣等專業協同設計，實現建筑、結構、電氣一體化。

2.11預制構件工廠化生產加工技術

該工程預制構件由預制構件工廠統一生產加工，PC構件廠采用柔性生產線，可移動的模臺作為施工工作面，施工人員在固定的地方進行鋼筋綁扎、混凝土澆筑等施工作業。施工特點：通過移動模臺、桁車、鋼筋自動化加工設備、混凝土智能化澆筑振搗機、抹面機、劃線機、拉毛刻槽機、預養窯、蒸養窯、臺面清掃機等成套機械設備，實現預制構件從模具組裝到構件達到出廠標準全過程機械化、智能化、信息化循環生產。柔性生產線在施工生產中的優勢很明顯，任一作業工種完成一段工作后，模臺移動，進行下一段工作，工序銜接緊密，沒有干擾。每一工序在一個專業的區域內作業，材料準備和機械操作方面都有特定的操作流程，利于精細化管理。預制構件生產過程施工單位和監理單位都會指派專業人員駐廠監造，確保施工質量。

2.12基于BIM的管線綜合技術

運用BIM技術的三維可視化、模擬化等特性。工程開工后對給排水、電氣專業進行建模并開始空間的碰撞檢查，對于構件沖突或不滿足空間距離的部位，進行調整。模擬水電安裝工序施工，實現了構件拼裝復雜節點可視化，提前預防因圖紙理解不透徹而盲目施工的問題。通過三維模型管線會審，發現管線碰撞共50處，減小了后期調整避讓的難度。

2.13裝配式建筑密封防水應用技術

密封防水是裝配式建筑應用的關鍵技術環節，直接影響裝配式建筑的使用功能及耐久性、安全性。裝配式建筑的密封防水主要指外墻防水，主要密封防水方式有材料防水、構造防水兩種。該工程外墻板通過優化設計，采用內高外低的“企口”（見圖3），并在內側粘貼防水卷材、外側打膠，形成結構和構造兩道防水，實現了外墻無滲漏。打膠施工方法：預埋構件（懸掛式安全防護籃）割除防銹→縫內粘貼背襯材料→縫外側邊美紋紙膠帶→填塞西卡膠外墻預制板水平拼縫防滲難度大。通過優化設計，采用內高外低的“企口”，并在內側粘貼卷材、外側打膠，形成結構和構造兩道防水，實現了外墻無滲漏。

3結束語

在國家產業轉型升級的大背景下，發展符合資源節約型和環保型的裝配式施工創新技術，能滿足廣大城鄉居民對提高住宅的質量、性能和品質的需求。采用工業化生產方式，通過預制混凝土工廠流水線生產的裝配式工業化住宅構件和部品的標準化、工業化生產和安裝，預制構件表面平整、尺寸準確，密實度高，預制產品較現澆加工精度和加工質量的提高明顯提升工程質量，有效提高了混凝土構件的耐久性，而且能將保溫、隔熱、水電管線、裝飾裝修等多方面功能要求結合起來，降低后期的維護費用，能延長建筑物的使用壽命10～15年，由此帶來的經濟效益明顯，也有利于結構百年設計目標的實現。在裝配式建筑設計階段應用BIM技術建立項目三維模型，對項目進行方案優化、施工圖設計、構件拆分、深化設計、碰撞檢查，減少施工過程中可能產生的誤差。BIM技術與裝配式建筑相輔相成，互相促進，將成為我國建筑業發展的未來方向。

參考文獻：

[1]張斌,胡江海.房屋建筑裝配式混凝土結構建造技術創新研究[J].工程技術研究,2020,5(5):147-148.

作者：潘斌 張濟忠 易峰 單位：中國水利水電第八工程局有限公司