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        裝配式建造技術(shù)在實際應(yīng)用的主流方向

        2022-03-03 15:26:17吳景釗
        佛山陶瓷 2022年11期
        關(guān)鍵詞:混凝土結(jié)構(gòu)建筑

        吳景釗

        (廣州協(xié)安建設(shè)工程有限公司,廣州 510075)

        1 前言

        隨著這些年常說的預(yù)制裝配式建筑作為未來建筑業(yè)發(fā)展的方向,常常聽到裝配式建筑這個炙手可熱的詞,什么是裝配式建筑,相信很多人會對裝配式建筑存在不同程度的理解。而隨著國家推動產(chǎn)業(yè)化的升級,建筑業(yè)也將走向工業(yè)化行列,傳統(tǒng)的混凝土濕作業(yè)施工,最終也向裝配式建筑邁進。

        2 預(yù)制裝配式建筑的基本概念和優(yōu)勢

        2.1 概念

        簡單來說,裝配式建筑指的是能在工廠化流水線生產(chǎn)所需構(gòu)件和配件,通過運輸?shù)浆F(xiàn)場進行組裝而成的建筑,類似于搭積木一樣。裝配式建筑根據(jù)建筑所用材料分為:裝配式木結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)。裝配式建筑不在于結(jié)構(gòu)形式,而在于建筑方式是否是采用“工廠生產(chǎn)-現(xiàn)場裝配”的模式,這里有一個重要的指標:裝配率。而目前關(guān)于裝配率的計算,國家標準及地方標準,各地方計算方法存在較大的差異。

        2.1.1 裝配式木結(jié)構(gòu)

        裝配式木結(jié)構(gòu),在國內(nèi)極其少見,在遺留下來的古建筑中,大多采用的是裝配式木結(jié)構(gòu)。由于當時生產(chǎn)力不高,未能達到工業(yè)化的水平,但是按照當時的生產(chǎn)力來計算,其也是通過對木材進行加工成一定標準的構(gòu)建,通過榫卯結(jié)構(gòu)安裝在一起,具有較為初期裝配式建筑的雛形。

        2.1.2 裝配式鋼結(jié)構(gòu)(目前主流之一)

        鋼結(jié)構(gòu)可以說是天然的裝配式結(jié)構(gòu),其主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件均需要在工廠把鋼型材原料加工成需要的鋼柱、鋼梁,圍護體系也是加工成型的輕質(zhì)鋼成品為主,然后運送至施工現(xiàn)場進行組裝。工業(yè)生產(chǎn)用的廠房應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)尤為多見。另還有一種新型的集裝箱式裝配式鋼結(jié)構(gòu),把建筑物分割成模塊化的單元,每一個單元由一個或者多個集裝箱拼接而成,建造房子就像搭積木一樣,堆砌在一起,并通過連接器把所有集裝箱連接成一個整體。每個集裝箱內(nèi)的地板、吊頂、墻體、預(yù)埋管線、衛(wèi)生間等所有硬裝及固定的軟裝都能一起在工廠內(nèi)安裝完成,集裝箱內(nèi)能達到完工交付標準。中集集團模塊化建筑屬于集裝箱式裝配式,其模塊化建筑出口至美國,也有應(yīng)用在香港項目及雄安新區(qū)先導(dǎo)區(qū)等。

        2.1.3 裝配式混凝土結(jié)構(gòu)(目前主流之一)

        裝配式混凝土是以工廠預(yù)制的預(yù)制塊為主體,采用就地組裝的方法進行施工。總體上可劃分成兩種類型:完全組裝式結(jié)構(gòu)和局部組裝式結(jié)構(gòu)。而裝配式混凝土結(jié)構(gòu)是國家在推薦裝配式建筑中的重點。相對于傳統(tǒng)施工方法的濕作業(yè)混凝土結(jié)構(gòu)相比,裝配式建筑可實現(xiàn)節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材、節(jié)約時間,減少人力投入,很大程度上縮減建筑廢棄物及灰塵的產(chǎn)生。

        裝配式建造技術(shù)是將建筑物或者構(gòu)造物設(shè)計成模塊化的構(gòu)件產(chǎn)品,工廠化生產(chǎn),再配合現(xiàn)場吊裝裝配技術(shù),把建筑物組裝出來。其中最主要的工作是制作混凝土梁、平板和立柱,以及利用預(yù)先裝配好的零件來裝配更多的大型建筑,例如露臺和地板,并且盡量選用專門的運輸工具,避免在運送過程中發(fā)生的各種碰撞和突然的原因造成它的損壞。將這些零件或半零件運輸至施工現(xiàn)場,并在施工現(xiàn)場進行裝配作業(yè),將預(yù)制好的混凝土構(gòu)件吊裝至所需部位,并將預(yù)留鋼筋和預(yù)留對接孔洞對齊嵌入,接著進行注漿。預(yù)制件與整個結(jié)構(gòu)體系結(jié)合在一起,增強了結(jié)構(gòu)的強度和穩(wěn)定性,這種大規(guī)模和集成度高的制造工藝可以改善整個結(jié)構(gòu)的性能。

        2.2 預(yù)制裝配式混凝土的操作優(yōu)勢

        預(yù)制裝配混凝土施工設(shè)計規(guī)范中,需要根據(jù)建筑設(shè)計的規(guī)范要求分析,判斷其實際的承載強度,根據(jù)劃分的設(shè)計準則對不能適應(yīng)的因素進行調(diào)整。采用合理的預(yù)制建設(shè)施工規(guī)范方式,結(jié)合自身的需求,采用符合墻體操作,提升技術(shù)空間的創(chuàng)新作用。預(yù)制樓板、墻體、地面、屋面均采用新材料,能夠減少建筑材料的使用,減少加工的能耗,保證建筑整體施工質(zhì)量的合理性,最大限度地提高節(jié)能利用率。

        按照預(yù)制混凝土建筑施工的規(guī)范要求,將建筑材料、裝配材料進行整合,對預(yù)制混凝土柱子、剪力墻、梁、疊合板、樓梯等采用批量生產(chǎn)加工工藝,保證建筑整體施工的質(zhì)量合理性。通過各方面的技術(shù)規(guī)范要求,打破傳統(tǒng)的技術(shù)操作壁壘,降低傳統(tǒng)現(xiàn)場勞動力配置,重視優(yōu)化建筑的實際操作配置工序,優(yōu)化建筑施工的現(xiàn)場管理,深化設(shè)計混凝土構(gòu)件加工圖,滿足建筑、結(jié)構(gòu)設(shè)計的實際安裝配置要求。

        2.3 預(yù)制裝配式混凝土的劣勢

        預(yù)制裝配式混凝土構(gòu)件的結(jié)構(gòu)節(jié)點比較復(fù)雜,設(shè)計難度相對于傳統(tǒng)現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)來說難度較大。對于大多數(shù)的設(shè)計師來說,他們更多的還是對現(xiàn)澆式的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)和設(shè)計方式更為熟練,而對于這種新型的類似產(chǎn)品類設(shè)計的建筑形式和設(shè)計方式卻是十分的陌生。該類設(shè)計人員缺口大,需要培養(yǎng)出一批達到類似工業(yè)化設(shè)計的設(shè)計人員還需要一段時間轉(zhuǎn)變。預(yù)制的拼裝混凝土部件必須在制造廠內(nèi)進行預(yù)制,完工后要從廠家運送到工地進行拼裝,運輸是一大問題。

        一般預(yù)制構(gòu)件廠都遠離市區(qū),距離施工現(xiàn)場較遠,從工廠運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場,可能需經(jīng)過市區(qū),受城市限行影響。受道路等級限制,運輸車輛的承載力及尺寸,構(gòu)件的設(shè)計都受限制,不能超長、超重。受制于運輸影響,從而構(gòu)件制作尺寸受影響,對于大跨度的空間建筑,預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)就不那么適用?;炷翗?gòu)件較重,需要考驗現(xiàn)場起重設(shè)備的配置,如果使用重型起重設(shè)備,那么它的租金就會很高,安裝成本就會升高。

        3 建筑工程中裝配式混凝土建筑施工的運用

        3.1 裝配式混凝土施工構(gòu)件選擇及對接的運用

        第一,在確定預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件加工工廠之后,按照圖紙深化的程序,嚴格按照圖紙深化的要求進行。第二,在材料加工單上要清楚地說明結(jié)構(gòu)部件規(guī)格、生產(chǎn)標準、完成時間等。第三,在完成了生產(chǎn)加工構(gòu)件圖紙深化后,要對圖紙中的所拆分模塊的構(gòu)件的合理性、結(jié)構(gòu)受力情況,拼接位置的預(yù)留孔洞、連接方式等進行檢查,確保沒有遺漏。要預(yù)留構(gòu)件吊裝時的臨時吊點,防止結(jié)構(gòu)構(gòu)件在吊運裝車運送至施工現(xiàn)場時或吊裝安裝時由于吊點位置不符合要求,使構(gòu)件受損。第四,為了確保構(gòu)件的連接和支承形式的可靠性和生產(chǎn)便捷性,必須從設(shè)計構(gòu)造和制造工廠進行良好的交流,并確保構(gòu)件具有滿足設(shè)計要求的承載力和連接后的穩(wěn)定性。

        3.2 預(yù)制混凝土剪力墻施工技術(shù)

        在傳統(tǒng)建筑工程施工過程中,在完成基建作業(yè)后,施工企業(yè)只需按照既定施工計劃按部就班地逐層開展混凝土的澆筑作業(yè)即可。而裝配式混凝土建筑施工技術(shù)的應(yīng)用,雖然能夠在一定程度上簡化施工工序,但在吊裝作業(yè)之前,需要對各個構(gòu)件安裝的銜接部位進行預(yù)處理作業(yè),為后續(xù)吊裝施工過程中各個構(gòu)件的連接夯實基礎(chǔ),從而保證裝配安裝質(zhì)量,滿足結(jié)構(gòu)安全性及穩(wěn)定性要求。

        3.3 預(yù)制窗體的施工技術(shù)

        建筑工程的預(yù)制構(gòu)件中,需要采用預(yù)制形式的窗板,它是保證建筑通風、透氣和遮光的重要環(huán)節(jié)。根據(jù)預(yù)制拼裝形式,要注重考慮方案,考慮到預(yù)制構(gòu)件的大小、數(shù)量、位置、朝向等。在實踐中,窗框必須用螺釘進行緊固。預(yù)先在窗體上做好預(yù)留的定位,等送到工地后,要按實際的設(shè)計需求,對各部件之間的連接方法進行分析和決定。在完成了初期的銜接之后,應(yīng)留意窗身的方位,并進行適當?shù)恼{(diào)節(jié),以確保安裝空隙符合要求,使以后的收口更加完美,保證施工工藝和窗體應(yīng)用的合理要求,提高施工總的施工品質(zhì)。

        3.4 疊合板施工

        在裝配式建筑中,通常采用裝配式拼裝技術(shù),采用現(xiàn)成的拼裝工藝,必須保證現(xiàn)成疊合板與疊合板之間的后澆筑連接間隔,并保證其長度大于30 cm。另外,還要依據(jù)不同的房屋結(jié)構(gòu)工程的特殊需求來決定其安裝的方位,并按工程進度適時地進行相應(yīng)的調(diào)節(jié),避免在裝配中出現(xiàn)部分偏差。疊合板的支撐體系,是其安裝的重要部分,支撐體的穩(wěn)定、安全、可靠,是保證施工安全及施工質(zhì)量的重要保證。采用疊合板+預(yù)制梁模式,采用專門的支架架體支撐,其下部支撐立桿數(shù)量較少,安裝和拆除更為方便,施工效率更高。如果采用的是疊合板+現(xiàn)澆梁,那支撐體系和普通混凝土現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)大體無異。

        4 裝配式施工過程質(zhì)量控制要點

        4.1 檢查設(shè)計質(zhì)量

        為了充分發(fā)揮裝配式混凝土建筑施工技術(shù)的優(yōu)勢,在制造預(yù)制構(gòu)件的過程中,工作人員需要根據(jù)實際情況來設(shè)計圖紙,并且提高設(shè)計的科學(xué)性,嚴格審核設(shè)計圖紙,保證設(shè)計圖紙符合施工要求,從而提高裝配式建筑施工的有效性。設(shè)計人員需要完善設(shè)計方案,提高預(yù)制構(gòu)件的安裝質(zhì)量,從而提高建筑工程施工管理水平。

        4.2 強化工地的科學(xué)化

        就預(yù)制型建筑來說,它既要滿足特定的技術(shù)需求,又要確保生產(chǎn)與安裝的銜接,還要對全過程進行全面的整理與校正,使其在工程中能全面配合施工圖紙進行相關(guān)工作,確保工地與前期的設(shè)計符合。如有偏離或有問題,要立即采取糾正措施。施工工地的管理者應(yīng)該對工地進行全方位、系統(tǒng)化的管理,因為在工程中經(jīng)常需要采用起重技術(shù),一旦出現(xiàn)操作錯誤,造成的影響非常大。相對于傳統(tǒng)濕作業(yè)建筑物來說,裝配式結(jié)構(gòu)對工人的操作技能的專業(yè)化程度也越來越高。有關(guān)單位要針對施工現(xiàn)場員工進行更加專業(yè)化的訓(xùn)練,增強他們對裝配方的認識,讓他們在施工中能夠完全的將先進的施工技術(shù)融入到施工當中,從而達到最好的效果。

        4.3 預(yù)制混凝土柱子、剪力墻,疊合梁,疊合板連接技術(shù)及臨時支撐技術(shù)

        預(yù)制混凝土柱子、剪力墻連接多數(shù)采用鋼筋套筒灌漿連接,帶肋鋼筋插入內(nèi)腔為凹凸表面的灌漿套筒,通過向套筒與鋼筋的間隙灌注專用高強水泥基灌漿料,灌漿料凝固后將鋼筋錨固在套筒內(nèi)實現(xiàn)針對預(yù)制構(gòu)件的一種鋼筋連接。疊合梁多數(shù)采用整跨預(yù)制成型,并在兩端預(yù)留鋼筋進行后續(xù)濕作業(yè)連接,與傳統(tǒng)混凝土澆筑梁柱節(jié)點類似。個別超長梁段進行拼接,可根據(jù)其所處位置,采用梁的縱向鋼筋綁扎、機械連接、套筒灌漿連接等方式進行。疊合板上留置的錨固鋼筋與上部鋼筋綁扎,與預(yù)制疊合梁上部預(yù)留位置連接,澆筑成一體。由于二次澆注的混凝土層凝結(jié)硬化與預(yù)制構(gòu)件形成整體需要一定的時間,此期間內(nèi)預(yù)制構(gòu)件安裝固定穩(wěn)定性較差。預(yù)制混凝土柱子、剪力墻安裝時,需要設(shè)置兩個方向的臨時斜向支撐。

        通過臨時支撐,確定其位置和垂直度進行調(diào)整。臨時支撐穩(wěn)固后,才能進行套筒灌漿工作。疊合梁可采用在柱頭節(jié)點位置增加梁托進行支撐與臨時固定,梁段中間每隔一定距離設(shè)置垂直支撐。疊合板臨時支撐以垂直支撐為主,搭設(shè)支撐架體。采用專業(yè)化定制支撐體系,能做到安拆方便、穩(wěn)固,周轉(zhuǎn)使用率高。

        5 結(jié)論

        目前,裝配式建筑在實際應(yīng)用中,以裝配式鋼結(jié)構(gòu)和裝配式混凝土結(jié)構(gòu)為主流。而在細分的應(yīng)用場景(工廠或住宅、市政等)中以及細分的市場(城市建設(shè)或農(nóng)村舊房改造)中,裝配式鋼結(jié)構(gòu)或裝配式混凝土結(jié)構(gòu)其在預(yù)制構(gòu)件的制造形式、連接方式都在不同的賽道上進行技術(shù)的創(chuàng)新,提高產(chǎn)品裝配率。無論以何種方式的創(chuàng)新,相信在國家的大力引導(dǎo)下,企業(yè)的不斷研發(fā),裝配式建造技術(shù)的不斷提升,市場對裝配式產(chǎn)品的認可度不斷上升,傳統(tǒng)建筑業(yè)最終邁向建筑工業(yè)化。

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