何麗琴

（甘肅建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州 730050）

1 引言

農(nóng)村住房工業(yè)化直接影響著農(nóng)村居民的幸福生活，是促進(jìn)農(nóng)村和諧發(fā)展以及實(shí)現(xiàn)全面小康社會(huì)的關(guān)鍵[1]。隨著國家經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，村鎮(zhèn)的條件也發(fā)生了變化，傳統(tǒng)的磚混房屋已經(jīng)不能滿足當(dāng)前人們的需求，迫切需要推廣一種新式建筑模式來進(jìn)行改造和生活。為此，應(yīng)用而生了一種建造速度快、生產(chǎn)成本低的建筑結(jié)構(gòu)--預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)。裝配式建筑結(jié)構(gòu)是指將結(jié)構(gòu)圖所示的結(jié)構(gòu)構(gòu)件在工廠進(jìn)行預(yù)處理，接著運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場通過現(xiàn)場吊裝、安裝就位、節(jié)點(diǎn)連接進(jìn)一步形成完整的建筑結(jié)構(gòu)[2]。相較于傳統(tǒng)的房屋建筑，預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)點(diǎn)[3-4]：（1）施工效率高；（2）施工質(zhì)量容易保證；（3）可降低人工使用率，降低人工成本；（4）現(xiàn)場組裝，節(jié)能環(huán)保；（5）抗震性能好；（6）住宅使用面積大。

西歐作為預(yù)制混凝土的發(fā)源地，有著悠久的歷史，在這方面積累了大量的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，其預(yù)制裝配式的應(yīng)用極為普遍[5]。日本是亞洲預(yù)制混凝土發(fā)展最先進(jìn)的國家，尤其是二戰(zhàn)以后日本的裝配式混凝土建筑發(fā)展最為迅速，其廣泛應(yīng)用于多發(fā)地震區(qū)的高層和超高層建筑中[6]。中國裝配式混凝土結(jié)構(gòu)雖起步較晚，但發(fā)展極為迅速，20世紀(jì)末期就已廣泛應(yīng)用于各類建筑。20世紀(jì)50年代我國開始從事整體式、塊拼式屋面梁和吊車梁的制造，到70年代末，國外預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土板柱結(jié)構(gòu)體系被引入，中國預(yù)制混凝土的發(fā)展越來越快[7]。

現(xiàn)階段國內(nèi)外學(xué)者也對該結(jié)構(gòu)做了大量的討論，Pourabdollah等[8]討論出一種連接結(jié)構(gòu)來提高輕鋼龍骨墻的抗震性能；針對高層建筑結(jié)構(gòu)，Jia等[9]研制了一種新型的建筑密筋組合板輕型框架建筑，采用預(yù)制和外部框架進(jìn)行一體澆注；歐佩等[10]以柳州市某裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅項(xiàng)目預(yù)制構(gòu)件節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)為例，結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和相關(guān)規(guī)范，對鋼結(jié)構(gòu)預(yù)制構(gòu)件節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了探討；馬中[11]結(jié)合浙江省寧波市首個(gè)裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅項(xiàng)目，對其施工過程中存在的各種難點(diǎn)進(jìn)行了分析；劉程煒等[12]通過試驗(yàn)的方法研究了半裝配式單排配筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性能以及再生混凝土在預(yù)制剪力墻中的應(yīng)用效果；李勝強(qiáng)等[13]提出了一種新型的裝配式混凝土結(jié)構(gòu)體系，并闡述了該結(jié)構(gòu)體系的總體思路及其結(jié)構(gòu)構(gòu)件預(yù)制、梁柱節(jié)點(diǎn)連接及裝配施工做法。本課題擬產(chǎn)生的研究成果有：建立村鎮(zhèn)裝配式住宅結(jié)構(gòu)體系標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件庫，改進(jìn)工業(yè)化制造機(jī)械和數(shù)字控制系統(tǒng)，提升工業(yè)化生產(chǎn)效率，降低構(gòu)件制作成本；研發(fā)能滿足預(yù)制組合構(gòu)件承載力、剛度、構(gòu)造等要求的組合構(gòu)件內(nèi)部簡易連接件；研發(fā)簡易輕型的預(yù)制組合構(gòu)件起吊裝備和技術(shù)，研發(fā)適用于現(xiàn)場作業(yè)的預(yù)制構(gòu)件高效拼裝技術(shù)，建立優(yōu)化的裝配式住宅施工標(biāo)準(zhǔn)化工藝流程；建立符合裝配式建筑特點(diǎn)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量驗(yàn)收體系，確保實(shí)現(xiàn)預(yù)期的施工質(zhì)量，并形成村鎮(zhèn)裝配式住宅施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

2 村鎮(zhèn)裝配式住宅基本構(gòu)件低成本制作技術(shù)

針對村鎮(zhèn)裝配式住宅結(jié)構(gòu)體系的特點(diǎn)，按照“少規(guī)格、多組合”的原則，對結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行構(gòu)件拆分并歸類整理，形成規(guī)格較少的基本構(gòu)件種類；綜合考慮力學(xué)性能、工藝難度和制作成本等多個(gè)指標(biāo)，設(shè)計(jì)性能優(yōu)、成本低的標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)件。結(jié)合產(chǎn)業(yè)需求，建立村鎮(zhèn)裝配式住宅結(jié)構(gòu)體系標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件庫?；诮ㄖ畔⒛Ｐ图夹g(shù)，建立結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件與構(gòu)件制作控制軟件之間的連接通道，實(shí)現(xiàn)基本構(gòu)件設(shè)計(jì)和制作的交互和融合，提高住宅體系的整體建造質(zhì)量和效率。

在預(yù)制構(gòu)件施工過程中，其安裝質(zhì)量難以控制。如果預(yù)制構(gòu)件沒有按照要求進(jìn)行安裝，質(zhì)量控制進(jìn)度、精度就會(huì)有偏差，隨著構(gòu)件的進(jìn)一步裝配，誤差會(huì)成倍增加，而且誤差基本無法調(diào)整，這樣便會(huì)導(dǎo)致預(yù)制構(gòu)件安裝在不合適的位置，不僅無法體現(xiàn)預(yù)制構(gòu)件施工質(zhì)量的優(yōu)越性，而且會(huì)增加施工成本。而建筑信息模型（BuildingInfomationModelingBIM）技術(shù)的應(yīng)用可以防止這種問題的發(fā)生[14]。

除此之外，BIM技術(shù)在裝配式建筑的設(shè)計(jì)規(guī)劃階段有著很大的用途，它的主要作用是協(xié)同性、相關(guān)性和參數(shù)化，很好地解決了傳統(tǒng)建筑中的一些由于設(shè)計(jì)不當(dāng)而導(dǎo)致整個(gè)建筑發(fā)生安全事故的問題?，F(xiàn)階段，BIM技術(shù)可以進(jìn)行建筑場地的選擇、圖紙的繪制和模型的建立，以及進(jìn)行工程預(yù)算。

BIM技術(shù)在裝配式建筑的構(gòu)件生產(chǎn)制造階段，可與無線射頻識(shí)別技術(shù)進(jìn)行完美結(jié)合，將構(gòu)件的材料類型、尺寸和位置等的信息植入到預(yù)制的構(gòu)件中。并且由于無線射頻識(shí)別技術(shù)的標(biāo)簽編碼的獨(dú)特原理，在預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)、存儲(chǔ)、吊裝等信息得到保證。這樣，在這兩種技術(shù)的完美有效結(jié)合下，可以使得預(yù)制構(gòu)件零缺陷和零庫存的目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)。

BIM技術(shù)在裝配式建筑施工建造階段，可以通過建立實(shí)體模型對建筑施工、成本及工程的進(jìn)度和現(xiàn)場管理進(jìn)行有效的控制。

BIM技術(shù)在裝配式建筑運(yùn)營維護(hù)階段，在物業(yè)管理方面發(fā)揮著重要作用，它可以與相關(guān)設(shè)備軟件連接，通過各項(xiàng)參數(shù)分析來對建筑物的運(yùn)行情況進(jìn)行判斷，減少管理人員的工作量，做出科學(xué)的管理決策。并且在建筑物拆除過程中，可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)各項(xiàng)指標(biāo)的分析，避免結(jié)構(gòu)發(fā)生損傷。

3 組合構(gòu)件設(shè)計(jì)與制作技術(shù)

基于村鎮(zhèn)裝配式住宅的結(jié)構(gòu)功能要求，考慮構(gòu)件的受力和連接特點(diǎn)，設(shè)計(jì)便于現(xiàn)場安裝的標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)制組合構(gòu)件。分析預(yù)制組合構(gòu)件生產(chǎn)、運(yùn)輸、吊裝過程中的受力特點(diǎn)，研究組合構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度以及穩(wěn)定性。基于以上主要性能指標(biāo)，對如何優(yōu)化裝配式構(gòu)件進(jìn)行了研究。

對于裝配式鋼結(jié)構(gòu)來說，預(yù)制件是其最基礎(chǔ)的組成部分，其結(jié)構(gòu)和連接的設(shè)計(jì)要符合其設(shè)計(jì)的需要。利用有關(guān)軟件進(jìn)行預(yù)成型零件的幾何尺寸確定，提高產(chǎn)品加工效率的同時(shí)，也可將設(shè)計(jì)模式應(yīng)用到預(yù)制裝配流水線中，大大改善產(chǎn)品的加工質(zhì)量與精度。

在混凝土澆注套管部位，采用注漿法將混凝土澆筑成直立構(gòu)件。根據(jù)工程的具體條件，預(yù)制立桿現(xiàn)澆段的連接方式主要包括“一”字型、“L”型和“T”型三種[15-17]。

其預(yù)制豎向構(gòu)件示意圖如圖1所示。

圖1 預(yù)制豎向構(gòu)件示意圖

使用預(yù)制的層合板作為預(yù)制水平構(gòu)件，與所述現(xiàn)澆混凝土交疊，從而構(gòu)成一塊完整的樓板，最后通過留存的鋼筋進(jìn)行連接[18-19]。在圖2、圖3中分別表示了預(yù)制板與下降板之間的連接點(diǎn)。

圖2 預(yù)制板連接節(jié)點(diǎn)（mm）

圖3 預(yù)制板降板處連接節(jié)點(diǎn)（mm）

4 村鎮(zhèn)裝配式住宅簡易高效施工技術(shù)

為了推進(jìn)預(yù)制裝配式建筑的普及和發(fā)展，有必要對其施工技術(shù)進(jìn)行深入了解，除了要保證其施工的質(zhì)量以外，也要考慮到經(jīng)濟(jì)效益和施工效率。裝配式住宅建筑結(jié)構(gòu)類型包括現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)、全預(yù)制剪力墻結(jié)構(gòu)和部分預(yù)制剪力墻結(jié)構(gòu)，在住宅建筑的施工過程中，必須要對建筑工程的施工質(zhì)量進(jìn)行整體把控，保證其整體的抗震能力達(dá)到規(guī)范要求，確保在日后的使用中，該建筑不會(huì)因不可抗力事件發(fā)生意外。

預(yù)制構(gòu)件的吊裝是保證構(gòu)件質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)[20]。在吊裝預(yù)制構(gòu)件之前，要考慮建筑工程的施工和現(xiàn)場車輛卸貨以及預(yù)制構(gòu)件堆放的位置，提前準(zhǔn)確確定吊裝設(shè)備的位置。在選取位置過程中，數(shù)?；彩且环N重要的分析方式。同時(shí)，檢查預(yù)制構(gòu)件的編碼、型號(hào)并及時(shí)標(biāo)明截面控制線。

在進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件的吊裝作業(yè)時(shí)，按照構(gòu)件編碼順序有序地展開作業(yè)，確保整個(gè)吊裝作業(yè)更加合理和穩(wěn)定。另外，在吊裝預(yù)制構(gòu)件時(shí)，需要對吊裝速度進(jìn)行嚴(yán)格的控制，若構(gòu)件在吊裝過程中有較大的晃動(dòng)幅度，則應(yīng)該將構(gòu)件靜置待其穩(wěn)定后再繼續(xù)開展作業(yè)，在垂直構(gòu)件的起升工作結(jié)束后，應(yīng)在其一側(cè)進(jìn)行加固，以防止其結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)[21]。針對村鎮(zhèn)區(qū)域搭設(shè)腳手架耗時(shí)長、費(fèi)用高且空間受限等問題，研發(fā)適應(yīng)不同場地條件的簡易可移動(dòng)、可靈活組裝和拆卸的施工作業(yè)平臺(tái)。針對村鎮(zhèn)裝配式住宅施工模塊化、小型化、便捷化等特點(diǎn)，研發(fā)簡易輕型的預(yù)制組合構(gòu)件起吊裝備和技術(shù)?；诖彐?zhèn)裝配式住宅體系和起吊裝備的特點(diǎn)，研發(fā)適用于現(xiàn)場作業(yè)的預(yù)制構(gòu)件高效拼裝技術(shù)。

5 村鎮(zhèn)裝配式住宅施工質(zhì)量控制技術(shù)分析

針對村鎮(zhèn)裝配式住宅現(xiàn)場施工的特點(diǎn)，在施工前，裝配式住宅需要按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)確定前期的準(zhǔn)備工作，注重裝配安裝施工的質(zhì)量控制管理，結(jié)合地質(zhì)地形、氣候環(huán)境等因素，判斷建筑強(qiáng)度、承載力、穩(wěn)定性是否達(dá)標(biāo)[22]。

在裝配式住宅施工前，需要率先確定材料供應(yīng)商。從審定經(jīng)營預(yù)期的方法入手，深入分析項(xiàng)目建設(shè)的生產(chǎn)規(guī)模、業(yè)務(wù)流程、許可標(biāo)準(zhǔn)和測試水平。依據(jù)建筑工程質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范，并結(jié)合有關(guān)零件工廠的產(chǎn)品資料，對其進(jìn)行歸類，并形成相應(yīng)的文件資料庫。按照產(chǎn)品的檢查、生產(chǎn)、運(yùn)輸、驗(yàn)收等流程進(jìn)行全面的剖析，研究加工作業(yè)計(jì)劃，明確運(yùn)輸要求。對符合強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)件進(jìn)行驗(yàn)收，做好發(fā)放工作。

裝配施工的安裝質(zhì)量控制管理包括組件驗(yàn)收操作管理、組件存儲(chǔ)計(jì)劃分析、組件安裝質(zhì)量管理和施工泄漏措施評(píng)估。

對已裝配好的部件進(jìn)行精確識(shí)別[23]，并對各部件進(jìn)行分析和檢驗(yàn)，若不能通過，則不得繼續(xù)用。若未對其進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加工，則應(yīng)評(píng)估其后續(xù)工程。在貯存組裝部件時(shí)，應(yīng)設(shè)置品種、規(guī)格、吊裝位置等的先后次序，并明確倉儲(chǔ)吊裝設(shè)備的操作區(qū)域及操作需求。

根據(jù)裝配式住宅預(yù)制施工中使用的實(shí)際插入方法，進(jìn)行堆架承載能力的計(jì)算，以判斷其弱點(diǎn)部位，并采取一定的防護(hù)措施，提高質(zhì)量控制管理水平[24]。

對于裝配式的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來說，疊合板和剪力墻是其最重要的部分，因此在設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場條件進(jìn)行有針對性的設(shè)計(jì)工作。根據(jù)現(xiàn)場情況的不同，分別設(shè)計(jì)有針對性的方案工作[25]。利用裝配板、立柱、梁的疊合作業(yè)，計(jì)算裝配板、梁疊層，并決定了下層與中間層的支撐。在支護(hù)層的平整階段，必須對其進(jìn)行上下對正的規(guī)范，并對其進(jìn)行評(píng)價(jià)[26]。裝配式板、柱、梁的疊合板在裝配時(shí)，要使疊板與工作面之間的間距保持一定的適當(dāng)間距，一般不超過40 cm，并按施工需要進(jìn)行調(diào)整[27]。在滿堂腳手架的搭設(shè)過程中，為了避免出現(xiàn)質(zhì)量安全問題和工程進(jìn)度問題，采用免腳手架可調(diào)施工支撐技術(shù)。另一方面，樓板支撐體系可調(diào)系統(tǒng)在吊裝過程中安裝在疊合板梁下方[28]。對工地的建設(shè)狀況進(jìn)行分析，并制定有效實(shí)施方案。根據(jù)堆垛的需要，分析支撐、堆疊和承載驗(yàn)算。分析整體結(jié)構(gòu)，選擇最優(yōu)的代表性構(gòu)件，并進(jìn)行初步的調(diào)試。在監(jiān)督機(jī)構(gòu)的假定判斷中，依據(jù)安裝作業(yè)程序，對組裝件進(jìn)行了測量[29]。要特別留意在進(jìn)行墻體施工時(shí)的平整程度及與墻體裂縫相關(guān)的作業(yè)，預(yù)留橫向縱向縫線，對鄰近的陽角處進(jìn)行校正，采用陽角豎向定位作為基準(zhǔn)進(jìn)行校正。

在評(píng)價(jià)和剖析安裝工程中的防滲方法時(shí)，應(yīng)留意針對密封性的防水作業(yè)方法。表面必須均勻、致密，防止起砂、剝落、蜂窩等現(xiàn)象。按嵌縫式密封件的工程施工工藝，進(jìn)行多層地基的制作與施工，以實(shí)現(xiàn)有效地施工和使用。

因此，結(jié)合建筑信息模型技術(shù)，建立能保證施工質(zhì)量同時(shí)降低綜合經(jīng)濟(jì)成本的優(yōu)化施工組織設(shè)計(jì)方案十分重要。針對村鎮(zhèn)裝配式住宅的結(jié)構(gòu)特征和施工特點(diǎn)，研究合理的施工質(zhì)量控制指標(biāo)，建立質(zhì)量控制目標(biāo)和科學(xué)的施工質(zhì)量控制流程，開發(fā)施工質(zhì)量控制技術(shù)，提出健全的質(zhì)量監(jiān)督機(jī)制和安全防護(hù)方案，保證村鎮(zhèn)裝配式住宅的施工安全和效率，提高施工質(zhì)量?；谑┕と^程中的重點(diǎn)工序，提出合理的施工驗(yàn)收時(shí)間節(jié)點(diǎn)和驗(yàn)收方案，建立符合裝配式建筑特點(diǎn)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量驗(yàn)收體系，確保實(shí)現(xiàn)預(yù)期的施工質(zhì)量，并形成村鎮(zhèn)裝配式住宅施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

6 展望

本研究旨在推進(jìn)我國農(nóng)村住房的工業(yè)化進(jìn)程，推進(jìn)農(nóng)村建筑建設(shè)、居民居住品質(zhì)、居民住房安全，以及實(shí)現(xiàn)綠色建筑、保護(hù)環(huán)境、減少能源使用的可持續(xù)發(fā)展等方面的政策。有助于培養(yǎng)裝配式結(jié)構(gòu)創(chuàng)新人才及團(tuán)隊(duì)，推動(dòng)相關(guān)領(lǐng)域研究發(fā)展以及成果轉(zhuǎn)化。項(xiàng)目提出的村鎮(zhèn)裝配式住宅基本構(gòu)件低成本制作技術(shù)，能夠提升工業(yè)化生產(chǎn)效率，降低構(gòu)件制作成本。項(xiàng)目提出的村鎮(zhèn)裝配式住宅預(yù)制組合構(gòu)件設(shè)計(jì)與制作技術(shù)，能夠保證標(biāo)準(zhǔn)化組合構(gòu)件的加工精度，降低組合構(gòu)件的制作成本，保證預(yù)制組合構(gòu)件的制作質(zhì)量。項(xiàng)目提出的村鎮(zhèn)裝配式住宅簡易高效施工技術(shù)，能夠解決村鎮(zhèn)區(qū)域搭設(shè)腳手架耗時(shí)長、費(fèi)用高且空間受限等問題，建立優(yōu)化的裝配式住宅施工標(biāo)準(zhǔn)化工藝流程。項(xiàng)目提出的村鎮(zhèn)裝配式住宅施工質(zhì)量控制技術(shù)，保證村鎮(zhèn)裝配式住宅的施工安全和效率，提高施工質(zhì)量。同時(shí)，項(xiàng)目提出的村鎮(zhèn)裝配式住宅是名副其實(shí)的綠色建筑，有利于保護(hù)環(huán)境、節(jié)約能源，其社會(huì)效益顯著。