王占林 五礦二十三冶建設(shè)集團有限公司

1 前言

隨著生態(tài)文明建設(shè)的進一步推進，傳統(tǒng)現(xiàn)澆建造方式的弊端不斷顯現(xiàn)，我國建筑行業(yè)亟需找到新的發(fā)展路徑。在政策及市場的推動下，以裝配式混凝土結(jié)構(gòu)快速發(fā)展為代表的新型建筑工業(yè)化進入了新一輪的高速發(fā)展期，裝配式混凝土結(jié)構(gòu)是經(jīng)工廠生產(chǎn)構(gòu)件，再到現(xiàn)場組裝而成的，實現(xiàn)了精細化分工，有利于大幅提升生產(chǎn)效率，同時降低對人力資源的需求，具有節(jié)省工期與節(jié)能降耗等優(yōu)點。為進一步促進裝配式建筑行業(yè)的發(fā)展，加強相關(guān)技術(shù)的研究具有重要意義。本文以裝配式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)施工技術(shù)為主要研究對象展開分析。

2 裝配式建筑發(fā)展情況

隨著可持續(xù)發(fā)展理念的提出，資源耗竭、環(huán)境破壞等問題在全球備受關(guān)注。建筑業(yè)是資源消耗大戶，傳統(tǒng)的粗放施工工藝造成大量的資源浪費和環(huán)境污染，因此，我國建筑行業(yè)亟需轉(zhuǎn)向集約精細化生產(chǎn)，走綠色、生態(tài)、可持續(xù)路線。裝配式建筑的興起，促進了我國建筑行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，它不僅提高了產(chǎn)品質(zhì)量、縮短工期，而且使建筑回收成為可能。

在GB/T 51129—2017《裝配式建筑評價標準》中，裝配式建筑的定義為“由預(yù)制部品部件在工地裝配而成的建筑”。GB/T 50231—2016《裝配式混凝土建筑技術(shù)標準》中將其定義為“結(jié)構(gòu)體系、外圍護系統(tǒng)、設(shè)備與管線系統(tǒng)、內(nèi)裝系統(tǒng)的主要部分采用預(yù)制部品部件集成的建筑”。其最主要的特征是把大量的現(xiàn)場作業(yè)轉(zhuǎn)移到工廠進行，采用預(yù)制的現(xiàn)代化生產(chǎn)方式。從20世紀50年代，裝配式建筑就在新中國生根發(fā)芽，直至“十二五”期間，國家層面開始大力推動裝配式建筑的發(fā)展。2017年，國家首批認定北京等30個城市作為裝配式建筑發(fā)展示范城市和195個裝配式建筑產(chǎn)業(yè)基地。隨著各大城市的積極響應(yīng)，房地產(chǎn)開發(fā)企業(yè)、預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)企業(yè)的不斷加入，國內(nèi)裝配式建筑得以快速發(fā)展。根據(jù)目前國內(nèi)情形來看，建筑工業(yè)化主要以預(yù)制混凝土、鋼結(jié)構(gòu)的裝配式結(jié)構(gòu)為主，進入了全面發(fā)展的重要時期。據(jù)統(tǒng)計，2020年，我國新開工裝配式建筑面積達6.3億平方米，占新建建筑面積的20.5%。其中，裝配式混凝土結(jié)構(gòu)占比達到68.3%，市場占有率進一步提高，本文主要圍繞裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用展開詳細分析。

3 裝配式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)分析

目前，就裝配式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)施工技術(shù)實際應(yīng)用情況而言，其結(jié)構(gòu)構(gòu)件形式豐富，包括豎向剪力墻板、樓梯板、陽臺以及水平疊合樓板等，構(gòu)件實際施工相對簡便，嚴格按施工方案作業(yè)即可。下文主要對裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)進行分析。

3.1 預(yù)制構(gòu)件的制作

預(yù)制構(gòu)件是用預(yù)制混凝土經(jīng)鋼模具現(xiàn)場澆筑振搗密實，混凝土硬化形成的預(yù)制混凝土構(gòu)件。通常的構(gòu)件類型分為：預(yù)制混凝土保溫外墻、預(yù)制混凝土不含保溫外墻、預(yù)制柱、預(yù)制混凝土梁、預(yù)制樓梯、預(yù)制樓面板、預(yù)制陽臺板、預(yù)制陽臺掛板、預(yù)制剪力墻、預(yù)制輕質(zhì)隔墻、預(yù)制凸窗、預(yù)制PCF板等。

預(yù)制構(gòu)件又分為水平構(gòu)件和豎向構(gòu)件，豎向構(gòu)件在結(jié)構(gòu)中主要承受豎向荷載，主要為預(yù)制柱、預(yù)制梁、預(yù)制剪力墻等；水平構(gòu)件主要是三板結(jié)構(gòu)：預(yù)制墻板、預(yù)制疊合樓面板、預(yù)制樓梯等。預(yù)制構(gòu)件開模生產(chǎn)前必須先對開模的第一個產(chǎn)品進行質(zhì)量檢驗，并組織專家會審，會同建設(shè)單位、監(jiān)理單位、施工總包、構(gòu)件生產(chǎn)企業(yè)、設(shè)計單位各方進行質(zhì)量驗收并現(xiàn)場簽字確認后，方可通知構(gòu)件生產(chǎn)企業(yè)開始批量生產(chǎn)。由施工單位牽頭組織各方進行構(gòu)件質(zhì)量會審，只有檢驗合格后才能進行混凝土預(yù)制構(gòu)件的批量生產(chǎn)。

3.2 預(yù)制構(gòu)件的運輸與堆放

預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)后需從工廠運輸?shù)焦さ噩F(xiàn)場進行施工安裝，其中構(gòu)件運輸工作顯得至關(guān)重要。運輸工作主要是把構(gòu)件廠生產(chǎn)的預(yù)制構(gòu)件運輸?shù)绞┕し街付ǖ墓さ噩F(xiàn)場構(gòu)件存放架處，方便塔吊后期調(diào)運及安裝，一般每棟樓下會設(shè)置專門的構(gòu)件存放架，避免出現(xiàn)不同樓棟構(gòu)件亂放，影響后期的現(xiàn)場調(diào)運。預(yù)制構(gòu)件的堆放場地也有一些特殊要求，場地最好做過硬化處理，不能用松軟土面，構(gòu)件需墊高，防止雨水浸泡，場地排水系統(tǒng)需完善、堅實，方便構(gòu)件運輸車及吊車通行，構(gòu)件之間應(yīng)在適當位置搭設(shè)砌塊，構(gòu)件之間根據(jù)砌塊承載力的疊層數(shù)確定堆放的穩(wěn)定性。

3.3 預(yù)制構(gòu)件的安裝與連接

預(yù)制混凝土構(gòu)件與現(xiàn)場現(xiàn)澆構(gòu)件的安裝也是裝配式建筑的重要一環(huán)，安裝及現(xiàn)場的施工鏈接至關(guān)重要。一般的施工工藝是通過塔吊或吊裝機械將預(yù)制構(gòu)件吊運至指定位置，通過人工扶板到指定位置，如圖1所示，將現(xiàn)場施工預(yù)留的直立鋼筋對到預(yù)制構(gòu)件底部預(yù)留的鋼筋套筒中，保持構(gòu)件垂直穩(wěn)定后安裝固定斜撐。

圖1 預(yù)制墻安裝現(xiàn)場施工示意

設(shè)施全部安裝完成后撤去吊繩，用相同做法安裝下一塊構(gòu)件。等同一層全部構(gòu)件安裝完畢后，灌漿縫全部封堵完成后進行灌漿前的構(gòu)件質(zhì)量及灌漿孔檢查，檢查灌漿孔是否有堵住不通的情況。全部安裝及檢查完成后進行灌漿施工。預(yù)制構(gòu)件的吊裝工作需要根據(jù)不同的構(gòu)件類型及現(xiàn)場的施工條件進行，對構(gòu)件提供專業(yè)的吊裝及運輸方案，并經(jīng)現(xiàn)場技術(shù)負責(zé)人及監(jiān)理審批。

3.4 質(zhì)量驗收和維護

預(yù)制構(gòu)件的質(zhì)量驗收是構(gòu)件安裝的主要施工任務(wù)，在建筑的生命周期和技術(shù)改進中發(fā)揮著重要作用。裝配式混凝土建筑與現(xiàn)澆混凝土建筑的質(zhì)量驗收工作在驗收內(nèi)容上存在差異，裝配式建筑的質(zhì)量驗收需要準備的資料比較多，因管理嚴格，每個步驟及施工環(huán)節(jié)都需要對施工及構(gòu)件的質(zhì)量進行嚴格把控，層層過審。

4 實例分析裝配式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)施工技術(shù)要點

4.1 工程概況

此項目為住宅建筑，住宅地上建筑面積為138480m2。建筑地上層數(shù)4～6層，標準層層高均為2.8m，樓體以板式建筑形態(tài)構(gòu)成。立面設(shè)計采用了一些新中式建筑精粹符號，強調(diào)品質(zhì)感。主要戶型采取大開間短進深的結(jié)構(gòu)形式，以對稱性布局為主，戶型動靜分區(qū)明確，單體效果如圖2所示。

圖2 單體效果

本工程結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限為50年，住宅樓建筑抗震設(shè)防分類為丙類,抗震設(shè)防烈度8度（0.20g），設(shè)計地震分組為第二組,場地類別為Ⅱ類,地基基礎(chǔ)設(shè)計等級為二級。住宅樓采用預(yù)制裝配混凝土技術(shù)體系；建筑設(shè)計采用戶型標準化、廚衛(wèi)模塊化、建筑裝修一體化設(shè)計，所有住宅均采用全裝修。主樓均采用裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)，地上各層采用預(yù)制豎向構(gòu)件和水平構(gòu)件，包括預(yù)制剪力墻內(nèi)外墻板、疊合板、預(yù)制空調(diào)板、預(yù)制樓梯等。

4.2 預(yù)制率、裝配率

裝配式空心板疊合剪力墻結(jié)構(gòu)是全部或部分豎向抗側(cè)力構(gòu)件，采用預(yù)制混凝土空心墻板、墻板孔內(nèi)現(xiàn)場后澆混凝土成為疊合剪力墻的結(jié)構(gòu)，其設(shè)計依據(jù)為現(xiàn)行的國家標準GB/T 51231—2016《裝配式混凝土建筑技術(shù)標準》及相關(guān)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程。項目36棟住宅樓地上首層～頂層均為裝配式空心板疊合剪力墻結(jié)構(gòu)體系，共有三種單元形式，根據(jù)地方預(yù)制率、裝配率計算規(guī)則進行計算，各樓的預(yù)制率、裝配率見表1。

表1 本項目裝配式建筑指標匯總

4.3 裝配式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)施工技術(shù)要點

4.3.1 構(gòu)件生產(chǎn)

（1）工業(yè)化生產(chǎn)：空心板疊合墻體系由于構(gòu)件標準化程度高，從模具組裝、鋼筋綁扎及埋件安裝固定、混凝土成型、混凝土養(yǎng)護、構(gòu)件脫模起吊、質(zhì)量檢驗、構(gòu)件標識以及存儲和運輸?shù)榷家研纬沙墒斓逆湕l。并且，現(xiàn)有生產(chǎn)線已投入使用自動智能鋼筋焊接機器人、混凝土輸料系統(tǒng)等自動化生產(chǎn)設(shè)備，生產(chǎn)好的成品構(gòu)件也可通過預(yù)埋芯片及二維碼作為標識。日后，可根據(jù)空心板疊合墻體系的特點及項目實際情況，大批量投入使用成型鋼筋，便于操作，節(jié)約材料，更進一步為構(gòu)件生產(chǎn)提質(zhì)增效。

（2）信息化生產(chǎn)：空心板疊合墻體系由于企業(yè)自身具備一定程度的全過程一體化建造的優(yōu)勢，已完成了標準化部品部件庫并搭建了適用于自身的BIM應(yīng)用平臺，對生產(chǎn)環(huán)節(jié)的進度、質(zhì)量、物流、庫存及成本等進行直觀管控，減少人工失誤造成的質(zhì)量和進度的影響。并且，可與施工方共享平臺進行聯(lián)動。有效避免出現(xiàn)構(gòu)件供應(yīng)不及時影響工期，或構(gòu)件供應(yīng)過早造成場內(nèi)堆積的情況。日后，可進一步完善生產(chǎn)環(huán)節(jié)與前端設(shè)計、后端施工的銜接，前至方案設(shè)計的構(gòu)件選型，后至施工吊裝安裝，使信息化管理統(tǒng)籌協(xié)調(diào)于項目全生命周期，提升裝配式建筑的高質(zhì)高效的技術(shù)優(yōu)勢。

4.3.2 現(xiàn)場安裝

（1）預(yù)制空心板剪力墻吊裝：本工程空心板疊合墻中的豎孔在工廠中預(yù)制為貫通或非貫通兩種形式，形狀可為方孔、矩形孔或長橢圓孔，且相鄰豎孔之間需設(shè)置縱肋。墻體內(nèi)布置受力雙層鋼筋網(wǎng)片，并以拉筋拉結(jié)。非邊緣構(gòu)件空心墻板構(gòu)造示意如圖3所示，一字形預(yù)制構(gòu)造邊緣構(gòu)件空心墻板構(gòu)造如圖4所示。預(yù)制空心板剪力墻結(jié)構(gòu)的孔洞率約為33%～35%，構(gòu)件每延米自重約為1t左右，相對較輕的自重使預(yù)制構(gòu)件有了在塔吊吊裝范圍以內(nèi)尺寸加大的可能，提高了吊裝效率，結(jié)合前文所述現(xiàn)場復(fù)雜節(jié)點濕作業(yè)減少，可加快施工進度?？紤]到需要避免工人踩踏樓板時對豎向構(gòu)件的擾動，工期可縮短至5天一層。

圖3 非邊緣構(gòu)件空心墻板構(gòu)造示意

圖4 一字形預(yù)制構(gòu)造邊緣構(gòu)件空心墻板構(gòu)造示意

（2）構(gòu)件連接：①空心板疊合墻豎向連接構(gòu)造，如圖5是通過直鋼筋或U形短鋼筋，將其后插于剪力墻豎孔內(nèi)實現(xiàn)上下層的豎向連接。連接鋼筋的直徑不小于豎向分布鋼筋的直徑，間距不大于豎向分布鋼筋的間距，搭接長度不小于1.2LaE，邊緣構(gòu)件的豎向鋼筋搭接長度不小于1.6LaE。設(shè)計時由于豎向鋼筋的錯位搭接，可取不小于1.1倍的墻體豎向鋼筋實配面積配置連接鋼筋。②水平連接構(gòu)造措施，連接段可采用接縫寬度不小于100mm的后澆豎向接縫或密拼連接，本項目中采用了接縫連接形式，如圖6所示。空心墻板內(nèi)后插環(huán)形水平連接鋼筋，其直徑不小于空心墻板水平分布鋼筋直徑，間距不大于水平分布鋼筋間距，不包括加密區(qū)水平分布筋的間距。連接鋼筋伸入預(yù)制段和現(xiàn)澆段的搭接長度均不小于LaE。

圖5 空心板疊合墻豎向連接示意

圖6 空心板疊合墻水平連接（密拼）示意

5 結(jié)語

綜上所述，綠色發(fā)展是世界發(fā)展的潮流和趨勢，建筑工業(yè)化是建筑綠色生態(tài)化的必由之路，裝配式建筑具有節(jié)能環(huán)保、成本節(jié)約等諸多優(yōu)勢，還可縮短施工工期，促進建筑企業(yè)經(jīng)濟效益提升。裝配式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)在國內(nèi)已經(jīng)實現(xiàn)較大范圍推廣，為有效提升建筑工程質(zhì)量與品質(zhì)，需嚴格控制生產(chǎn)與安裝各道工序，充分發(fā)揮裝配式建筑應(yīng)有的優(yōu)勢，促進建筑行業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展。