譚文娟

（山西應(yīng)用科技學(xué)院，山西 太原 030000）

0 引言

裝配式建筑是指通過預(yù)先生產(chǎn)制作施工所需的構(gòu)件，然后運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)組裝為完整的建筑。提前生產(chǎn)預(yù)制構(gòu)件能夠有效地減少施工現(xiàn)場(chǎng)的材料浪費(fèi)，全方位地提高產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量[1]?，F(xiàn)階段，我國在裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件施工技術(shù)方面的研究仍然存在發(fā)展空間，主要體現(xiàn)在預(yù)制構(gòu)件連接的互操作性較低，施工質(zhì)量沒有達(dá)到預(yù)期效果[2]。因此，本文結(jié)合實(shí)際工程案例，在傳統(tǒng)預(yù)制構(gòu)件施工技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)預(yù)制構(gòu)件施工技術(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，取得了較好的應(yīng)用效果。

1 工程概況

某裝配式建筑工程項(xiàng)目所在建設(shè)地區(qū)為當(dāng)?shù)氐闹行膮^(qū)域，周圍包括公園、商場(chǎng)等商業(yè)配套場(chǎng)所。項(xiàng)目占地面積約為7.5萬m2，整個(gè)工程包括2棟12層住宅樓、5棟15層住宅樓與4棟26層住宅樓，工程規(guī)模較龐大。該項(xiàng)目結(jié)構(gòu)布局相對(duì)統(tǒng)一，平面規(guī)劃簡單，整個(gè)工程采用工業(yè)化的建造模式。該建筑工程施工設(shè)計(jì)方案中，含有預(yù)制構(gòu)件25400塊，混凝土預(yù)制率均在50%以上。為了更好地開展預(yù)制構(gòu)件施工技術(shù)的研究，該工程隨機(jī)選取建筑工程中的3號(hào)樓，該樓總共26層，層高為3m，抗震承載力為426.5MPa，抗壓能力為485.2MPa。首先，將其中標(biāo)準(zhǔn)層戶型的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了拆分處理，獲取各個(gè)預(yù)制構(gòu)件對(duì)應(yīng)的種類與數(shù)量，如表1所示。

從表1可知，隨機(jī)選取該項(xiàng)目中3號(hào)樓的預(yù)制構(gòu)件種類與對(duì)應(yīng)數(shù)量，將建筑墻體與梁的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行拆分，獲取構(gòu)造邊緣構(gòu)件的連接方式，為后續(xù)預(yù)制構(gòu)件施工提供保障。

表1 案例工程所需預(yù)制構(gòu)件種類

2 預(yù)制構(gòu)件的設(shè)計(jì)與制作

首先，根據(jù)該裝配式建筑工程的施工要求與建設(shè)特征，設(shè)計(jì)并生產(chǎn)與工程施工相符的預(yù)制構(gòu)件。本次采用PC構(gòu)件，具有低成本、高效率的優(yōu)勢(shì)。通過批量生產(chǎn)的方式，結(jié)合環(huán)形平模傳送的原理，設(shè)計(jì)預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)線，其中，包括PC預(yù)制構(gòu)件的模板安裝、預(yù)制構(gòu)件養(yǎng)護(hù)修復(fù)等工序。

采用形狀規(guī)則的PC預(yù)制構(gòu)件，設(shè)定構(gòu)件的幾何尺寸，提高預(yù)制構(gòu)件的規(guī)整性。在預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)中，以裝配式建筑的疊合板、預(yù)制外墻板、預(yù)制內(nèi)墻板為主，以施工安裝高效低能耗為設(shè)計(jì)核心，進(jìn)行全方位、全過程的設(shè)計(jì)生產(chǎn)[3-5]。針對(duì)異形預(yù)制構(gòu)件來說，首先，確定異形預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)線，調(diào)整構(gòu)件的尺寸，根據(jù)異形預(yù)制構(gòu)件的數(shù)量要求，采用柔性平模流水線的生產(chǎn)方式，生產(chǎn)建筑中陽臺(tái)、樓梯等異形預(yù)制構(gòu)件。

在生產(chǎn)線投入使用前，首先制作預(yù)制構(gòu)件對(duì)應(yīng)的模具，該工程采用鋼板進(jìn)行制作，除了能夠滿足預(yù)制構(gòu)件形狀、尺寸的要求以外，還應(yīng)當(dāng)符合預(yù)制構(gòu)件施工安裝的精度需求。需要注意的是，在模具底模與邊模連接的位置，應(yīng)當(dāng)做到精細(xì)穩(wěn)固。按照該裝配式建筑工程一體化施工的需求，對(duì)預(yù)制構(gòu)件規(guī)格、型號(hào)以及數(shù)量進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)合格后方可投入工程施工。該建筑工程預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)與生產(chǎn)流程如圖1所示。

圖1 預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)生產(chǎn)流程

從圖1可知，整體流程進(jìn)行規(guī)范化與標(biāo)準(zhǔn)化管理，為后續(xù)預(yù)制構(gòu)件施工提供良好的保障。

3 預(yù)制構(gòu)件施工技術(shù)優(yōu)化應(yīng)用

3.1 預(yù)制構(gòu)件施工參數(shù)設(shè)置

在預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)生產(chǎn)完成后，需對(duì)預(yù)制構(gòu)件的施工參數(shù)進(jìn)行計(jì)算與設(shè)置，為后續(xù)的吊裝施工提供數(shù)據(jù)支持。首先，在吊裝施工前，相關(guān)施工人員應(yīng)全面地掌握該裝配式建筑工程設(shè)計(jì)圖紙與規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的施工作業(yè)指導(dǎo)書的內(nèi)容，對(duì)項(xiàng)目施工圖紙進(jìn)行綜合會(huì)審。然后設(shè)定預(yù)制構(gòu)件表層的控制線與軸線，對(duì)裝配式建筑剪力墻基層的插筋進(jìn)行校正處理，并清理剪力墻基層插筋表面的雜質(zhì)，提高吊裝施工的精度與效率。預(yù)制構(gòu)件吊裝施工的前期準(zhǔn)備工作結(jié)束后，采用纜索吊裝設(shè)備，對(duì)預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行吊裝施工。

該工程在選取纜索吊裝設(shè)備時(shí)，綜合考慮其結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性能是否良好，與普通吊裝設(shè)備相比，是否具有較強(qiáng)的柔性特征。纜索吊裝設(shè)備在運(yùn)行中，由于預(yù)制構(gòu)件自身具有一定的重量，會(huì)對(duì)纜索吊裝設(shè)備產(chǎn)生拉力作用，一旦拉力作用超出纜索吊裝設(shè)備的最大允許應(yīng)力范圍，會(huì)導(dǎo)致吊裝存在安全隱患，嚴(yán)重時(shí)，可能引發(fā)預(yù)制構(gòu)件吊裝事故?；诖耍擁?xiàng)目首先對(duì)吊裝設(shè)備相關(guān)的動(dòng)力參數(shù)進(jìn)行了全面的計(jì)算，獲取設(shè)備中主索能夠承受的最大載荷重力與最大牽引力，主索最大荷載重力的計(jì)算公式為：

式中：Ta——吊裝主索最大荷載重力；

φ——吊裝主索起重過程中，受到不確定因素影響產(chǎn)生的彈性模量；

ma——吊裝主索的最大吊重；

w——吊裝主索起重過程中，受到預(yù)制構(gòu)件壓力影響，產(chǎn)生的抗拉強(qiáng)度；

t——吊裝主索橫斷面面積；

l——吊裝主索運(yùn)行時(shí)使用鋼絲的直徑。

吊裝主索最大牽引力的計(jì)算公式為：

式中：ua——在正常運(yùn)行情況下，吊裝主索最大牽引力；

α——吊裝主索與預(yù)制構(gòu)件吊點(diǎn)在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的夾角；

d——吊裝主索吊裝移動(dòng)的最大跨度；

q——吊裝主索起吊的垂度系數(shù)；

e——吊裝主索牽引力變化系數(shù)。

通過計(jì)算，獲取吊裝主索的最大荷載重力與最大牽引力，根據(jù)吊裝設(shè)備動(dòng)力參數(shù)，結(jié)合起重機(jī)的輔助作用，完成預(yù)制構(gòu)件的吊裝。

3.2 預(yù)制構(gòu)件的吊裝施工

預(yù)制構(gòu)件吊裝動(dòng)力參數(shù)計(jì)算完畢后，設(shè)計(jì)預(yù)制構(gòu)件的吊裝流程。首先，使用型號(hào)為MLT264-3D的吊裝機(jī)，有秩序地將建筑施工所需的構(gòu)件運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)。在施工前，根據(jù)構(gòu)件的型號(hào)、安裝順序，分類處理構(gòu)件；分區(qū)域存放預(yù)制構(gòu)件，提高后續(xù)施工的效率。在存放過程中要注意不能超出纜索吊裝設(shè)備的吊裝范圍，避免造成二次運(yùn)輸，不僅增加施工成本，還對(duì)預(yù)制構(gòu)件結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性能具有破壞性的影響。該項(xiàng)目設(shè)計(jì)的預(yù)制構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)施工吊裝流程如圖2所示。

圖2 預(yù)制構(gòu)件吊裝流程

從圖2可知，根據(jù)預(yù)制構(gòu)件的存放位置，調(diào)整塔式吊裝機(jī)的起吊方向；根據(jù)上述設(shè)定的預(yù)制構(gòu)件表層控制線與軸線，找出預(yù)制構(gòu)件起吊的縱軸，采用交叉綁扎的方式，綁扎吊裝機(jī)掛鉤與預(yù)制構(gòu)件的吊點(diǎn)，通過固定手段，將捆綁的掛鉤與吊點(diǎn)進(jìn)行固定處理，避免吊裝過程中捆綁部位出現(xiàn)松動(dòng)情況，提高吊裝的安全性。

上述操作完畢后，啟動(dòng)塔式吊裝機(jī)，控制吊裝過程中的速度變化，實(shí)時(shí)記錄預(yù)制構(gòu)件的吊裝情況，一旦預(yù)制構(gòu)件吊裝出現(xiàn)異常，立即停止吊裝。吊裝完畢后，在建筑結(jié)構(gòu)指定位置處鋪設(shè)鋼底模板，采用7mm鋼板覆蓋作業(yè)，將鋼筋籠骨架布設(shè)在預(yù)埋件安裝位置，控制鋼筋籠骨架布設(shè)的間距。根據(jù)施工要求，安裝該裝配式建筑工程的預(yù)埋件，控制預(yù)埋件安裝的力度與垂直情況，并檢查預(yù)埋件的質(zhì)量。調(diào)配混凝土的配比，將調(diào)配好的混凝土進(jìn)行澆筑施工，保證預(yù)制構(gòu)件施工表面的平整度。澆筑施工后，在預(yù)制構(gòu)件外部套上塑料袋，對(duì)施工結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面的養(yǎng)護(hù)，完成建筑工程預(yù)制構(gòu)件施工。

3.3 應(yīng)用效果分析

預(yù)制構(gòu)件施工方法與流程設(shè)計(jì)結(jié)束后，對(duì)施工效果進(jìn)行分析，判斷該項(xiàng)目設(shè)計(jì)的預(yù)制構(gòu)件施工技術(shù)的可行性與應(yīng)用效果。以該裝配式建筑工程的預(yù)制外墻為分析目標(biāo)，預(yù)制外墻施工所需的預(yù)制構(gòu)件數(shù)量為6個(gè)，分別對(duì)預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行標(biāo)號(hào)處理，標(biāo)記為NTL-01、NTL-02、NTL-03、NTL-04、NTL-05、NTL-06，各個(gè)預(yù)制構(gòu) 件 的 重 量 分 別 為750kg、1200kg、1350kg、1500kg、1750kg、2000kg，預(yù)制構(gòu)件的高度分別為3.0m、3.5m、4.0m、4.5m、5.0m、5.5m。吊裝設(shè)備的垂度為19.5m，吊裝起重的安全系數(shù)為1.4，根據(jù)公式（1）、（2），分別獲取纜索吊裝設(shè)備的吊裝動(dòng)力參數(shù)，其中，纜索吊裝設(shè)備的最大載荷重力為800kN，最大牽引力為850kN，設(shè)備的最大吊重為600kN。在此基礎(chǔ)上，分別設(shè)定預(yù)制構(gòu)件纜索吊裝設(shè)備的參數(shù)，如表2所示。

表2 預(yù)制構(gòu)件纜索吊裝設(shè)備參數(shù)設(shè)置

按照上述的施工流程，在充分保證預(yù)制構(gòu)件施工安裝質(zhì)量的情況下，對(duì)各個(gè)預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行吊裝施工。結(jié)合MATLAB分析軟件與有限元分析模型的原理，對(duì)建筑工程預(yù)制構(gòu)件施工質(zhì)量進(jìn)行綜合分析，測(cè)定預(yù)制建筑外墻結(jié)構(gòu)的抗震承載力與抗壓能力，進(jìn)而判斷該項(xiàng)目設(shè)計(jì)的預(yù)制構(gòu)件施工技術(shù)的效果，施工效果如表3所示。

表3 預(yù)制構(gòu)件施工效果（單位：MPa）

由表3的測(cè)量結(jié)果可知，在應(yīng)用該工程設(shè)計(jì)的預(yù)制構(gòu)件施工技術(shù)后，該裝配式建筑工程各個(gè)預(yù)制構(gòu)件結(jié)構(gòu)的抗震承載力均在502.4MPa以上，抗壓能力均在543.6MPa以上，較建筑工程結(jié)構(gòu)原始的抗震承載力與抗壓能力相比，均有了顯著提高，該施工技術(shù)具有較高的可行性。

4 結(jié)束語

綜上所述，為了改善傳統(tǒng)裝配式建筑工程施工效率較低、施工質(zhì)量無法達(dá)到預(yù)期質(zhì)量要求的問題，本文以某裝配式建筑工程為研究對(duì)象，提出了一種新的預(yù)制構(gòu)件施工技術(shù)，有效地提升了建筑工程預(yù)制構(gòu)件施工的質(zhì)量與效率，提高了建筑結(jié)構(gòu)的抗震承載力與抗壓能力，簡化了施工流程，在一定程度上縮短了施工現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制構(gòu)件吊裝與安裝施工的工期，對(duì)同類裝配式建筑工程具有借鑒意義。