房屋建筑裝配式混凝土結構的深化設計及關鍵施工技術分析

曹 磊 王 盛 王生彥 王鵬飛 馬玉泉 李景林

（中建七局安裝工程有限公司，河南 鄭州 450000）

0 引言

在城市空間限制下，應用裝配式房屋建筑結構能夠有效提升現場工程的施工效率，也能夠減少對周邊產生環境污染問題。為了保證裝配式房屋建筑工程施工質量，需要科學組織施工，正確運用施工技術，尤其是關鍵技術應用的規范性?；诖?，本文結合實際工程案例，分析裝配式混凝土結構的深化設計，對裝配式房屋建筑建設中應用的施工技術進行分析，總結經驗，對類似房屋建筑工程施工質量的提升提供借鑒。

1 工程概況

某房屋建筑工程為典型的裝配式混凝土結構，包括地上19層和地下3層，以裝配式框架和剪力墻結構為主，6層以下為現澆混凝土，6層為轉換層，7層及以上主要應用裝配式施工工藝。該工程總建筑面積約44036m2，總高度為78.65m，主要用作辦公大樓?；诠こ痰慕ㄔO要求，建筑物的北面與南面陽臺板主要以奇偶層的形式凹凸錯開，立面則主要選擇玻璃幕墻。

為保證裝配式混凝土結構的施工效果，該工程在實際施工中應用的預制構件種類較多，不僅對于施工工藝技術的應用水平要求較高，在現場進行各專業調度的過程中也容易產生矛盾[1]。例如，在預制構件數量較多、構件起吊高度和重量均比較大的情況下，進行構件吊裝施工的風險也比較高。

2 預制構件的深化設計

預制構件的應用是裝配式建筑結構施工的主要特點之一，為保證預制構件在現場的施工效果，需要在設計階段確保預制構件的尺寸以及體積、重量大小符合相關施工內容的標準要求[2]。

基于此，該工程重點針對實際施工中應用的預制梁以及預制疊合樓板等構件進行計算。

對于預制梁的計算，該工程在嚴格遵循混凝土結構現行設計標準規范要求的前提下，以預制疊合梁為主要類型，首先應用以下公式對預制疊合梁的承載力進行計算：

式中：

Acl——預制疊合梁界面后澆混凝土疊合層的截面面積；

fc——預制構件混凝土軸心抗壓強度的設計值；

fy——垂直穿過結合面鋼筋的抗拉強度設計值；

Ak——每一鍵槽根部截面面積的總和；

Asd——垂直穿過結合面全部鋼筋的截面面積。

在基于相應的標準要求選擇合適的預制疊合梁后，設計疊合梁的對接結構形式（見圖1所示）。

圖1 預制疊合梁的對接結構

對于預制疊合樓板的深化設計，考慮工程的實際建設要求，需要著重進行常規預制疊合樓板以及無支撐預制疊合樓板的設計。

（1）對于常規預制疊合樓板的設計，以單向板或雙向板為主，在預制板應用分離式接縫以及長邊與短邊比值超過3的四邊支承板的情況下，按照單向板進行設計；對于長寬比不超過3的四邊支承疊合板按照雙向板進行設計。在考慮預制板和現澆板連接強度要求的情況下，要求設計的疊合板兩部分在工作中能夠保證協同性[3]。因而該工程選擇設置鋼筋桁架的方式，結合構造鋼筋的要求來對鋼筋直徑和保護層進行設計。

（2）對于無支撐預制疊合樓板的設計，將新的疊合樓板設置為厚度75mm，跨度1830mm的15KT72板，以三跨的方向次梁為主，通過對深化后的預制疊合板承載力和抗裂情況的驗算，結合表1中的相應參數，可以計算得到無支撐預制疊合樓板的荷載力大小。

表1 構件尺寸與材料性能參數情況

以預制板自重產生剪力大小和預制板自重產生彎矩為例，對于這類荷載內力情況的計算，應基于以下公式：

式中：

gk——預制疊合板等效自重；

B——預制板寬度。

將相應數值帶入到以上公式中，可以得到預制板自重產生剪力大小為0.765kN，自重產生彎矩大小為0.293kN·m。

在完成荷載內力、荷載組合以及承載力驗算等步驟之后，就可以確定應用的無支撐疊合樓板符合工程項目的建設要求。

3 裝配式混凝土結構關鍵施工技術的應用

結合工程的實際施工情況，探討裝配式混凝土結構中應用的關鍵施工技術，以此來發揮施工技術的作用價值，提升工程建設的質量效果。

3.1 預制構件的施工準備

3.1.1 現場準備

在現場準備工作方面，需要對工程施工應用的混凝土進行硬化處理，保證現場的施工道路、排水溝等方面的情況符合后續的構件安裝環境條件[4]。同時也需要明確裝配置預制構件施工技術小組的人員安排和責任分配情況，逐級做好技術交底和溝通工作。對于裝配式混凝土建筑結構的施工，在明確應用的各類預制構件能夠符合相應的標準之后，進行預制構件的安裝施工。

3.1.2 施工測量

對于預制構件的安裝施工，需要在進行各層軸線的放樣之前，對施工現場的平面控制點位置進行復核，然后應用全站儀來達到軸線放樣的要求。在確保復核的結果符合相應的規范要求之后，可以沿建筑物四周布置水平控制網點；在結合平面軸線確定構件位置進行放樣之后，可以基于環向布置的水平控制網點來確定構件的標高。

3.2 預制件的安裝施工

3.2.1 預制柱安裝

在預制件的安裝施工方面，首先進行預制柱的安裝。以確保預制柱定位準確性為主要目的，需要固定好柱頂的預留鋼筋。該工程中選擇的柱頂預留鋼筋長度為1m，主要以定位套筒和定位鐵板的方式來達到固定預留鋼筋的目的，按照引點放線、放格網箍、放定位套筒、復核鋼筋位置以及固定定位鐵板的順序進行固定。在吊裝預制梁板之后，需要從柱底樓面放線孔引線到柱頂樓面的位置，再確定各柱的參照邊線。

對于預制柱的吊運，該工程考慮以往常見的預制柱翻身方法存在的局限性，選擇通過放置兩處木枋的方式，讓預制柱在站立前能夠讓底部與兩處木枋接觸，以此來達到消除預制柱翻身過程中存在的晃動情況。在實際施工時，在木枋上鋪一層厚的橡膠墊，以此來加強對柱底混凝土的保護。

對于預制柱垂直度的調整，該工程以設計可伸縮調節的鋼管斜支撐的方式來確保預制柱垂直度的精確性和穩定性。鋼管斜支撐主要由可以單獨拆除的兩端螺桿加底座以及中間鋼管組成。當工程中應用的預制柱高度較高時，可以在地面提前將螺桿和底座鎖在預制柱上，在完成吊裝作業后再將其與其余部分連接起來。這樣能夠有效節約吊裝時間。

預制柱斜支撐（設計參數見表2所示）可以直接在預制柱上預留套筒，在安裝鋼管斜支撐之后再將螺栓與預制柱和樓板固定。在這一過程中，確保各部分材料的尺寸和規格大小，對保證混凝土澆筑的質量具有重要作用。

表2 預制柱斜支撐設計參數

對于預制柱的套筒灌漿，應按照柱底封模、拌制砂漿和材料檢測、注漿、出漿口塞橡膠塞、排氣孔出漿確認的步驟進行施工。該工程嘗試應用了一種新的柱底封模形式，在應用座漿料封模后，沿著柱底裝角鐵封模并固定，讓角鐵內側粘貼的橡皮膠能夠緊貼地面和柱邊，用螺栓將相鄰的角鐵固定。這樣既能夠發揮以往的座漿料封模和木模板封模方法的優勢，也能夠保證良好的灌漿效果。

3.2.2 預制疊合板安裝

在預制疊合板的安裝部分，該工程主要遵循搭設支撐架、確認預制方向和編號、起吊安裝、確認梁上位置和板片接縫間隙、松鉤起鉤、板片接縫塞泡沫填充砂漿的順序進行施工。

在安裝預制疊合板的過程中，需要應用8mm的泡棉條，在完成吊裝作業后對疊合板的接縫位置進行填塞，然后應用高強砂漿進行填充。在完成疊合板的安裝之后，需要將附加鋼筋按照相應的設計圖紙放置之后，做好水電管線的埋設，在最后環節對混凝土進行澆筑。

3.2.3 預制樓梯的安裝施工

在裝配式混凝土結構施工中，還需要考慮預制樓梯對于工程項目的施工影響。對于預制樓梯的安裝施工，需要按照測量放線、構件進場檢查、支架搭設與安裝、固定支架以及架設安全欄桿的順序開展工作。在確定施工現場三維空間方向的設計值大小之后，確保復核控制線結果的準確性?？紤]到預制樓梯的體積較大，對其進行吊裝施工，需要應用型鋼制造的扁擔梁來作為吊裝的輔助工具，避免受力不均影響預制樓梯的吊運穩定性。

在整個吊運過程中，應保證上下高差相符，讓樓梯頂面與地面處于平行的狀態，在完成樓梯測量復核之后，調節支撐立桿并固定接頭，在完成螺栓連接之后，就可以進行混凝土的澆筑封裝作業。

在完成預制樓梯的安裝之后，還應以加設臨時欄桿的方式，確保樓梯的質量能夠達到相應的安全防護標準。在整個施工安裝的過程中，應將樓梯邊線的誤差控制在3mm以內，按照吊垂線進行施工。

3.2.4 預制安裝施工的注意事項

在進行房屋建筑混凝土結構的施工時，應重點關注以下問題：

（1）對于預制構件類型和施工吊裝方式的選擇，應著重考慮建造成本對于工程經濟效益的影響，結合當前我國裝配式建筑施工建設的經驗，盡可能選擇經濟性的構件產品。

（2）在進行裝配式施工中還應考慮工程整體的環境效益。著重從資源節約、能源節約、垃圾減排等方面來提升工程項目的綜合質量效果。

3.3 自平衡吊架鋼絲繩受力驗算

考慮應用自平衡吊架來讓吊架的各個部件之間能夠實現協同工作。為確保自平衡吊架的應用效果，需要結合自平衡架的材料和材質進行受力驗算?；谝韵鹿?，可以計算得到鋼絲繩這一自平衡架最為薄弱部位的破斷拉力大?。?/p>

式中：

KI——鋼絲繩的最小破斷拉力系數，在實際驗算中取值0.356；

D——鋼絲繩的公稱直徑，mm；

R0——鋼絲繩的公稱抗拉強度，MPa，在實際驗算中取值1770MPa。

對于鋼絲繩容許拉力的計算，主要應用以下公式：

式中：

α——折減系數；

k——安全系數。

將相應的計算數值帶入到以上公式中，可以得到平均每個吊點的承受力大小，在將承受力大小與鋼絲繩的容許壓力大小進行比較之后，可以確定應用的自平衡吊架是否符合實際的吊裝作業需求。

4 結束語

綜上所述，應用裝配式混凝土結構的關鍵施工技術，應以房屋建筑工程的實際情況和建設要求為前提，以保障工程建設的質量效果為主要目標。結合裝配式房屋建筑的建設經驗，深化設計以及預制構件的安裝施工技術對房屋建筑混凝土結構的穩定性和工程整體的質量會產生重要的影響。在實際施工中需要嚴格遵循相應的技術應用規范，基于現場情況來實現對各類施工內容的有效安排。