房屋建筑裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及建造工藝分析

侯建國

【摘要】隨著社會的發(fā)展，可持續(xù)發(fā)展理念深入人心，各行業(yè)對可持續(xù)發(fā)展的重視程度也變得越來越高，特別是對建筑行業(yè)而言，裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的有效應(yīng)用，對建筑節(jié)能減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生巨大的推動作用，不僅降低了建筑施工的能耗問題，還提升了建筑施工的效率，而裝配式混凝土結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)方面是否合理，在工藝應(yīng)用方面是否規(guī)范，會對整個(gè)房屋建筑的質(zhì)量造成直接的影響，因此，本文針對房屋建筑當(dāng)中的裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和建造工藝進(jìn)行具體論述，希望能夠?qū)Υ祟惤ㄖ|(zhì)量的提升產(chǎn)生一定的推動作用。

【關(guān)鍵詞】房屋建筑;裝配式;混凝土;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);建造工藝

當(dāng)前階段，我國大部分的房屋建筑都是采用現(xiàn)澆混凝土的方式進(jìn)行建造的，但在國外，很多國家都已經(jīng)開始應(yīng)用工程預(yù)制的方式來實(shí)現(xiàn)房屋建設(shè)，這種建造工藝更加節(jié)能、環(huán)保，而且對土地空間的占用需求也相對較小，在近幾年當(dāng)中，雖然我國的建筑行業(yè)發(fā)展十分迅速，但經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速發(fā)展，使得環(huán)境問題變得越來越嚴(yán)峻，傳統(tǒng)建筑能耗高，對環(huán)境影響大，對國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的深化造成了不利的影響，因此，人們對房屋建筑方面的設(shè)計(jì)及施工提出了更高的要求，而裝配式混凝土結(jié)構(gòu)在社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及環(huán)境保護(hù)方面具有積極的作用，所以，有必要對其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及建造工藝進(jìn)行深入的研究。

1、淺析裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1裝配式混凝土框架結(jié)構(gòu)

在裝配式混凝土框架結(jié)構(gòu)當(dāng)中，主要包括預(yù)制樓板、預(yù)制梁柱、預(yù)制墻板以及預(yù)制樓梯等內(nèi)容，而框架結(jié)構(gòu)當(dāng)中的一些優(yōu)點(diǎn)在預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)當(dāng)中也較為適用，如，具有明確的傳力路徑、較高的裝配效率、較少的現(xiàn)澆作業(yè)等，按照梁柱節(jié)點(diǎn)部分的連接方式，可以將裝配式混凝土框架結(jié)構(gòu)分為剛性節(jié)點(diǎn)連接和柔性節(jié)點(diǎn)連接，而在結(jié)構(gòu)性能以及設(shè)計(jì)手法上，剛性的節(jié)點(diǎn)連接和現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)基本相同，但柔性節(jié)點(diǎn)連接具有較高的復(fù)雜性，具體需要根據(jù)節(jié)點(diǎn)性能對設(shè)計(jì)方法、結(jié)構(gòu)整體性能以及耗能機(jī)制加以確定，與現(xiàn)澆混凝土框架相比，柔性節(jié)點(diǎn)連接具有較大的區(qū)別，根據(jù)預(yù)制構(gòu)件的拆裝方式，還可以剛性節(jié)點(diǎn)連接分為三種，具體包括三維構(gòu)件、二維預(yù)制構(gòu)件以及一字型構(gòu)件[1]。

1.2裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)

在裝配式混凝土結(jié)構(gòu)當(dāng)中，剪力墻是預(yù)制構(gòu)件的一種，其連接縫主要采用濕式連接，對于鋼筋水平接縫一般會使用套筒灌漿連接，除此之外，較為常用的方式還有漿錨搭接的方式，而目前的高層建筑當(dāng)中，整體式剪力墻結(jié)構(gòu)體系的應(yīng)用較為廣泛。按照預(yù)制墻體的使用位置，可以將剪力墻結(jié)構(gòu)分為兩種，即全預(yù)制結(jié)構(gòu)以及部分預(yù)制結(jié)構(gòu)。其中全預(yù)制剪力墻預(yù)制化比率相對較高，但拼縫較多，施工難度較大，一般多用于抗震設(shè)防要求較低的多層建筑;部分預(yù)制結(jié)構(gòu)在性能方面與現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)類似，在一些較高的墻體當(dāng)中較為適用。

疊合板式剪力墻體系該體系就是全部或部分剪力墻采用疊合剪力墻，全部或部分樓板采用疊合樓板，通過可靠方式連接，并與現(xiàn)場后澆混凝土形成整體受力的混凝土結(jié)構(gòu)。而其中的疊合剪力墻是兩側(cè)混凝土板和鋼筋桁架在工廠制作成內(nèi)含空腔構(gòu)件，現(xiàn)場安裝就位后在空腔內(nèi)澆筑混凝土，形成的預(yù)制和現(xiàn)澆混凝土整體受力的混凝土墻體。此種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是施工便于項(xiàng)目的計(jì)劃與組織，能夠有效的保證項(xiàng)目的進(jìn)度優(yōu)化、質(zhì)量控制和節(jié)約成本，符合國家節(jié)能環(huán)保的產(chǎn)業(yè)政策。

相比于現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，疊合板式剪力墻在受力強(qiáng)度以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面具有很大的差異，而且主要在非抗震區(qū)域進(jìn)行使用，若在抗震區(qū)域當(dāng)中或者是抗震烈度為7度，則要求建筑高度在60m以內(nèi)，且樓層應(yīng)在18層以下。

1.3裝配式框架-剪力墻結(jié)構(gòu)

當(dāng)前階段，我國對于裝配式框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的應(yīng)用相對較少，但已經(jīng)開始對其進(jìn)行針對性的研究，為了使墻體結(jié)構(gòu)能夠具有較高的整體性，需要對建筑的底層和頂層部分使用現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)，以此來防止豎向構(gòu)件出現(xiàn)不連續(xù)的問題，而在剪力墻當(dāng)中不適合使用轉(zhuǎn)角窗，在剪力墻上進(jìn)行開洞操作時(shí)，應(yīng)該將洞的位置上下對齊，如果房屋當(dāng)中存在不規(guī)則的凹凸問題，具體連接過程中應(yīng)該對現(xiàn)澆梁板加以應(yīng)用，從而達(dá)到縮短凹凸部位長寬比的目的[2]。

2、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算

2.1模型整體計(jì)算

根據(jù)《裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》（DB11/1003-2013）第5.3條的規(guī)定，一般裝配式住宅的整體模型同現(xiàn)澆鋼筋混凝土剪力墻一樣，可采用振型分解反映譜方法進(jìn)行多遇地震下的彈性分析計(jì)算。

2.2現(xiàn)澆剪力墻計(jì)算

根據(jù)《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ1-2014）第8.1.1條要求，在對于裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)中的現(xiàn)澆剪力墻計(jì)算時(shí)，應(yīng)對水平地震作用產(chǎn)生的剪力、彎矩均乘以1.1的增大系數(shù)進(jìn)行配筋設(shè)計(jì)。

3、裝配式混凝土房屋建筑建造工藝

在進(jìn)行裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員需了解和熟悉裝配式混凝土構(gòu)件的建造工藝，這樣可以對設(shè)計(jì)工程中對構(gòu)件進(jìn)行合理的選型，優(yōu)化建筑成本，降低施工難度有很大幫助。

3.1生產(chǎn)流程

在預(yù)制構(gòu)件的相關(guān)生產(chǎn)工藝當(dāng)中，能夠?qū)?gòu)件的特點(diǎn)充分的體現(xiàn)出來，而預(yù)制構(gòu)件生成的主要工藝流程包括數(shù)控劃線操作、邊摸安放操作、鋼筋安防操作、脫模劑噴涂、振搗操作、預(yù)養(yǎng)護(hù)操作、拉毛養(yǎng)護(hù)操作、刮平抹光操作、模具清洗等等，首先，需要通過數(shù)控劃線機(jī)完成劃線操作，然后將預(yù)制構(gòu)件放置在操作臺上完成脫模劑的噴涂，便于構(gòu)件完成養(yǎng)護(hù)以后的脫模，其次，要進(jìn)行鋼筋的安放和相關(guān)零部件施工，最終進(jìn)行混凝土澆灌施工[3]。

3.2墻體鋼筋及墻體豎縫連接

墻板模殼內(nèi)設(shè)置鋼筋網(wǎng)片，其中水平向鋼筋為墻體計(jì)算水平鋼筋，豎向?yàn)榉植间摻睿组g肋部設(shè)置拉筋。預(yù)制墻板與墻體現(xiàn)澆段之間、樓層內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)預(yù)制墻板之間通過位于預(yù)制墻板端部的水平拉錨螺栓進(jìn)行轉(zhuǎn)換連接，將其墻體內(nèi)的水平鋼筋進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)連接。

3.3預(yù)埋件安裝

對于裝配式建筑而言，預(yù)埋件安裝定位具有非常重要的作用，而且在后續(xù)的混凝土澆筑和振搗施工中，要遠(yuǎn)離預(yù)埋件，避免與預(yù)埋件發(fā)生碰撞，與此同時(shí)，在溫差等因素的影響下，不管是混凝土還是預(yù)埋件都可能會出現(xiàn)熱脹冷縮的問題，甚至在部分區(qū)域出現(xiàn)裂縫，所以，要求預(yù)埋件能夠具備較強(qiáng)的承壓能力，并對混凝土產(chǎn)生有效的約束作用，以此來提升構(gòu)件的抗拉能力和抗壓能力，在完成構(gòu)件及鋼筋預(yù)埋以后即可進(jìn)行混凝土澆筑施工，且振搗過程中要與鋼筋模板保持相應(yīng)的距離。

3.4預(yù)制構(gòu)件脫膜及成品保護(hù)

在澆筑施工完成以后，需要做好模臺和預(yù)制構(gòu)件的養(yǎng)護(hù)工作，嚴(yán)格按照養(yǎng)護(hù)規(guī)定落實(shí)各項(xiàng)工作，確保其養(yǎng)護(hù)質(zhì)量能夠達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以后，即可進(jìn)行脫模操作，該項(xiàng)操作需要使用專業(yè)設(shè)備來完成，以此來減少構(gòu)件開裂問題[4]。

4、具體施工

4.1施工準(zhǔn)備

在對預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行施工時(shí)，需要將各項(xiàng)準(zhǔn)備工作做好，包括場地及設(shè)備等等，要保證預(yù)制構(gòu)件的放置位置具有較為平整的地基，且在塔吊操作范圍內(nèi)，并且要根據(jù)類型對構(gòu)件進(jìn)行存儲，確保使用的便利性。

4.2安裝調(diào)節(jié)件及連接件

預(yù)制墻板通常需要使用塔吊進(jìn)行施工，將相關(guān)部件固定好以后，需要安裝底部連接件，并根據(jù)控制線對連接件進(jìn)行安裝，完成上述工作以后，需要安裝調(diào)節(jié)件，確保調(diào)節(jié)件在垂直度以及水平度方面都能達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，其中水平度由控制線確定，而垂直度的確定則需要通過相關(guān)儀器來實(shí)現(xiàn)。

4.3彈線和定位

在安裝預(yù)制構(gòu)件時(shí)，需要結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙將軸線放出，并根據(jù)軸線確定控制線，在完成預(yù)制構(gòu)件安裝以后，需要借助控制線對其安裝質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，并通過樓層控制點(diǎn)完成預(yù)制構(gòu)件軸線的檢測。除了對軸線進(jìn)行精準(zhǔn)定位外，還需對鋼筋的位置、間距進(jìn)行偏差校正，以防止施工時(shí)上下鋼筋無法搭接等問題。

4.4標(biāo)準(zhǔn)化施工

在預(yù)制構(gòu)件施工期間，需要根據(jù)現(xiàn)場情況，將構(gòu)件施工文件做好，并對施工人員進(jìn)行積極的培訓(xùn)，確保各項(xiàng)操作的規(guī)范性，使建筑的整體質(zhì)量得到有效的保證。

結(jié)語：

綜上所述，對裝配式混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，并嚴(yán)格按照工藝要求將其應(yīng)用在房屋建筑當(dāng)中，能夠使房屋建筑的質(zhì)量及節(jié)能減排效果得到有效的提升，因此，建筑領(lǐng)域一定要對相關(guān)工作進(jìn)行不斷的強(qiáng)化，以此來推動建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]呂理元.房屋建筑裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及建造工藝分析[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2018，13（22）：1154.

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[3]高維冉，梁豪杰.房屋建筑裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與建造技術(shù)的分析[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2017，33（19）：892-892.

[4]馮國華.房屋建筑裝配式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與建造技術(shù)進(jìn)展研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2013，28（1）：39-40.