裝配式建筑預制構件施工技術的優化應用

譚文娟

（山西應用科技學院，山西 太原 030000）

0 引言

裝配式建筑是指通過預先生產制作施工所需的構件，然后運輸至施工現場組裝為完整的建筑。提前生產預制構件能夠有效地減少施工現場的材料浪費，全方位地提高產品的生產質量[1]。現階段，我國在裝配式建筑預制構件施工技術方面的研究仍然存在發展空間，主要體現在預制構件連接的互操作性較低，施工質量沒有達到預期效果[2]。因此，本文結合實際工程案例，在傳統預制構件施工技術的基礎上，對預制構件施工技術進行了優化設計，取得了較好的應用效果。

1 工程概況

某裝配式建筑工程項目所在建設地區為當地的中心區域，周圍包括公園、商場等商業配套場所。項目占地面積約為7.5萬m2，整個工程包括2棟12層住宅樓、5棟15層住宅樓與4棟26層住宅樓，工程規模較龐大。該項目結構布局相對統一，平面規劃簡單，整個工程采用工業化的建造模式。該建筑工程施工設計方案中，含有預制構件25400塊，混凝土預制率均在50%以上。為了更好地開展預制構件施工技術的研究，該工程隨機選取建筑工程中的3號樓，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，將其中標準層戶型的設計方案進行了拆分處理，獲取各個預制構件對應的種類與數量，如表1所示。

從表1可知，隨機選取該項目中3號樓的預制構件種類與對應數量，將建筑墻體與梁的設計方案進行拆分，獲取構造邊緣構件的連接方式，為后續預制構件施工提供保障。

表1 案例工程所需預制構件種類

2 預制構件的設計與制作

首先，根據該裝配式建筑工程的施工要求與建設特征，設計并生產與工程施工相符的預制構件。本次采用PC構件，具有低成本、高效率的優勢。通過批量生產的方式，結合環形平模傳送的原理，設計預制構件生產線，其中，包括PC預制構件的模板安裝、預制構件養護修復等工序。

采用形狀規則的PC預制構件，設定構件的幾何尺寸，提高預制構件的規整性。在預制構件設計中，以裝配式建筑的疊合板、預制外墻板、預制內墻板為主，以施工安裝高效低能耗為設計核心，進行全方位、全過程的設計生產[3-5]。針對異形預制構件來說，首先，確定異形預制構件的生產線，調整構件的尺寸，根據異形預制構件的數量要求，采用柔性平模流水線的生產方式，生產建筑中陽臺、樓梯等異形預制構件。

在生產線投入使用前，首先制作預制構件對應的模具，該工程采用鋼板進行制作，除了能夠滿足預制構件形狀、尺寸的要求以外，還應當符合預制構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，應當做到精細穩固。按照該裝配式建筑工程一體化施工的需求，對預制構件規格、型號以及數量進行檢驗，檢驗合格后方可投入工程施工。該建筑工程預制構件設計與生產流程如圖1所示。

圖1 預制構件設計生產流程

從圖1可知，整體流程進行規范化與標準化管理，為后續預制構件施工提供良好的保障。

3 預制構件施工技術優化應用

3.1 預制構件施工參數設置

在預制構件設計生產完成后，需對預制構件的施工參數進行計算與設置，為后續的吊裝施工提供數據支持。首先，在吊裝施工前，相關施工人員應全面地掌握該裝配式建筑工程設計圖紙與規范標準的施工作業指導書的內容，對項目施工圖紙進行綜合會審。然后設定預制構件表層的控制線與軸線，對裝配式建筑剪力墻基層的插筋進行校正處理，并清理剪力墻基層插筋表面的雜質，提高吊裝施工的精度與效率。預制構件吊裝施工的前期準備工作結束后，采用纜索吊裝設備，對預制構件進行吊裝施工。

該工程在選取纜索吊裝設備時，綜合考慮其結構整體的穩定性能是否良好，與普通吊裝設備相比，是否具有較強的柔性特征。纜索吊裝設備在運行中，由于預制構件自身具有一定的重量，會對纜索吊裝設備產生拉力作用，一旦拉力作用超出纜索吊裝設備的最大允許應力范圍，會導致吊裝存在安全隱患，嚴重時，可能引發預制構件吊裝事故。基于此，該項目首先對吊裝設備相關的動力參數進行了全面的計算，獲取設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，受到預制構件壓力影響，產生的抗拉強度；

t——吊裝主索橫斷面面積；

l——吊裝主索運行時使用鋼絲的直徑。

吊裝主索最大牽引力的計算公式為：

式中：ua——在正常運行情況下，吊裝主索最大牽引力；

α——吊裝主索與預制構件吊點在運行過程中產生的夾角；

d——吊裝主索吊裝移動的最大跨度；

q——吊裝主索起吊的垂度系數；

e——吊裝主索牽引力變化系數。

通過計算，獲取吊裝主索的最大荷載重力與最大牽引力，根據吊裝設備動力參數，結合起重機的輔助作用，完成預制構件的吊裝。

3.2 預制構件的吊裝施工

預制構件吊裝動力參數計算完畢后，設計預制構件的吊裝流程。首先，使用型號為MLT264-3D的吊裝機，有秩序地將建筑施工所需的構件運輸到施工現場。在施工前，根據構件的型號、安裝順序，分類處理構件；分區域存放預制構件，提高后續施工的效率。在存放過程中要注意不能超出纜索吊裝設備的吊裝范圍，避免造成二次運輸，不僅增加施工成本，還對預制構件結構的穩定性能具有破壞性的影響。該項目設計的預制構件現場施工吊裝流程如圖2所示。

圖2 預制構件吊裝流程

從圖2可知，根據預制構件的存放位置，調整塔式吊裝機的起吊方向；根據上述設定的預制構件表層控制線與軸線，找出預制構件起吊的縱軸，采用交叉綁扎的方式，綁扎吊裝機掛鉤與預制構件的吊點，通過固定手段，將捆綁的掛鉤與吊點進行固定處理，避免吊裝過程中捆綁部位出現松動情況，提高吊裝的安全性。

上述操作完畢后，啟動塔式吊裝機，控制吊裝過程中的速度變化，實時記錄預制構件的吊裝情況，一旦預制構件吊裝出現異常，立即停止吊裝。吊裝完畢后，在建筑結構指定位置處鋪設鋼底模板，采用7mm鋼板覆蓋作業，將鋼筋籠骨架布設在預埋件安裝位置，控制鋼筋籠骨架布設的間距。根據施工要求，安裝該裝配式建筑工程的預埋件，控制預埋件安裝的力度與垂直情況，并檢查預埋件的質量。調配混凝土的配比，將調配好的混凝土進行澆筑施工，保證預制構件施工表面的平整度。澆筑施工后，在預制構件外部套上塑料袋，對施工結構進行全面的養護，完成建筑工程預制構件施工。

3.3 應用效果分析

預制構件施工方法與流程設計結束后，對施工效果進行分析，判斷該項目設計的預制構件施工技術的可行性與應用效果。以該裝配式建筑工程的預制外墻為分析目標，預制外墻施工所需的預制構件數量為6個，分別對預制構件進行標號處理，標記為NTL-01、NTL-02、NTL-03、NTL-04、NTL-05、NTL-06，各個預制構 件 的 重 量 分 別 為750kg、1200kg、1350kg、1500kg、1750kg、2000kg，預制構件的高度分別為3.0m、3.5m、4.0m、4.5m、5.0m、5.5m。吊裝設備的垂度為19.5m，吊裝起重的安全系數為1.4，根據公式（1）、（2），分別獲取纜索吊裝設備的吊裝動力參數，其中，纜索吊裝設備的最大載荷重力為800kN，最大牽引力為850kN，設備的最大吊重為600kN。在此基礎上，分別設定預制構件纜索吊裝設備的參數，如表2所示。

表2 預制構件纜索吊裝設備參數設置

按照上述的施工流程，在充分保證預制構件施工安裝質量的情況下，對各個預制構件進行吊裝施工。結合MATLAB分析軟件與有限元分析模型的原理，對建筑工程預制構件施工質量進行綜合分析，測定預制建筑外墻結構的抗震承載力與抗壓能力，進而判斷該項目設計的預制構件施工技術的效果，施工效果如表3所示。

表3 預制構件施工效果（單位：MPa）

由表3的測量結果可知，在應用該工程設計的預制構件施工技術后，該裝配式建筑工程各個預制構件結構的抗震承載力均在502.4MPa以上，抗壓能力均在543.6MPa以上，較建筑工程結構原始的抗震承載力與抗壓能力相比，均有了顯著提高，該施工技術具有較高的可行性。

4 結束語

綜上所述，為了改善傳統裝配式建筑工程施工效率較低、施工質量無法達到預期質量要求的問題，本文以某裝配式建筑工程為研究對象，提出了一種新的預制構件施工技術，有效地提升了建筑工程預制構件施工的質量與效率，提高了建筑結構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場預制構件吊裝與安裝施工的工期，對同類裝配式建筑工程具有借鑒意義。