房屋建筑工程中的裝配式混凝土結構施工技術探析*

張云松

(濟南建工集團建材科技有限公司 濟南 250000)

在當今快速發展的建筑行業中,裝配式混凝土結構技術作為一種新興的建造方式,正因其高效、節能、環保和可持續的特性而備受矚目[1]。這種結構體系的施工方法顛覆了傳統的現場澆筑作業模式,將大部分工作量轉移至工廠內部進行,不僅大幅提升了施工效率,還顯著改善了工程的整體質量與安全性[2]。然而,盡管裝配式結構具有諸多優勢,其在實際推廣應用過程中依然面臨許多挑戰。例如,設計的標準化、構件生產的自動化、物流運輸的精細化管理以及現場裝配的精確化操作等方面,都需要行業內外的共同努力和技術突破[3]。此外,國家對綠色建筑和可持續發展的政策導向,也為裝配式混凝土結構的發展提供了強有力的支持和廣闊的市場前景[4]。

因此,筆者旨在深入探討房屋建筑工程中裝配式混凝土結構的施工技術,根據具體的工程,分析施工中吊裝定位、連接固定、節點密封處理等關鍵技術,期望為推動裝配式混凝土結構技術的發展提供有益的參考和啟示,同時促進建筑行業向更加綠色、高效的方向發展。

1 工程概況

本項目為位于某市的住宅小區,總建筑面積約10萬m2,包括8棟住宅樓及配套設施。項目采用裝配整體式混凝土剪力墻結構,預制率達到30%,主要預制構件包括外墻板、內墻板、疊合樓板和樓梯段。項目在設計階段嚴格遵循國家及地方建筑規范和標準,并依據裝配式建筑評價標準進行。工廠生產周期平均為墻板每塊2 d,樓板每塊3 d;現場吊裝時間平均每層1.5 d,施工過程由150名現場工人和80名工廠工人完成。材料運輸方面,項目聘請了專業物流公司,確保構件安全及時到達。在質量控制與安全管理方面,項目建立了完善的ISO9001質量管理體系,并執行嚴格的安全生產制度,定期對員工進行安全培訓。項目相比傳統現澆方式節約了約5%的成本,并將整個項目的工期縮短了兩個月。在建設過程中,項目面臨了一系列技術挑戰和施工難題,不僅為今后類似的工程項目提供了寶貴的經驗和數據支持,而且展示了裝配式建筑在提高預制率和施工效率方面的潛力,為推動行業的可持續發展提供了有力的案例。

2 裝配式混凝土結構施工關鍵技術

2.1 吊裝定位

裝配式混凝土結構的施工技術關鍵點中的吊裝與定位技術非常關鍵,因為它確保了預制構件能夠精準地安裝到設計位置。在施工前,需要制定詳細的專項施工方案,包括構件的運輸、存放和吊裝作業等內容。制定吊裝方案時,該工程的預制外墻板(PCF板)尺寸長6 m、寬2.5 m、厚0.3 m,重量約為7.5 t。此外,進行試安裝并根據結果調整施工方案也是必要的步驟。工程中需要用到的吊裝設備包括能承載8 t以上荷載的鴉嘴吊具和萬向吊釘,以及適配各種尺寸預制構件的專用吊鉤。定位鋼板厚度為20 mm,以確保足夠的支撐強度。定位鋼板用于保證構件的位置精準,鴉嘴吊具和萬向吊釘專用于吊裝墻體和樓梯等預制構件,而吊鉤則用于吊裝疊合板等部件。在該工程中,預制鋼筋混凝土外墻板(PCF板)的吊裝工藝流程具體如圖1所示。

圖1 PCF板吊裝工藝流程

針對7.5 t重的PCF 板,首先進行現澆節點鋼筋綁扎,使用水準儀校正至±1 mm 的精度。墊片找平過程中,確保高程誤差不超過2 mm。PCF板吊裝時,通過塔式起重機將其提升至安裝高度,然后緩慢下降就位,利用定位鋼板保證墻體垂直度在5 mm 偏差內。臨時固定后,檢查確認位置準確無誤,再進行現澆節點混凝土的澆筑工作。

對于所選塔式起重機,其最大起重能力為12 t,而實際吊裝的PCF板重量為7.5 t,安全系數為1.25(12 t/8 t),滿足安全要求。假設PCF 板的重心位于其幾何中心,則重力作用點距吊起點的距離為3m(半個板長)。在吊裝操作中,保持重心直下吊鉤,確保穩定性。如果重心偏離,需要通過調整吊繩長度等方式,使力矩恢復平衡。通過吊裝定位流程,不僅保障了吊裝作業的安全性,而且提高了裝配式混凝土結構施工的精準性和效率。

2.2 連接固定

在裝配式混凝土結構的施工中,連接與固定技術是確保結構穩定性和安全性的關鍵。在該工程中,預制柱和梁的連接采用預埋鋼板焊接的方式實現干連接,通過現澆節點實現濕連接。制柱底部設有4 個M24的螺栓孔,用于與基礎連接。預制梁端部預留有與柱連接的鋼筋,直徑為20 mm,長度為600 mm,數量為8根。

在安裝預制柱時,首先將預埋鋼板與基礎對齊,然后使用螺栓固定。預制梁與柱連接時,先對準預留鋼筋,再澆筑節點混凝土進行濕連接。對于連接部位的承載力,需要按照規范進行計算,具體的計算公式如式(1)所示:

其中,Nu是連接部位的設計承載力,?是強度折減系數,Rn是名義承載力,取決于材料強度和連接型式。對于鋼筋的錨固,需要根據GB 50010-2002混凝土結構設計規范鋼筋直徑和混凝土性質計算最小錨固長度,計算公式如式(2)所示:

其中,f1代表鋼筋的抗拉設計強度,f2代表混凝土的抗拉設計強度。a稱為鋼筋外形系數,對于光面鋼筋通常取0.16,而對于帶肋鋼筋則取0.14。d指的是鋼筋的公稱直徑。對于直徑為20mm 的HRB400級鋼筋,由于實際預留長度為600mm,因此需要增加錨固長度或采取其他錨固措施。剪力鍵的設計需要計算其對抗剪力的容量,具體公式如式(3)所示:

其中,Vn是剪力鍵的總抗剪容量,Vc是混凝土的抗剪容量,Vs是鋼筋的抗剪容量。混凝土的抗剪容量通常按照規范的公式計算,具體如式(4)所示:

其中,f'c是混凝土的抗壓強度,bw是剪力鍵的寬度,d是剪力鍵的高度。實際的設計應該根據具體的規范和項目要求來進行,并且可能還需要考慮其他因素,例如錨固長度、剪力鍵的幾何形狀等。通過上述數據的準確計算和嚴格的質量控制,可以保證連接點的可靠性,從而確保整個建筑的安全和耐久性。在施工過程中,每一個連接點都需要嚴格按照設計要求執行,以確保結構的整體性能達到預期標準。

2.3 節點密封處理

在裝配式混凝土結構中,節點密封處理是確保建筑物防水、氣密性和隔音性能的重要環節。根據節點的功能和環境條件選擇合適的密封材料,如硅酮密封膠、聚氨酯密封膠等,具體的節點密封情況如表1所示。

表1 節點密封情況

表1是所選密封材料的物理性能,如抗拉強度、延伸率、耐候性等,硅酮密封膠的抗拉強度為1.5 MPa,延伸率為300%。記錄每個節點的尺寸信息,包括密封膠的寬度和深度,以及任何特殊形狀的尺寸,可見節點A1 的密封膠寬度為12 mm,深度為10 mm。對于外墻板縫,該工程選擇耐候性好的硅酮密封膠,該工程設計要求密封膠寬度為12 mm,深度為10 mm。密封膠的施工工藝包括清潔、底涂、打膠、修整等步驟,并確保密封膠與構件表面良好粘結。

在實際施工中,節點密封處理需要嚴格按照設計要求和施工規范進行,確保每個節點的密封效果達到預期標準。通過上述數據的準確記錄和管理,可以有效地監控施工質量,及時解決施工過程中可能出現的問題。

3 裝配式混凝土結構施工質量控制與安全管理

在裝配式混凝土結構的施工中,質量控制與安全管理是確保結構安全、可靠和符合標準的關鍵環節。對預制構件的混凝土強度、鋼筋質量、尺寸精度等進行檢驗,要求尺寸公差±2 mm。對連接件(如螺栓、焊接材料)的材料性能進行檢驗,M24螺栓的抗拉強度需達到800 MPa。對密封材料的性能(如耐候性、粘結性)進行檢驗,硅酮密封膠的粘結強度不低于1.0 MPa。監控預制構件的吊裝、定位和連接過程,確保精確對接,吊裝時使用全站儀進行實時監測,確保位置精度±5 mm。監控節點的密封處理,確保無滲漏,節點密封后進行水壓試驗,壓力維持在0.3 MPa,持續24 h無滲漏為合格。

定期檢查施工現場的機械設備運行狀態,每周對吊車的運行狀態進行檢查,確保其安全可靠。對完成的裝配式結構進行全面檢查,包括幾何尺寸、連接質量、防水密封等,對外墻板縫寬進行檢查,要求縫寬10 mm,公差±2 mm。進行荷載測試,以驗證結構承載能力。例如,對樓板進行靜載試驗,施加荷載達到設計荷載的1.2倍,持續24 h后檢查是否有裂縫或其他損傷。確保工人佩戴必要的個人防護裝備,如安全帽、安全帶等,每次作業前進行安全裝備檢查,確保工人100%佩戴安全帽和安全帶。通過上述數據的準確記錄和管理,可以有效地監控施工質量和安全,及時解決施工過程中可能出現的問題。這些記錄對于后期的質量評估和安全審計也具有重要價值。

4 結語

總結而言,房屋建筑工程中的裝配式混凝土結構施工技術是一個多學科交叉、多環節協同的復雜系統工程。通過對現有技術的分析及實際工程案例的研究,可以認識到持續的技術創新和嚴格的管理是保證施工質量和安全的關鍵。未來,隨著信息技術和智能建造的進一步發展,裝配式混凝土結構的設計與施工將更加精準高效。為此,行業內需加強交流合作,共同推動相關標準和技術的發展,以實現房屋建筑工程的綠色、智能和可持續發展。