预制装配式建筑结构施工技术现状与问题研究*

尹 曜

(中铁十二局集团建筑安装工程有限公司 太原 030000)

预制装配式建筑是我国建筑工业化转型的重要成果,能够进一步缓解建筑工程高耗能、资源浪费等一系列问题,更可以改善原有的建筑工程品质,促使建筑施工行业向环保型、工业化以及规范化方向转型。但由于多种因素的影响,当前我国的预制装配式建筑的结构设计还存在较多问题,这些问题不仅会影响建筑本身的综合质量,也会导致人们的日常生产生活受到影响,因此充分分析预制装配式建筑结构施工的现状,为其制定科学的优化方案,对于建筑工程的稳定发展和建设有一定促进作用。

1 预制装配式建筑的结构设计概念

与常规的建筑工程相比,预制装配式建筑最大的差别在于前期的生产技术差异性较大。主要是通过工厂集中生产,打造规范化的混凝土构件,也包含一部分建筑工程中的细部结构,比如梁、板、柱、楼梯等结构,还可以结合不同建筑工程的实际需求生产整体幕墙、厨卫设施、天花板、地板装饰等等。结合工程的整体设计参数,进行工厂集中生产,以此来全面提升建筑工程的施工效益,也可以保证施工质量,能够为新时期的建筑行业工厂化,生产建设提供根本保障。

这种类型的建筑体系,在20世纪80年代便已经充分推广,大量的预制类建筑工程结构应用到工程建设中,配合少量的混凝土浇筑类施工,在提升施工效率方面有极强的促进作用。

2 预制装配式建筑结构施工技术现状

预制装配式建筑的整体结构包含多个组成部分,当前应用较为广泛的预制结构涉及框架梁、柱、板等全部或部分结构、剪力墙结构,也可以结合不同地区以及不同部门打造不同的划分方法。例如全预制装配式建筑结构、双面叠合墙结构、单面装配式混凝土结构、改良式现浇混凝土结构等。这些结构在实际施工的过程中,都有着较为统一的施工管理体系以及施工技术,能够满足绝大部分预制装配式建筑工程的施工需求。

2.1 图纸深化技术

预制装配式建筑的施工具有一定特殊性,为了进一步提升建筑安全以及综合质量,在生产前期要严格落实图纸细节设计,尤其要针对预制构件模板、预埋吊具、预埋构件、配筋图等细部内容进行精细化设计。其中,构件加工制的工作深化,包含了构件临时加固、固定连接、吊点设计、钢筋、其他预埋架固定设计的;预制构件与现浇节点的深化设计,包含了墙板竖向缝深化、墙板水平缝深化、叠合板板端支座深化、预制墙板与现浇边缘节点深化等。同时还涉及其他领域的细节深化,比如要严格把握安全防护设施的连接位置、临时固定支撑设施的预埋件设计、模板体系以及构件连接位置等。

2.2 构件制作技术

预制装配式建筑的构架支柱,主要以工厂集中生产为主,在浇筑之前需要结合前期设计的施工方案制作模具,确保模具符合各项设计要求,然后进行构建内部钢筋成品部件的设计,然后才可以涂刷隔离剂,按照要求进行混凝土浇筑施工[1]。在浇筑结束之后,振捣的过程中要保证不会损坏内部的钢筋结构和预埋件;浇筑过程中严格观察构件是否出现变形情况,一旦出现问题要及时制定解决方案。混凝土浇筑结束之后,需要进行养护,养护方案通常为蒸汽养护、覆盖养护、封闭养护。

构建生产期间严格控制原材料、半成品、成品的综合质量,分别制定不同程度的保护方案,针对所有不合格的产品必须要进行标识、记录和隔离,尽量避免投入使用。

2.3 构件运输和堆放

在工厂集中预制结束之后,需要通过大型运输车辆将预制构件运输到安装现场。首先合理地选择运输车辆,在运输期间进行科学固定,避免构件相互撞击导致损坏;按照前期设定的运输方案进行运输,运输期间避免出现紧急制动、加速、急转弯等情况。

运输到施工现场之后,需要按照构件本身的高度、受力情况选择不同的堆放方式,大部分为水平堆放以及竖直存放,预埋件朝上,标识位置朝外;若选择水平对抗,堆放场地提前进行地基加固处理,堆放的货架要有充足的承载力以及稳定性。若选择竖向堆放,大部分结构为预制混凝土叠合剪力墙板、叠合夹心剪力墙板、夹心保温外墙板、外挂墙板等,可以采用插放、靠放的方式,还需要在堆放架上额外铺设橡胶垫或者垫木,避免出现磕碰损伤。

2.4 预制结构的验收

生产企业需要按照相关规定以及前期的合同要求,在产品出厂时发放产品质量证书,结合技术参数明确规范不同生产构件的实际规格,有特殊情况的产品需要提供安装说明。生产企业的质量证书必须包含清晰的合格证编号、结构型号、质量、数量、生产企业名称、工厂日期、生产日期、检察员签字等[2]。

所有的预制构件运输到现场之后,对应每批预制构件的数量进行验收,细节内容包含零部件型号、生产日期、生产单位、功能、尺寸参数、性能、安装方法等。及时核对预制构件的产品质量保证文件以及相关信息,针对具备隐蔽点的构件进行详细检查,检测大型构件的混凝土强度,必要情况下可以进行工程试验。

3 预制装配式建筑施工问题及优化对策分析

随着我国建筑工程发展体系的不断成熟,预制装配式建筑已经成为了多方关注的重点,该种类型的建筑施工体系也逐步发展成熟,但是在实际应用的过程中也会存在部分细节问题,亟待解决。

3.1 常规问题分析

3.1.1 未能形成全方位认知

预制装配式建筑的发展是我国建筑行业“十三五”规划的一部分,发展至2020年全国的装配式建筑面积占据了新建建筑总面积的15%左右,已经取得了较为良好的成果。而随着近些年的发展和创新预制装配式建筑,也得到了更多领域的认可,尤其在特殊的社会发展环境下,装配式建筑可以缩短施工时间,进一步提升施工的整体效率。但是想要全面推广装配式建筑,我国当前的人力成本、从业人员综合能力、规范标准以及技术体系与部分国家还有一定的差距,部品部件的标准化加工和建设还处于发展阶段,盲目追求过高的预制率,往往会导致一部分潜在问题的出现。另外,基础理论研究以及技术培训教育也存在一定滞后性,业内难以形成统一的意见,在一部分地区预制装配式建筑,存在被动发展的局面。

3.1.2 技术体系不够完善

我国装配式建筑的发展时间较短,当前正处于百花齐放的关键阶段,这样的社会发展现状促进了装配式建筑的高质量发展,但同时也带来了一部分复杂的发展现象,比如缺乏权威性的标准,不同地区之间的标准模式可能存在部分差异[3];从市场发展的层面来讲,预制装配式建筑和钢结构建筑是新时期的典型建筑施工体系,二者在发展和应用的过程中形成了不同的产业模式,也形成了激烈的竞争体系,如何全面提升装配式建筑自身的应用价值和效率,还需要进行持续性的创新和巩固。

3.1.3 装备技术综合水平较差

结合当前国内的预制装配式建筑的装备情况来看,绝大部分的施工采用的设备以及机械体系与传统的现浇式建筑结构相比并无较大差别,和发达国家还存在着较大差距。比如国内的大型预制构件无损及智能仓储物流技术以及平台体系尚不完善;全地形自适应式的大运量节能运输车辆还未能全面推广,高效的吊装工作系统以及配套设施还处于升级阶段,在后续发展的过程中还需要实现全产业链的绿色化、信息化、精益化、智能化创新。

3.2 预制装配式建筑施工体系优化途径

3.2.1 强化质量管控力度

结合我国当前的建筑施工体系发展情况来看,预制装配式建筑已经成为社会发展的主流,为了进一步增强该种类型建筑体系的推广有效性,需要建立完善的质量管控方案,这样才可以为其应用提供最为坚实的保障。

(1)要建立健全装配式建筑管控体系,在施工的过程中打造全过程管理模式,强化系统性管理理念,坚持做到经验总结、案例分析以及重点把控,要明确施工人员以及施工班组的具体职责,及时发现装配式建筑施工期间存在的各项问题,并且制定优化管理方案。

(2)针对装配式施工技术的应用,制定科学的保障体系,其中要将重点放置在人机料法环这五要素方面。注重培养责任心强且经验丰富的优质人员,及时引进国内外的专家以及技术人员做好人才的交流和互动,人员培训通常以师徒带教为主,积极开展针对性的专题讲座以及案例实践,全面增强人员的综合素养;装配式建筑的施工需要大量的专业性设备体系,因此还需要做好相关附属设施的开发和研究,尤其要结合新时期预制装配式建筑的施工需求以及不同场景的施工特点制定具备科学性和合理性的副属性装备,增强装备体系的智能化和数字化程度,为装配式建筑的质量管控提供保障。工程建设期间,针对所需的各项构配件进行全面质量管理,在运输以及堆放的过程中实现精细化管控,为后续工程的稳定落实奠定基础[4];合理应用现代化技术作为装配式建筑施工的管控方案,构建智能化、透明化以及数字化的工程管理系统,能够提升装配式建筑的整体质量。

3.2.2 积极改进测量定位方案

装配式建筑由大量的构配件组成,在实际施工的过程中,必须要做好定位精度的控制,预制竖向构件吊装之前应对预制构件拼缝位置进行杂质清理,调节标高螺栓、硬质垫片以满足前期设计的板底标高需求,预留钢筋中心位置和其他的预埋件尺寸都需要进行偏差标准。

结合墙体以及建筑立柱的前期设置方案,明确不同构配件的吊装顺序,构件就位之后及时进行定位支撑的施工,每一块大型构件的定位支撑数量控制在两组以上。定位支撑施工结束之后进行细节调整,确保满足实际要求。

梁板类构件定位前,需要在下部设置支撑系统,比如梁底支撑结构包含立杆支撑以及可调顶托,一部分工程也会利用盘扣排架或快拆模板作为支撑体系。

其中的特殊结构,在施工期间也需要采取不同的定位技术,比如预制叠合板支撑系统应保持垂直状态,利用三角支架固定支撑之间的最大间距,控制在1.8 m 左右,弱化度高于4 m,可以在房间中间结构上适当进行起拱。

3.2.3 打造全方位的预制装备体系

预制装配式建筑的施工有一定的复杂性,其中施工装备的质量以及施工效率对于整体工程会产生决定性影响,尤其在当前的建筑体系发展环境下,加大力度做好建筑装备的研发和创新,对于装配式建筑的推广以及优化有一定促进作用。

从当前预制建筑的实际施工需求角度来讲,配套装备的研发可以围绕着高精度、高效率、多功能等原则展开,比如,大型装配式建筑需要依赖防护体系保障其安全性,但大部分的防护体系都以脚手架为主,那么打造无脚手架多功能防护体系,则是当前装配式建筑装备体系研发的重点。这种类型的防护体系大部分为施工围栏利用预埋螺栓固定在建筑结构上,无需进行墙体二次开孔,能够保证原有的建筑结构,具有完整性。在应用期间,利用围栏连接钢片,还可以实现上下阶段的移动,能够满足大型装配式建筑施工的具体需求,更具备拆卸方便、材料质量轻、重复利用等优势[5]。又比如,智能升降平台系统的研发也需要作为重点,和传统脚手架相比,智能升降平台能够有效解决大型装配式建筑施工期间的各项难题,不仅可以为装配式建筑主体施工提供服务,还可以配合后续的外立面施工以及附属设施施工。在当前的建筑体系发展环境下,能够极大增强装配式建筑的竞争实力。

4 结语

综上所述,在当前的建筑体系发展环境下,预制装配式建筑的施工必然是我国建筑体系发展的重点,而装配式建筑施工技术体系的优化,依赖制度、方法、管理体系的创新。强化施工体系的质量管控力度,打造多元化的施工技术以及优化方案,加大力度做好预制装备的创新和研发,有助于增强装配式建筑的社会影响力,也可以提升综合效益,对于我国建筑施工体系的高质量发展有一定促进作用。当下,需要集中资金和技术落实施工管控体系以及技术研发,为其后续发展提供长足动力。