装配式建筑PC构件深化设计中存在的问题及应对措施探讨

向 明 田志刚 葛昕权

浙江省建材集团有限公司

1 前言

近些年来，建筑行业在社会经济快速发展的促进下得以快速发展，为了进一步提高建筑质量、缩短建筑工程施工周期、降低人工成本和节约能源，推动建筑行业稳健、持续发展，积极推广应用装配式建筑具有十分重要的现实意义。而当下装配式建筑在实践中暴露出一系列问题，尤其是装配式建筑PC构件深化设计，更是暴露出一系列严重的问题，如施工工艺不完善、安全措施缺乏效用等。为了解决其存在的问题，进一步使装配式建筑PC构件深化设计工作实现有效优化及完善，鉴于此，本文围绕“装配式建筑PC构件深化设计问题及其应对措施”进行分析研究具有非常重要的价值意义。

2 装配式建筑PC构件的类型特点及连接方式分析

2.1 PC构件的类型分析

对于装配式混凝土结构，其PC构件以安装方向进行分类，可细分为三类。

（1）水平构件，包括梁、楼板、阳台以及预制空调板及其他个性化构件；其中梁又细分为预制梁和叠合梁；楼板细分为预制楼板、叠合楼板；阳台细分为预制阳台和叠合阳台。

（2）竖向构件，包括预制柱与预制墙板，其中预制墙板细分为剪力墙、普通墙板以及外挂墙板，而普通墙板又进一步分为叠合墙板、带装饰墙板、带保温墙板以及带门窗等部件墙板。

（3）斜向构件，主要以板为主，主要在预制楼梯中使用。

2.2 PC构件的特点分析

总结起来，PC构件的主要特点包括以下几点。

（1）通常在工厂自动化流水线上进行PC构件的制作，对于PC构件制作所需的设备、工艺以及管理方式等，均需实现规范化及标准化。

（2）对于相关构件，比如梁、板、柱等，其尺寸规格适合进行批量化生产及标准化安装，具有模数化的鲜明特点。

（3）对于PC构件其具备混凝土结构自身的材料，比如钢筋、混凝土以及灌浆套筒等，同时具备在设备安装过程所需的预留孔洞、预埋管线、外墙保温材料等，使得PC构件的组成存在明显

的复杂化特点。

2.3 PC构件的连接方式分析

装配式建筑PC构件连接往往采用钢筋+现浇混凝土方式，特定条件下采用螺栓连接、焊接连接方式进行连接。具体包括以下几个内容。

（1）钢筋+现浇混凝土连接方式，作为一类常见连接方式，在装配式混凝土结构中具有广泛的应用，其优势集中体现在可以通过现浇混凝土有机结合不同的预制构件并形成完整的实体，以此提升整体结构的承载力和抗震性能[1]。另外，装配式建筑PC构件尺寸具有“可塑性”，可以在构建安装过程中调整误差。

（2）螺栓连接方式，广泛应用在非承重构件或者承重较小的构件连接中，如外挂墙板与楼板的连接、次梁和主梁的连接等[2]。

（3）焊接连接方式，主要应用在端部或者边缘构造的装配式建筑PC构件中，在现代装配式建筑PC构件连接中应用较少。

（4）湿式连接中PC构件之间或PC构件与现浇混凝土之间的钢筋连接方式，可分为焊接连接、绑扎搭接、机械连接以及钢筋套筒灌浆连接等，是一种普通的连接方式。

3 装配式建筑PC构件深化设计中存在的问题分析

实践工作发现，在装配式建筑PC构件深化设计过程中，存在多方面的问题，其设计问题的存在倘若得不到有效解决，则会影响后续装配式建筑PC构件施工质量及安全性。总结起来具体设计问题如下。

3.1 节点连接设计问题

节点连接深化设计问题，具体涉及三方面的内容。

（1）一方面，梁柱、梁梁主钢筋碰撞。在设计过程中，没有考虑各构件连接过程中各类钢筋内部连接部门的空间关系，造成构件无法正常安装，如装配式建筑工程中相邻梁构件预制过程中，按照统一标准尺寸进行制作，造成现场安装过程中出现相邻梁的构件出现了钢筋对碰问题，使得相邻梁无法顺利完成对接安装[3]。

（2）另一方面，墙板之间、墙板和柱之间缺乏连接钢筋，如外墙板与梁之间的连接，两者连接部分没有任何构造，单纯使用密封胶防水，虽可以在短时间内取得良好的防水效果，但是随着装配式建筑使用年限的延长，密封胶会因老化引发墙面漏水问题，且在缺乏连接钢筋的情况下，容易出现墙板稳定性不足的问题[4]。

（3）此外，装配式建筑PC构件和现浇结构连接不合理。如某装配式建筑工程中，现浇梯梁上放置预制楼板，但是没有预留钢筋锚固结构，容易在受力的情况下发生梯梁移位问题，且容易发生梯梁下部纵向钢筋断裂问题，最终影响整个工程项目的稳定性[5]。

3.2 与设备安装要求不符

装配式建筑PC构件深化设计中，除了节点连接问题之外，还包括与设备安装要求不符的问题，具体包括如下几个方面的内容。

（1）一方面，构件尺寸无法满足水电管线预埋要求。如装配式建筑PC构件厚度为60mm，板上部直径10mm双向配置钢筋，上部钢筋和混凝土保护层厚度约为35mm，意味着构件剩余空间约为25mm，这直径大小显然无法满足水电管线预埋需求。因此，要想解决此类问题，应该适当增加现浇部分的高度，具体高度以水电管线施工需求而定。

（2）另一方面，装配式建筑PC构件中管线、开关盒漏埋或者预埋位置与设计标准相差甚大，无法满足装配式装饰工程施工实际要求。如装配式建筑构件预制过程中，因没有预埋消防管线，为了达到装配式建筑安全施工要求，必须在构件上选择合适的位置重新开槽，这不仅会破坏预制构件，还会延长施工周期，且不利于保证装配式建筑整体质量。

（3）此外，管线与专业标准存在出入。如预制墙板深化设计后将电视信号线与电话线配管有机物合在一起，使得强、弱电线同一管道，直接加大了配线截面，这与建筑电气设计标准不符。第四，使用功能缺乏效用。如高层建筑空调安装在没有窗口的墙面上，给后续空调维修工作增加了难度和危险性。针对这一问题，装配式建筑PC构件深化设计之后，适当调整了空调安装位置，但是位置调动之后，因预制构件上没有预留安装孔，使得钢筋锚固稳定性下降，增加了空调安装危险性。

3.3 装配式建筑PC构件施工问题

装配式建筑PC构件施工中出现的问题，具体包括如下几个方面的内容。

（1）一方面，构件吊装位置和吊环规格不合理[6]。吊环的设置没有充分考虑构件的实际重量、吊装工艺等予以科学确定，致使吊装过程中容易发生构件坠落事故。另外，叠合板往往是预制部分厚度较薄，若施工人员随意选择吊点，具有较大概率损坏叠合板。

（2）另一方面，构件临时支撑点及间距设置不合理。临时支撑点的设置没有根据构件安装安全工作要求进行设置，且在支撑点间距设置时，忽视了构件施工安全，造成支撑点分布不合理。另外，构件临时支撑拆除条件并没有予以明确，造成支撑点拆除时间把握不当，且容易出现暴力拆除行为。

（3）此外，缺乏用于固定外脚手架的预留孔和预埋件，如高层装配式建筑施工过程中，施工人员利用外挂式防护架，往往要在构件制作环节预留螺栓紧固孔，若采用一般的悬挑脚手架，基于安全考虑还要在梁体上设置预留件。因此预留孔和预留件的缺失，必然会给装配式建筑施工增加安全事故发生概率。当然，如果施工垂直运输设备和主体结构附着固定埋件之间存在缺失，或者搭配不具规范性的情况下，会使得运输设备的安装安全性受到影响，进一步使工程正常施工作业受到影响；倘若附着装置安装过于随意，还会引发较大的安全隐患事故。

4 装配式建筑PC构件深化设计问题的应对措施分析

如前所述，对装配式建筑PC构件深化设计问题有了一定程度的了解，从设计的优化及完善角度考虑，便有必要采取有效应对措施，总结起来具体措施如下。

4.1 整体规划设计

装配式建筑PC构件深化设计的优化，要从全局考虑进行整体规划设计，摒弃传统模式下的“先总体后拆分”设计方法，组织建筑结构、电气设备、室内装饰、水电装修等专业设计人员共同参与进来，根据装配式建筑项目实际使用用途和装饰需求，不断优化装配式建筑整体布局，通过集体研讨方式协同完成装配式建筑项目总体设计和构件深化设计工作，以此规避各构件连接和各工序冲突问题，为装配式建筑施工顺利进行奠定良好的基础[7]。

4.2 综合考虑施工影响因素

装配式建筑PC构件深化设计时，要综合考虑施工技术、施工工艺、构件制作、安装等方面的具体要求，必要时会同装配式建筑PC构件生产企业、施工企业施工技术人员协同设计，以此规避设计与现实施工要求不符的问题。另外，装配式建筑PC构件深化设计过程中，除了综合考虑施工影响因素之外，还要立足于装配式建筑整体结构安全，不断简化装配，为后续的高质高效进行装配式建筑施工提供保障。

4.3 细化节点构造措施

装配式建筑PC构件深化设计过程中，针对一些诸如梁柱、外墙防水、剪力墙等重要连接节点，进行细化构造措施，以梁柱节点为例，要保证其连接效果，则要细化其构造措施，具体包括钢筋连接详细尺寸、模板安装详细尺寸、样图等，为节点连接提供依据，同时可以规范梁柱节点连接，确保其连接质量。再以剪力墙为例，要具体标注连接钢筋的具体位置、注浆工艺等，并明确临时支撑点具体位置和间距，确保装配式建筑PC构件支撑的有效性，确保安装施工安全进行。另外，装配式建筑外墙板施工中，渗水问题作为常见问题，其主要原因在于外墙板接缝防水施工中，技术措施不到位。针对此类问题，往往要求施工人员采用刚柔结合的技术措施进行接缝防水施工。

4.4 加强样板验证

装配式建筑PC构件深化设计完成之后，要对深化设计成果进行验证。设计单位要邀请资质达标的施工单位对关键的连接节点进行验证，并对大型装配式建筑PC构件装配的可操作性进行样板验证，并依据样板验证结果进一步优化装配式建筑PC构件深化设计，为装配式建筑安装施工顺利进行提供保障。

4.5 运用BIM技术深化设计

由于装配式建筑结构深化设计具有精细化要求，且预制构件具有集成化特点，要想真正意义上优化装配式建筑PC构件深化设计，则要重视BIM技术的应用，满足预制构件分割、节点连接、细部尺寸的精细化设计要求。同时，装配式建筑PC构件深化设计过程中，可充分利用BIM技术可视化功能，优化装配式建筑中各构件、管线等空间位置的分布，以期为施工顺利进行提供保障，并实现降低成本、减少工期等目标[8]。此外，还可以构建基于装配式建筑结构深化设计的BIM 3D模型，借助BIM 3D模型的高效计算能力、分析能力，对设计产品的缺陷进行分析，并及时查找出来，然后通过该模型制定有效地改进优化方法，使设计出来的装配式建筑结构的质量得到全面提升。

5 结语

综上所述，装配式建筑广泛应用在现代建筑工程项目施工中，满足了人们当下对建筑低成本、低消耗等要求。但是装配式建筑PC构件设计中还存在一系列问题，直接影响装配式建筑整体施工质量。因此，装配式建筑PC构件深化设计过程中，要统筹考虑施工因素，并细化节点构造措施，强化BIM技术辅助深化设计，以此优化装配式建筑PC构件深化设计，进一步为建设高质量的装配式建筑奠定良好的基础。