混凝土装配式住宅建筑施工技术应用

常胜伟

（山西五建集团有限公司，山西 太原 030003）

0 引言

当前，社会发展使得建筑行业不断创新优化，在建筑行业发展中人们更加注重对居住环境的影响。各类土木工程在实际施工中会对环境产生污染，同时，在当前技术条件下，施工必然会产生建筑垃圾，也会对土壤造成一定程度的污染。目前，各类具有高度环保理念的建筑产品被大量应用，而预制混凝土装配式施工技术在当前的使用水平正不断提升，与传统老式建筑相比，预制混凝土组装技术应用前景更好，在实际应用过程中消耗的人力资源相对更少。预制建筑技术在应用中拥有诸多优势，预制建筑建造房屋具有高度节能环保特性，并能在一定程度上对建筑的实际性能进行改进，使人们获得更加安全舒适的居住环境。

1 装配式建筑结构类型分类依据

结构及受力形式划分，装配式建筑混凝土结构的划分形式与现浇结构基本一样，即框架结构、剪力墙结构、框—剪结构等。但是装配式建筑相对现浇混凝土建筑来说，存在复杂的构件连接技术，一样的构件连接技术方法不同，其物理性能和抗震能力也会不同，不同构件或同种类型构件连接也可能不同，构件连接方法具有多样性和不断创新性，其设计和连接施工技术是装配式建筑结构施工技术难点，对装配式建筑的发展和推广有一定约束作用。现浇框架结构其结构体系整体性好，抗震性能好，在很长一段时间内应用很广泛。装配式混凝土框架体系也是现推行和应用最多的装配式建筑结构体系。在国内外装配式结构推广和使用以来，通过地震灾害后的研究发现，装配式建筑受震动变形或倒塌后，其梁和柱等构件破坏很小，发生损坏较为严重的是各预制构件之间的连接处，其也是在地震时最早先发生损坏和破坏。这与现浇结构强节点的抗震设计理念是一致的，一是梁柱等构件节点本来就是抗震的薄弱位置，而装配式构件接连是后叠合施工，地震时更容易首先被破坏。因此在发展装配式建筑时，首要任务是解决好构件节点连接的设计、施工问题，这也是装配式建筑结构施工技术研究的重点、难点和热点[1]。

2 混凝土装配式住宅建筑技术特点

2.1 具备节能环保特性

在传统建造模式下，建筑的建造工艺具备一定滞后性，建筑实际的综合节能性有待进一步提升。在开展各项建设过程中，会消耗大量的施工资源。如应用水泥材料和钢材过程中，由于技术不成熟，我国在实际材料消耗过程中与西方国家相比高出近20%，换作应用比例可以发现，每搅拌1m3的混凝土，将多消耗80kg的水泥；而应用混凝土装配式建筑住宅模式，能以更加优质化的创新技术体系，降低建筑能源的消耗量。依照具体的调查分析可以发现，在混凝土装配式建筑实际应用过程中，与同等规模的传统结构的建筑进行综合比较，其能够使得大钢模的实际用量降低20%以上，木材的用量降低40%以上，钢架料的实际用量则可以降低10%以上。

2.2 工程造价相对较低

目前，在进行混凝土预制构件的浇筑过程中，其实际成本与现浇混凝土相比相对较高，但结合现场的实际施工人员和各类资源的消耗情况，以及施工周期相对较短与更为优质的环保节能性能进行综合分析则可发现，在实际施工造价成本构成中，其总体成本与传统技术相比相对较低，主要优势在于能使施工现场的材料消耗量大幅度降低，同时也能降低现场的实际用工数量，并使现有工人的施工效率大幅度提升，以此达到节约资源与成本的目的。

3 施工关键技术及存在的问题

3.1 连接和精度问题

装配式建筑所使用的各种构件需要严格按照图纸进行制定，因而对于构件的尺寸要求很高，如果尺寸控制不到位，后续在安装的过程中容易出现构件不完全闭合的问题。值得注意的是，在灌浆操作当中，管道内部的情况并不能从外观看出，控制难度较大，可能会导致预制构件与现浇式承重结构的节点搭接方面存在问题，出现偏差。而填充的饱满程度也难以进行准确的估计，从而导致连接质量无法达到要求。在纵向连接的墙板方面，确定灌浆质量达标的标志是灌注混凝土从板顶的孔里顺利流出，这种情况下，工作人员非常容易出现操作失误，灌浆孔被堵死。同时，在套筒安装期间，位置偏差也是较为常见的问题，如果出现部分偏离的现象，钢筋则可以插入；如果偏离程度过大，则无法进行钢筋插入操作，即便是采取补救措施，也不会达到设计标准，可能会涉及返工返修的问题，严重影响到工程质量[2]。

3.2 平板安装问题

平板安装操作也是经常出现问题的施工部分。第一，转角板自身的厚度不足，体积很大，在运输或者使用的过程中及其容易被折断，尤其是在吊装的过程中，转角板容易出现回折的问题，导致平板损坏，浪费材料；在保养阶段，也会由于操作不当而出现转角位置角度变化的问题。第二，外墙板的保温层也较为脆弱，脱落和断裂的问题十分常见，究其原因，是外墙材料的使用出现的问题。一般而言，多数的外墙板都会由外装饰面、保温层以及结构层这三个部分构成，然而，部分情况下这三层材料不兼容，可能会造成脱落和断裂。

3.3 管线预埋问题

构件埋设不当、管线预埋施工等操作也会导致很多的问题，例如构件的偏移、脱落等。最终使得构件的实际位置与设计位置出现较大的差异，影响到装配式建筑整体的稳定性，进而影响建筑质量。因此，在构件位置的固定方面，需要合理控制管线的走向，考虑管线的综合排布的问题，严格按照图纸开展规范化的管线预埋，确保施工的合理性。

4 混凝土装配式住宅建筑施工技术

4.1 框架梁柱节点连接

装配式建筑框架结构传力路径明晰，同现浇框架结构空间分隔便利灵活，基于墙、房间、雨棚、阳台等等构件可以按尺寸、造型预制，装配建筑立面造型多彩多样，将构件标准化制作，适应建筑绿色发展的工业化社会需求。对于装配式混凝土框架结构预制构件节点连接，其梁、板、柱整体结构可通过连接灌浆套筒或连接预埋螺栓而形成。即装配式梁、柱节点部分可采用叠合混凝土现浇的形式进行连接，在预制梁制作时将梁的端面做成粗糙面或剪力槽，外露钢筋的长度按结构设计要求留置和锚固，梁、柱吊装安装对接就位后，支撑底模、侧模等，最后预留外露的节点部分混进行凝土整体叠合现浇。

4.2 混凝土梁柱节点连接

随着装配式建筑设计、施工的不断研究和实践，型钢钢骨混凝土梁柱节点连接也随着发展起来。此种节点连接形式具有刚度大、延性好、承载能力高、结构构件尺寸相对混凝土结构较小、耐火性好及抗震性能优良等优点，被越来越多地使用在高层、超高层及大跨度结构中。再者，随着我国综合国力的不断提升，时代的发展和变迁，国情的变化，建筑工业产业化的越来越迫切，施工工艺、结构安全和经济效益方面的研究则越来越重要。需要不断进行预制预应力桁架式钢骨混凝土结构体系及节点连接的承载性能、使用性能的试验和理论研究；探索桁架对混凝土的约束作用以及预应力对结构拼装和裂缝控制的作用，完善其设计理论；通过反复试验研究节点拼装段和预制预应力桁架式钢骨混凝土框架体系的抗震性能；建立合理的节点构造形式、加密区的构造措施以及预制预应力桁架式钢骨混凝土框架结构体系的抗震设计准则；借助BIM技术和有限元分析方法，研究拼装过程中的结构体系转换及其力学行为，确保结构使用安全可靠；研究湿接头的连接形式，新型连接材料的行为特征，提供先进的保证结构整体性的技术措施[3]。

4.3 装配式混凝土结构预制柱连接

（1）套筒灌浆连接——上下预制柱节点连接。

（2）可采用纵向钢筋镦粗直螺纹进行装配式混凝土。结构预制框架上下柱连接。预留现浇的上下柱纵向钢筋也可采用钢筋镦粗套筒直螺纹进行柱节点连接。主要出发点是能够使预留的上下柱钢筋快速准确对位，即采用长线制作法，也就是先用套筒将几段柱子在浇筑混凝土前固定连接好，待混凝土达到设计强度拆模时再一起卸走，待预制柱起吊运送到设计位置施工就位时，上下柱连接钢筋位置尺寸正确，可以很快精准对位，进行连接下道工序。这种上下柱节点连接技术取代了钢套筒钢筋连接灌浆的方式，大大减少了工时和施工难度，也大大降低了柱子节点连接成本，且连接质量可靠安全。

4.4 预制楼梯安装

施工施工工艺流程如下：预制楼梯安装准备→抛出控制线并审核→楼梯吊装→楼梯就位、校正→楼梯上下端平台钢筋绑扎→预制楼梯安装保护→楼梯平台浇筑。

（1）预制楼梯施工准备。检验预制构件的编码，熟知并依据设计图确定安装位置，将起吊构件按顺序编排。本工程中的楼梯采取延后一层的办法，在下一层铝模拆掉后才开始楼梯起吊安装。

（2）弹控制线。按照工程图纸，用墨弹出楼梯安装的定点位置，检查控制线及标高。因本工程预制楼梯的首层和顶层立面均为建筑立面，与楼梯平台成品表面平齐。构件楼梯水平提升，并通过特制的鸭嘴悬挂器和楼梯提前安装好的吊钉衔接。吊装之前进行检验，明确楼梯安装稳固后再慢慢吊装。吊装后将楼梯的倾斜角度调整到位。在施工过程中，楼梯必须从楼梯井的侧面缓慢倾斜，楼梯的上下两端用锚固固定。

（3）预制楼梯就位。当楼梯提升到相应工作台面上时稍作停顿，按照楼梯走向调节并慢速操纵将楼梯就位，放置楼梯时要缓慢，确保楼梯不因过速放置而导致断裂或毁坏。楼梯初步安置后，用撬棍根据定点位置的界限对其调节和修正。

（4）预制楼梯安装保护。预制构件入场摆放限高四层，下面由垫木铺设并安置在起吊位置下面。预制构件起吊前用复合板对台阶及楼梯侧面进行装订，以起到稳固和保护的作用。为保证构件灌浆液的品质良好，在起吊构件时把灌浆预定口周边杂质清理干净。

5 预制混凝土质量控制要点

预制混凝土结构构件由工厂预制，精度要求高，因此，在施工过程中应严格掌控施工精度，否则会为后续的起吊施工造成阻碍，并强化施工人员的管制。同时，调度测量专家领导测量小组，对装配的精确性采取动静检验及实时调节，避免楼层积累的偏差而不利于后期作业中对偏差的调节。按时检验和校准施工中使用的各类测量仪器配置，保证测量数据精确且无误，严谨执行测量作业。

5.1 施工测量的精度要求

（1）大楼测量控制点之闭合差：高程闭合差＜1mm，距离闭合差＜2mm，角度闭合差＜20°。

（2）测量控制线要求：在大楼边缘周遭拟定轴线为1m的定位设置点，便于后期轴线放样、楼层之间应掌握外墙竖向面的精确度。当楼高超过50m时，于50m高度附近楼层，将大楼外四柱1m轴线控制点投影至该楼层楼板面或阳台上，当作新的控制点。

（3）放样线之精度误差不得大于控制点精度的1.5倍。

（4）各部位构件组装后，精度须控制在10mm。

（5）楼板中央部与两端高程差＜5mm，板片与板片之缝宽偏差＜3mm。

5.2 吊装、安装质量保证措施

（1）在底层构造开工前，布置上层构造动工所需的中心线限制点，并将设置的参考点形成紧闭线进行组合和校对。

（2）对楼板观测孔实行放样时，底部中心线限制点布置好后，用钢丝锤将底板中心线绝对高程引导至顶端楼板工作面，以正确预留观察孔的位置，保证工程质量。

（3）钢直尺作业时，校正钢直尺识别和测温的误差，清除对准、倾斜、张力不匀称、找正、读数等误差。

（4）各层中心线间及层与层间的竖向偏差为±2mm。所勘测值由计算人员和审核者列出并签名。在仪器作业时，控制网点运用到测量站和后向方位，以防止由站转移而引起的累积误差。固定点勘测要预防纵向角度＞45°。使用前检查容易发生位移的限制点。于规定时间内检查控制点，防止由季节变化造成的误差。在工程作业时，强化楼层高程、中心线和净空面积的勘测及审查核对工作。

6 结语

综上所述，装配式建筑建设存在诸多的应用优势，在建筑行业得到了广泛的应用。面对装配式建筑，还应当加强人才引进，使得施工人员可以了解并掌握更多的装配式建筑的施工工艺与技术，从而更好地适应行业的发展，建设更为优质的工程项目，为人们打造安全舒适的生活与工作环境，促进建筑行业的可持续发展。