装配式建筑混凝土结构支撑体系研究分析

高军英 东营市公共资源交易中心高级工程师

程向朝 东营市城市管理服务中心高级工程师

高 鹏 东营市公共资源交易中心工程师

王鹏飞 东营市公共资源交易中心工程师

由于装配式建筑紧跟时代步伐，迎合了当前绿色环保建设的倡导趋势，使得其应用和实践日益广泛。在开展设计施工作业时，为保障项目的质量，应根据实际工程需求对混凝土结构支撑体系进行深入研究，保证体系的科学合理。

1 装配式建筑混凝土结构特点

1.1 承载力高，抗震性能优越

混凝土施工过程中由于柱中钢管对内部混凝土具有一定的约束作用，导致建筑混凝土处于受压的状态。但是在这种情况下，可以全面提高建筑混凝土的应用强度。在钢管内部注入混凝土的主要目的，是为了有效避免钢管弯曲的现象。保证钢管混凝土柱的承载力是保证建筑施工质量的重中之重。钢管和建筑混凝土之间具有相互作用，如果钢管内部建筑混凝土出现破坏问题，则会在一定程度上损坏钢管。因此保持钢管及内部混凝土完整性，避免出现松散，控制所承载力达到5%左右，然后用锤子进行敲打后成粉末进行脱离[1]。

1.2 施工方便，工期大大缩短

钢管建筑混凝土柱通常都是采用板材卷制成的，板材厚度都有相应的规格，结合现场实际工程需求，尺寸应控制在40 mm 左右。不管是工厂焊接还是建筑工程施工，控制在40 mm 都比较合适。同时制造工艺简单，在一定程度上可节省材料及运输成本。钢管还能够作为一种骨架，承担施工阶段所承载的重力，为工程施工提供较大的便利条件。

1.3 耐腐蚀性能优于钢结构

通常在钢管商用混凝土结构中，浇筑混凝土会导致钢管的外截面积减少，同时还受到外界气体腐蚀，所腐蚀的面积比钢结构少很多。由此可见，钢管建筑混凝土结构具有很强的抗腐蚀性。

2 装配式建筑混凝土结构类型

2.1 混凝土框架结构

装配式建筑作为建筑产业中的重要组成部分，在城市现代化建设发展中具有深远的现实意义。创新施工技术及模式能够有效提高建造效率，有利于推动基础设施建设、提高居民生活质量。装配式建筑通过预制混凝土框架构件的方式突破了传统建筑施工模式的束缚，提高工程效率的同时，以流程生产的方式保证了各框架构件的标准化、规范化，从而降低了现浇工艺应用时可能产生的风险[2]。装配式类型的建筑开展施工作业时需要严格根据前期方案设计选择合适的梁柱节点连接方式，其中柔性连接由于具备更优良的实用性以及工艺不同的框架构件等优点，在装配式建筑的混凝土结构支撑体系中得到了广泛的应用。

刚性连接需要根据具体工程建设中应用的预制构件类型及其拼装拆分方式进行选择性应用，在实际施工中主要分为一字型构件、二维构件以及三维构件3种类型。

其中一字型构件应用相对频繁，其生产工艺较为简单，对施工操作专业性要求较为宽松，同时能保持良好的结构整体性。二维构件与三维构件则包含T型、十字型、双十字型等多种结构类型，复杂的种类使其能够保持连接处的受力处于相对较小的状态，但在实际应用过程中需要提高对构件生产、运输以及安装操作等各环节的关注和重视，避免构件结构质量损坏对后续施工操作造成影响。

2.2 剪力墙结构

在实际施工建设中剪力墙结构能够结合具体工程需求进行灵活调整，根据建筑功能需求以及刚度、强度要求动态调整构件方案，主要以湿式连接工艺为主。其中预制墙体结构主要分为叠合板式以及多层式2 种不同类型，两者对比，多层式更适用于层数相对较少的装配式建筑结构，能减少不必要的建材浪费，同时对混凝土浇筑等施工技术的应用要求相对较低，因此具备良好的经济性，有利于企业的成本管理与控制[3]。

在装配式建筑中应用剪力墙结构可根据具体工程项目需求对预制构件的生产模式进行灵活调整，根据前期方案设计规定选择半预制式或全预制式。在开展装配工作时应注意提高对承重墙板设计的关注，对建筑结构的内力及抗侧力情况进行明确计算，确保框架结构的安全性及稳定性，并根据方案对混凝土浇筑工艺作出合理规划以维护整体性。

3 装配式建筑工程中混凝土的质量通病

3.1 混凝土干缩裂缝

收缩裂纹，即混凝土表层呈现出中间宽、两端细且长短不一、互不连贯状态的裂纹。其大部分属于表面裂缝，而裂缝是导致混凝土结构物承载能力、耐久性及防水性降低的主要原因，是亟待解决的质量问题。主要成因是施工者忽略了对成型砼的保护，由于水分挥发，砼的弹性减弱，最后在内部张力的影响下产生收缩裂纹。

3.2 混凝土脱模中的裂缝

混凝土脱模裂缝形成的主要是受运输过程中交通运输条件和运输环境的影响。裂缝的宽窄与深浅受各种因素的影响，比如脱模时混凝土施工强度过大和材料分配不均等制造过程中产生的裂纹，以及制造完毕后再对混凝土施以过强的外力等导致。

3.3 关于麻面的产生

由于施工过程中混凝土的不规则操作，在混凝土表面出现砂浆搅拌不均匀，形成凹凸表面，表面纹理看起来粗糙，钢筋外露混凝土表面出现麻点主要有以下几个原因。

第一，在混凝土浇筑作业中，浇筑模板的清洁不符合标准，清洁部分没有通过而造成模面。由于浇注完成后表面不够平整，造成面层凹陷，混凝土凝固时出现的管道现象。

第二，浇筑过程中，混凝土未完全达到密封要求，局部开始出现因漏浆而导致的点蚀现象。第三，由于混合保温不均匀混凝土层部分混凝土表面结构不隔离，直接粘附在模板上，造成表面下沉。第四，倒车操作不当，表面开始形成气泡，导致表面层出现点蚀。

4 装配式建筑混凝土结构支撑体系分析

4.1 竖向构件支撑

传统的建筑施工模式中混凝土结构框架主要由面板、支架以及相关连接件3部分共同组成，因涉及预制构件的生产和应用，装配式建筑的混凝土结构支撑体系与传统模式中存在一定区别，部分预制构件在前期的生产制作过程中包含了面板，因此在实际施工过程中其结构支撑体则主要由支架及连接件2 部分共同组成[4]。

在整体建筑结构中包含的预制构件类型相对较为复杂，根据具体工程建设需求的不同，包括PC 墙、柱、楼板和楼梯等。而装配式建筑混凝土结构支撑体系中则以竖向混凝土构件和水平预制构件两者为主要类型，其中竖向构件支撑则又可以具体分为竖向构件斜支撑、现浇混凝土竖向构件模板等。

在装配式建筑的实际施工建设中，无论是预制混凝土柱或墙，其功能均为定位或临时调节。施工时通过限位点和调节杆的辅助功能明确定位，而在水平层面上则通过钢筋的应用结合具体工程建设需求及方案设计，对单道斜钢的支撑情况进行调整完善，为后续施工作业打下良好基础。为保障定位调节工作质量，通常采用两道支撑的方式对预制柱情况进行精准矫正，在操作过程中通过对短支撑和长支撑2 部分位置的平衡进行细微调整。

此外，装配式建筑混凝土结构的竖向现浇支撑构件中还包括现浇柱、墙以及剪力墙的边缘构件等。区别于预制构件生产模式的标准化、规范化，在施工过程中采用现浇工艺能够有效提高项目框架结构的稳定性和整体性，尤其在楼梯间等位置对于抗侧力的提高具有积极的促进作用。

4.2 水平构件支撑

在装配式建筑混凝土结构支撑体系中，现浇梁板及预制叠合梁板为常见水平构件，根据具体工程建设需求及方案规划设计的不同，相应构件的具体支撑方式也有所区别，其中包括满堂脚手架支撑、新型支撑体系以及独立钢支柱临时支撑体系等多种类型。

在实际工程建设中，应用范围较广的是独立钢支柱临时支撑系统。它包含三脚架式独立钢支撑、水平杆式独立钢支撑两种方式以及独立钢支柱、横楞、水平杆以及三脚架等具体设备。其优点在于能够根据具体施工建设需求进行调节和优化，因此具备良好的适应性能够满足不同层高、板厚的工程项目应用[5]。

独立钢支柱临时支撑系统，其支模和拆模操作对施工人员的技术要求较为宽松，能够有效提高工作效率，对于推进工程有序开展具有积极的作用。除此之外，该体系具有良好的支撑性能，一定程度上为后续的作业和检验工作提供了良好的基础。满堂脚手架支撑体系包括钢管扣件式、承插式以及碗扣式等不同类型，在整体结构组成上包含传统扣件、方木、木模板等多种构件内容。

该体系在选择应用时应当充分考虑到支模架高度，一般情况下更适用于超过4 m 的高度范围。除此之外，在针对通道板、卫生间降板等数量较多的混凝土浇筑工艺时能够更好为后续施工操作提供便捷。在装配建筑施工作业时也可根据实际需求选择采用桁架支撑体系，操作时需注意在混凝土预制板下部布置一些榀支撑，其将和预制板共同形成一个更可靠的平衡体系。

5 装配式建筑混凝土关键工序操作要点

5.1 预埋件安装

对于有地梁的筏板基础，采用密集的BIM 技术设计，预先对齐地梁加钢筋，绘制钢筋的规格、间距和位置，并将包含的零件放置在梁上加固图，作相应调整。

5.2 钢管束及钢框架吊装

将第1 节钢管束安装在基础埋件上部，在埋件上部焊接临时固定耳板，吊升到位，用临时固定耳板初步校正，用连接夹板临时固定电缆拉风绳以稳定钢管束。标准节管束采用对接接头固定，每节上、下节均装有固定耳板。钢梁安装，由中跨向两端对称安装同1 列柱的钢梁，安装应按照先上层、后中、下层，先主梁后次梁顺序。

5.3 钢框架校正

每吊装1 节，都要校正钢管束高度、轴向位置和垂直偏差。轴向偏差每次调整在3 mm 以内，如果偏差过大，应在钢管束底部进行调整。钢管束各节段高度范围内的所有构件，只有在安装、栓接、焊接、验收完成后，方可离地放置在钢管束顶部节段的定位轴线上。

5.4 高强螺栓的初拧及终拧

施工时，高强螺栓的穿入方向应以方便工作人员施工操作为前提，框架周围的螺栓应穿入结构内部，框架内的螺栓应按设计穿过，朝着指定的方向，如果从同一层看，先拧主梁，再拧次梁；对于同一节点，先拧中心，然后再散开。高强度螺栓连接的摩擦面必须保持干燥、清洁，表面不得重新粉刷。

5.5 钢管束对接节点焊接

主要用于构件第一段与地基埋部版面的焊接、钢梁翼板的焊接、局部钢管束构件的纵缝焊接和焊接钢管束构件的对接，钢管束之间的焊缝必须对称焊接在墙体两侧。

5.6 钢筋桁架楼承板施工

加强钢筋桁架楼承板施工质量，钢筋桁架楼承板由镀锌楼板模具组成，由框架分桁杆和金属扣连接而成，可现场组装。地坪模具、连接件（扣件）和钢桁架组装好后，为确保上层钢结构安装过程中工人的安全，加快钢结构的施工，建议先铺设顶层甲板，然后从下往上一层一层地施工。如果楼板跨度大于支撑免支撑要求时，则应在跨中位置提供临时支撑，并在每个跨度处对地板模具与托盘之间的间隙进行临时密封。侧模板与钢梁表面点焊25 mm 和2 mm 高的焊缝，间距300 mm。侧模板通过拉直侧模板固定，适当调整后，钢筋一端点焊螺柱，另一端点焊侧模板。

5.7 钢管混凝土管束结构的应用分析

钢管混凝土的管束结构，主要目的就是将多根标准化的模块化钢管连接起来，形成一个钢管线，然后再在一根钢管内进行浇筑混凝土，形成一个钢管混凝土的管束。钢管混凝土梁等支撑构件主要被用来制造装配型建筑物的主要承载构件与抗侧向支撑构件。由于其独特的技术优势，钢管束混凝土回弹复合结构，已经在现代建筑物的结构中得到了广泛的应用，有效地提高了整个建筑物的安全性与稳定性。

事实上，填充钢筋混凝土的预制件和钢管束结构的设计和施工，必须严格按照国家现有标准进行设计，充分利用了钢管束结构的诸多优点，确保了预制件整体安全性和稳定性。同时，在进行砼浇筑时，要综合考虑到是采用密实砼还是普通砼，并结合钢管砼和剪力墙等具体情况。质量审查与批准必须遵守《自密实混凝土应用技术规程》。一般情况下，当填充混凝土的钢管梁剪力墙厚度小于20 cm 时，采用自密实混凝土，厚度大于20 cm 以上时，可以选择自密实混凝土或普通混凝土[6]。

6 结语

综上所述，现代化建设背景下建筑产业呈现出蓬勃向上的发展趋势，而装配式建筑作为整体产业体系中的重要组成部分具有深远的现实意义。因此有必要结合实际对装配式建筑的混凝土结构支撑体系展开研究和分析，为推动产业发展、加快新型工艺应用落实打下良好基础，不断促进建筑产业稳定发展，从而创造更高的社会效益和经济效益。