新型装配整体式混凝土结构施工技术.pdf

第 4 1卷第 1期 2 0 1 5年 2月 四川建筑科学研究 S i c h u a n B u i l d i n g S c i e n c e 3l 新型装配整体式混凝土结构施工技术 王军 强 ( 江苏建筑职业技术学院， 江苏 徐州2 2 1 1 1 6 ) 摘要： 装配式混凝土结构是实现住宅工业化的重要途径， 目前在国内的应用实践还 比较少， 在设计、 制作、 施工等 方面还缺少系统的规范、 标准、 技术规程等的支撑。在设计层面， 分析了B I M技术在装配式混凝土结构设计、 施工、 运营管理方面的应用。在技术层面， 对装配整体式混凝土结构拆分与模数协调、 拼缝处理与防水技术、 钢筋节点构 造与连接技术、 装配构件的集成技术和等同现浇混凝土结构施工技术进行了技术分析。在施工工艺方面， 给出了 装配整体式混凝土结构的施工工艺流程和预制墙板 、 叠合板、 飘窗、 预制楼梯等的施工工艺。 关键词： 装配式整体式混凝土结构 ； 拆分； 预制构件； 等同现浇混凝土结构； 间接搭接 中图分类号： T U 3 7 5 文献标志码： B 文章编号： 1 0 0 8—1 9 3 3 ( 2 0 1 5 ) 0 1 —0 3 1— 0 4 O 引 言 在《 装配式混 凝土结 构技 术规 程》( 征求 意见 稿) 中， 装配式混凝土结构( 建筑) 是指主体结构部 分或全部采用预制混凝土构件装配而成 的钢筋混凝 土结构( 建筑 ) ， 简称装配式结构 ( 建筑 ) 。装配式混 凝土结构在欧洲 、 美 国、 13本 、 新 加坡等国家有着广 泛的应用 ， 预制装配化程度较高。装配式混凝 土结 构采用工业化生产 的预制构件 ， 现场进行安装 与连 接构造处理， 施工高效便捷， 能有效降低能耗， 工业 化生产水平高 ， 有利于将劳动粗放型、 密集型的工人 转变成技能型的产业工人 ， 属于绿色低碳施工技术 ， 符合建筑业产业转型和技术升级的发展趋势。在我 国， 建筑业面大量广 ， 属 于劳动密集型产业 ， 预制装 配率和工业化的水平相对较低， 装配式混凝土结构 在国内市场份额和占有率还非常低 。在规划 、 设计 、 设计深化 、 预制构件生产 、 运输与 吊装 、 预制构件安 装、 节点处理、 成本降低、 部品件配套、 一体化施工等 环节存在产业链 、 技术链 、 经济链 、 管理链等 的技术 瓶颈和实践困难 ， 这些都制约了装配式混凝土结构 的发展。本文 以装 配整体式混凝 土结构为例 ， 探讨 其在设计 、 技术选择 、 施工工艺等技术方面的问题。 1 B I M 技术在装 配式 混凝土结构 中的 应用 B I M ( B u i l d i n g I n f o r m a t i o n M o d e l i n g ) 建筑信息模 收稿 日期 ： 2 0 1 3 - 1 2 - 3 0 作者简介： 王军强( 1 9 7 3 一) ， 男， 陕西渭南人 ， 博士研究生， 主要从事 钢筋混凝 土结 构方 面的研究 。 基金项 目： 住房 和城乡建 设部 2 0 1 1年研 究开发 项 目( 2 0 1 1 一 K 3 - 2 5 )； 江苏省 建设 系统科技 项 目( Z D 1 9) E—ma i I ： w a n ~ u n q i a n g 7 3 9 9 @1 6 3 ． c o n 型具有可视 化 ( 构件三维 可视 ) 、 协调 化 ( 作业 、 工 种 、 工序等 ) 、 模拟( 施工 、 采光 、 日照 、 节能等 ) 、 优化 ( 设计 、 施工、 运营管理 、 造价控制 ) 等特点 ， 在装 配 式混凝土结构设计 、 施工 、 造价控制 、 运 营管理等方 面有重要的应用前景。 1 ) 设计 阶段 ： 利用 B I M技术的可视化与三维立 体效果 ， 有利于设计方案 的筛选 和优化。利用 B I M 技术基于三维模型的特性和模型及时更新再生的特 点来细化方案 中的每一个细节 ， 避免传统设计的交 叉、 专业协调和工种的不协调现象， 有利于提高设计 效率 ， 节省成本。B I M技术可以实现空间构件分析 、 体量分析和效果 图分析 ， 实现三维可视化表现方式 。 B I M技术可 以利用工具软件创建 3 D模型 ， 完成结 构条件分析 、 结构计算及得到结构施工 图。B I M也 可以实施节能计算分析、 造价分析、 日照分析等， 给 出计算结果和施工图。B I M技术可以利用其三维模 型的可视化 ， 模型生成的高效化 ， 在建设前期 ， 对专 业交叉 、 碰撞进行模 拟 ， 生成整体化 的协调数据 ， 避 免传统图纸的耗时 、 耗力 、 耗成本的问题 。 2 ) 构件生产阶段 ： 利用 B I M技术可以实现构件 的拆分与放样 ， 完成模具设计 的自动化 、 构件组合与 拼接模拟 、 构件生产计划管理 、 构件生产质量控制等 工作 ， 通过 R F I D芯片埋置技术将 三维构件模 拟与 现实构件关联起来 ， 有利于动态跟踪与过程控制。 3 ) 施工阶段 ： 采用 B I M技术使得在实际工程 中 使用的4 D ( 三维的建筑信息模型 + 基于时间的施工 管理 ) 甚至 5 D( 在 4 D的基础上再加上资金流动管 理) 施工管理技术成 为了可能。在现场管理方 面， 利用 B I M三维模型和 3 D施工图指导现场施工 。利 用构件芯片识别技术 、 激光扫描、 移动通讯 、 R F I D和 3 2 四川建筑科学研究 第4 1 卷 互联 网技术等进行现场施工跟踪和管理。利用 B I M 技术可以实现构件进场管理、 构件吊装与安装模拟 、 现场安装与进度管理模拟， 对于提高施工质量、 预防 事故、 保证安全等有意义。 4 ) 运营阶段 ： 通过全真 的建筑信息模型迅速定 位到问题部位 ， 即可迅速解决 出现 的问题 。可以对 建筑能耗 、 折 旧、 安全性预测 、 物业使用 、 维护与调 试 、 物业变化前的信息采集 与管理 、 建筑使用情况或 性能等进行信息化管理。 对装 配整体式混凝土结构 ， 目前适用的结构体 系包括装配整体式框架结构 、 剪力墙结构 、 框架一 剪 力墙结构 ， 不包括装配整体式混凝土筒体结构 、 板柱 结构 、 底部大空间剪力墙结构等。在实践应用项 目 上 ， 目前国内的装配整体式混凝土结构主要应用于 装配式混凝土剪力墙住宅项 目， 建造高度还没有突 破 6 0 m， 设 防烈度为 7度 以下 区域。在设计层面上 ， 作为设计技术人员 ， 还是采用现浇结构 的设 计思想 和方法进行装配整体式混凝土结构的设计 ， 出的图 纸还是传统 的结构施工图。在构件的选型、 拆分 、 构 件的制作、 构件的运输、 吊装、 现场安装等环节， 对于 设计 、 施工 、 管理 、 预算 、 后期运营与维护方面， 还缺 少整合和技术衔接 ， 缺少技术和人员 ， 施工实践 中迫 切需要解决装配施工一体化的技术瓶颈问题。 2装配式混凝土结构施工技术 2 1 构件拆分与模数协调 构件拆分和模数协调对装配式混凝土结构的设 计、 制作、 安装等有重要意义。目前的标准、 规范和 规程等无法满 足和指导装配混凝土结构 的拆 分技 术 。现有的做法是设计 院出的施 工图， 新 型的装配 施工企业进行二次深化设计 ， 然后进行构件拆分 ， 这 个不利于构件的集成化 ， 影响建筑工业化的发展 。 在构件拆分过程中， 结合结构体系和构件类型 ， 划分为承载的构件和非承载 的构件 ， 构件节点处于 受力较小处， 连接构造简单， 连接与拼缝处理方便， 连接可靠耐久。同类构件进行优化 ， 减少品种 和数 量。构件拆分应考虑建筑 、 结构、 暖通、 空调、 水 电、 运输与吊装 、 安装 、 模具 、 吊点位置 、 起 吊方式 、 安全 防护 、 保温节能 、 防水 、 拼缝和连接 、 施工措施以及预 埋件等 ， 是个集成 的综合技术。构件的拆分 ， 最后要 满足模具 、 制作 、 运输 、 吊装 、 安装等关键施工环节 ， 需要制定相应的方案和技术措施 。图 1为某整体装 配剪力墙结构拆分示意 ， 楼板为叠合板 ， 外墙板为预 制墙板， 构造边缘构件为现浇， 预制部分包括预制外 墙板 、 预制叠合 阳台板 、 预制叠合楼板 、 预制飘窗 、 预 制楼梯板及预制装饰板等， 墙板预制和现浇墙体、 暗 梁、 暗柱等通过加大的现浇节点 ( 边缘构件 ) 连接成 整体 。 图 1 某整体装配剪 力墙结构拆分示意 2 ． 2 拼缝与防水技术 外墙板 的拼缝包括水平拼缝和竖向拼缝 ， 拼缝 的做法和质量对于外墙防水有重要作用， 如何解决 过去的预制大墙板结构存在渗漏 、 开裂 、 保温节能与 隔声等方面的缺陷是关键 。通 过材料 防水 、 构造 防 水、 材料与构造防水相结合等措施， 达到节点拼缝的 可靠性和防水性。图 2给出了外墙拼缝 的节点构造 做法 ， 合理的拼缝构造做法包括拼缝的节点 构造做 法和防水类型( 结构构造防水 、 材料防水等 ) 。 图2 拼缝接缝构造做法 2 ． 3 钢筋节点连接技术 装配整体式混凝土结构的节点连接与处理是保 证装配整体式混凝土结构的节点或接缝的承载力、 刚度和延性不低于现浇钢筋混凝 土结构 ， 满足装配 整体式混凝土结构的整体性能不低于现浇结构， 实 现等 同现浇式混凝土结构的重要措施和要求。装配 式混凝土结构中竖向构件( 柱、 墙) 、 水平构件( 梁) 节点处钢筋的连接可采用钢筋套筒灌浆连接、 间接 搭接连接 、 机械连接或焊接连接等方式来完成。钢 筋套筒灌浆连接对套筒埋设、 钢筋位置与留置长度、 灌浆料 、 灌浆质量等有 比较高的要求 ， 如何降低套筒 的成本 、 实现套筒 的国产化等是钢筋套筒灌浆连接 3 4 四川建筑科学研究 第 4 1 卷 楼 为装配整体式剪力墙结构 ， 结构安全等级为三级 ， 抗震设防烈度 7度。内部竖 向简体、 边缘构件及部 分重要部位的墙体采用现浇混凝土施工 ， 楼板 1 层 及以下范 围采用现浇 ， 1层以上楼板采用叠合楼板 。 外墙板 、 叠合 阳台板 、 叠合楼板 、 预制飘窗 、 预制楼梯 板及预制装饰板采用工厂化生产的预制构件。 装配整体式混凝土结构的施工工艺流程为： 设 计深化一构件拆分一加工详图一构件生产_ 构件运 输、 堆放一构件吊装一测量放线一临时支撑安置一 构件安装一现浇部分施工一节点与拼缝处理一质量 验收。 预制墙板安装工艺流程为 ： 施工准备一测量放 线一插筋 、 定位钢筋 、 连接钢筋检查一预制墙板 吊装 一预制墙板就位一临时支撑设置一预制墙板安装一 节点处理一灌浆一现浇部分支模一钢筋施工一混凝 土浇筑一质量验收。 叠合板安装工艺流程 为 ： 施工准备一测量放线 一支撑设置一叠合板 吊装一叠合板就位一水 电、 管 线安装一叠合板上部钢筋安装一隐蔽验收一混凝土 浇筑一质量验收。 预制飘窗安装工艺流程为 ： 施工准备一测量放 线一飘窗起 吊一飘窗就位与校核一支撑与 固定一安 装 固定一连接处理一验收。 预制楼梯板安装工艺流程 为： 施工准备一测量 放线一楼梯搁置端处理一支撑设置一楼梯板吊装一 楼梯板就位与校核一楼梯板 固定一连接处理一质量 验收。 随着建筑工业化 和产业化进程 的推进 ， 预制构 件的装配率会越来越高 ， 研究与之相适应的技术 、 工 艺是非常重要 的。在施工实践 中， 装配式混凝土结 构的设计技术 、 构件拆分与模数协调 、 节点构造与连 接处理 、 吊装与安装 、 灌浆工艺及质量评定 、 预制构 件标准化及集成化技术 、 模具及构件生产、 B I M技术 的应用等还存在标准、 规程的不完善或技术实践空 白， 在这方面 尚需要进一步加大产学研的合作 ， 促进 装配式住宅结构的健康发展 。 4 结 语 装配式混凝土结构符合国内建筑业的发展趋 势 ， 但在设计方面， 装配式混凝土结构 的设计和二次 深化设计还没有形成体系， 还不能很好的解决构件 功能集成与拆分 、 部 品选择与连接构造等方面的技 术难题 。在技术层面 ， 对模数协调与构件拆分 、 节点 构造与连接处理 、 钢筋连接方式 的选择 、 构件多功能 集成与制造技术等方面， 还缺少技术、 标准的支撑。 如提出钢筋套筒灌浆连接的工艺， 但有关套筒的技 术标准和要求还缺少， 距离施工实践还有距离， 这些 都影响了装配混凝土结构的工程实践应用 ， 提高 了 建造成本 ， 制约 了其发展。在施工方面 ， 还应进一步 研究装配式混凝土结构的生产技术 、 施工工艺、 吊装 技术 、 支撑体系、 施工集成管理等， 形 成装配式混凝 土结构的成套技术措施和工艺， 为装 配式混凝土结 构的发展提供技术支撑 。 参 考 文 献 ： [ 1 ] 装配式混凝土结构技术规程( 征求意见稿) [ s ] ． [ 2 ] G B 5 0 6 6 6 6 --2 0 1 1 混凝土结构工程施工规范[ s ] ． [ 3 ] D G J 3 2 ／ J x x --2 0 1 0预制装配 整体式剪 力墙结构 体 系技 术规程 [ s ] ． [ 4 ] S J G 1 8 --2 0 0 9预制装配整体式钢筋混凝土结构技术规范[ s ] ． [ 5 ] J 1 1 6 9 3 --2 0 1 0预制装配整体式房屋混凝土 剪力墙结构技术 规 范 [ s ] ． [ 6] 辽 宁省地方标准． 装配整体式 剪力墙结 构设计规 程 ( 报批 稿 ) [ S ] ． [ 7 ] 北京市地方标准． 装配式剪力墙结构设计规程 [ S ] ．