装配式房屋建筑技术创新分析

摘要：近年来，全国多个省市大力推进装配式建筑，装配式建筑是在工厂加工制作好建筑用构件和配件，运输到建筑施工现场进行装配而成的建筑。长沙市洋湖片区蓝天保障性住房在总结以往经验的基础上，通过技术创新，进一步提升了装配式建筑工程品质，为装配式建筑工程的建设提供了宝贵经验，推动了建筑节能，促进了绿色建筑的发展。基于此，文章以此为例，就装配式房屋建筑技术创新进行了研究。

关键词：装配式房屋建筑；建筑技术；技术创新

1工程简介

长沙市洋湖片区蓝天保障性住房工程位于部级新区湘江新区，是全省推进“两型社会”建设和建筑产业转型升级的重点项目，也是长沙市首批住宅产业化示范项目，2014年被列为长沙市“六个走在前列”重点建设的民生工程。工程为一种新型的绿色装配式建筑，主要部分采用预制部件集成装配而成。建筑面积60万m2，投资约17亿元。该工程主要采用预制部件集成装配而成，竖向承重结构体系柱、剪力墙采用现浇。工程采用了预制混凝土外墙挂板技术、夹心保温墙板技术，将保温、隔热、装饰装修等功能要求结合起来，建筑物安全性、保温性能卓越；采用了预制构件工厂化生产加工技术，施工快，节材、省工、节能环保；采用了装配式建筑密封防水应用技术、清水混凝土模板技术、混凝土裂缝控制技术等，实现了工程外墙和屋顶无渗漏，表面平整、尺寸准确、拼缝严密，基础筏板“不裂不渗”（见图1）。工程采用高层住宅结构集成体系，高层住宅均采用装配式“内浇外挂体系”，该体系的竖向承重结构体系柱、剪力墙采用现浇方式，剪力墙均采用预制外墙板与剪力墙叠合现浇，水平结构体系则采用由叠合梁和叠合板组成的叠合楼盖体系，内隔墙采用预制填充内墙墙板。PC构件分类如下：预制外挂板、预制隔墙板、预制内墙板、叠合梁、叠合板、预制楼梯（见图2）。

2关键技术创新要点

2.1混凝土桩复合地基技术

该工程处于湘江河畔，地下水丰富。地质复杂起伏大，地下高度为3.75m，地上建筑最大高度为81.2m。为保证基础的稳定，设计1.8m厚筏板基底和桩顶之间设置300mm厚度的褥垫层，预应力管桩设计直径为500mm，间距2m，设计桩长36m至42m。预应力管桩通过打桩机锤击、接桩、封底、收锤等工序，经验收合格后，在桩顶上铺褥垫层，基底褥垫层厚度为300mm，每边宽出基础边300mm，由中砂和碎石组成，碎石颗粒不大于3cm，沙与石比列为3∶7，回填夯实至基础垫层底设计标高处。预制管与桩褥垫层共同承担了建筑上部荷载，保证了基础的稳定，减少建筑累计沉降量，从而降低了预制构件拼缝开裂概率。

2.2混凝土裂缝控制技术

该工程筏板厚度为1.8m，设计已考虑在混凝土中掺抗裂纤维。工程选用P.O42.5普通硅酸盐水泥，同时在混凝土中掺入粉煤灰和掺入抗裂纤维，减少约15%的水泥，混凝土搅拌站严格、准确控制原材料计量准确，确保混凝土的质量，降低混凝土水化热。采用平铺法分层浇筑，分层厚度为50cm。安装Φ40镀锌钢管冷却水管，冷却水管在混凝土浇筑前完成安装，用钢丝绑扎固定在筏板架立筋上，防止打断损坏水管，冷却水管数量铺设分为两段通水，冷却水管内的冷却水流向每12h变换一次，使混凝土能均匀冷却。混凝土浇筑时预埋热电偶，分别探测混凝土内部和表面温度，混凝土外部环境使用温度计测温，测温时做好测温记录。在混凝土浇筑后，先初步按标高用长刮尺刮平，在终凝前用木抹子反复搓平压实。加强混凝土养护，采用在表面覆盖一层塑料薄膜，以减少水分的散发，缩小底板表面与大气温差，避免温差过大而造成温度裂缝。当温差较小且稳定后，可逐步减小通水量直至停止通水，冷却水管停止通水后，通过高压气流将管内水排干，再进行高压注浆（浆体材料强度比筏板高一个强度等级）将冷却水管密封。

2.3基于BIM的现场施工管理信息技术

基于BIM的现场施工管理信息技术是指利用BIM技术，并借助移动互联网技术实现施工现场可视化、虚拟化的协同管理。在施工阶段结合施工工艺及现场管理需求对设计阶段施工图模型进行信息添加、更新和完善，以得到满足施工需求的施工模型。依托标准化项目管理流程，结合移动应用技术，通过基于施工模型的深化设计，以及场布、施组、进度、材料、设备、质量、安全、竣工验收等管理应用，实现施工现场信息高效传递和实时共享，提高施工管理水平。

2.4钢筋直螺纹连接技术

钢筋直径d＞22时采用滚轧直螺纹连接方式，设计接头等级为I级。直螺纹连接施工质量稳定，减少了现场焊接工作量，能更好地保证施工质量，且能全天候作业，保证施工工期。工艺流程：钢筋原料→切头→机械加工（丝头加工）→套丝加保护套→现场安装。施工要求：（1）连接钢筋接头强度必须达到钢材强度值。（2）钢筋套丝质量必须符合要求，须逐个用月牙形规和卡规检查。（3）钢筋螺纹的完整牙数不小于规定牙数。（4）接头拧紧值应满足“接头拧紧力矩值表”规定的力矩值。（5）接完的钢筋接头必须用油漆做标记，其外露丝扣应留有一两个完整丝扣。

2.5组合铝合金模板施工技术

该工程住宅楼主体结构标准层采用铝合金模板与预制挂板结构相结合的方法施工，主体结构多为预制板、叠合楼板、叠合梁等，铝合金模板主要用于现浇混凝土模板（剪力墙、梁），模板标准尺寸为400mm×2560mm，墙模板型材高65mm，铝板材5mm厚。施工工艺：铝合金模板拆分设计→工厂化生产机运输→安装墙板及校正垂直度→楼面梁模板安装及校正→安装楼面模板龙骨→安装楼面梁模板及调平→检查验收。铝合金模板具有自重轻、强度高、加工精度高、单块幅面大、施工方便的特点，并能提高混凝土外观质量。同时模板周转使用次数多、摊销费用低、回收价值高，减少了建筑垃圾，有较好的综合经济效益。

2.6清水混凝土模板技术

根据该工程装配式建筑PC构件外形尺寸和外观质量要求，清水混凝土设计前对工程进行全面深化设计，项目采用铝合金模板施工技术，妥善解决好对饰面效果产生影响的关键问题，包括PC构件间的缝处理、PC构件与现浇的缝处理。

2.7装配式混凝土框架结构技术

工程部分框架梁采用预制构件通过可靠的连接方式装配而成，连接节点处预制构件预留键槽、现场后浇混凝土、预应力钢筋等将构件连成整体的混凝土结构。该工程叠合主要分在除核心筒以外的位置。预制构件在梁柱节点处通过后浇混凝土连接，预制构件为一字形，两端钢筋锚入剪力墙，叠合框架梁的箍筋采用整体封闭箍筋，通过现场绑扎上部钢筋，混凝土浇筑形成一个整体。

2.8混凝土叠合楼板技术

该工程将楼板沿厚度方向分成两部分，底部是60mm预制底板，上部80mm后浇混凝土叠合层。配置底部钢筋的预制底板作为楼板的一部分，在施工阶段作为后浇混凝土叠合层的模板承受荷载，预制叠合板按照设计图纸预留桁架钢筋（楼板底部钢筋），通过现场绑扎楼板上部钢筋以及内隔墙预留固定钢筋再浇筑混凝土形成整体的140mm厚叠合混凝土构件。施工特点：预制混凝土底板的混凝土强度等级不宜低于C30、预制底板厚度不宜小于60mm，后浇混凝土叠合层厚度不应小于60mm。作为装配式建筑预制的一部分，具有节能环保的优势，同样可作为楼板现浇部分的底模，是装配式建筑快拆体系最重要的部分。

2.9预制混凝土外墙挂板技术、夹心保温墙板技术

该工程20栋住宅楼外墙均安装在主体结构上，起围护、装饰作用的非承重预制混凝土外墙板，板厚160mm，其结构组成为外叶钢筋混凝土60mm厚+保温层（XPS）50mm厚+内叶钢筋混凝土50mm厚结构层，按期结构组成分类属于夹心保温板，外挂板上部预留钢筋锚入楼板或梁中、下部采用L型钢与楼地面连接、左右相邻外挂板间采用一字型刚板连接，通过200mm厚现浇混凝土形成一个整体。生产工艺流程：模台清扫→模具组装、喷涂脱模剂→安装预埋件（含水电）→内叶墙混凝土浇筑振捣（一次）→铺保温板、插连接件、铺钢筋网→外墙模具组装→外叶墙混凝土浇筑（二次）→振捣赶平、预养护、抹面→养护、脱模→吊装→运输安装综合效益：挤塑板的导热系数为混凝土导热系数的1/50，通过中间的挤塑板设计隔断了内外热量传递的通道，实现保温节能的效果。蓝天保障房外墙通过优化改进，全部采用三明治外挂板，且全墙范围连续设置，结合上下层的保温楼地面，形成一个保温的封闭空间得建筑具有整体性、耐久性、安全性、保温性、高效性的卓越性能。

2.10装配式混凝土结构建筑信息模型应用技术

该工程通过与设计院、预制构件厂家共同研究建筑信息模型技术在装配式建筑上利用，实现装配式混凝土结构的设计、生产、运输、装配、运维的信息交互和共享，实现装配式建筑全过程一体化协同工作。应用BIM技术，装配式建筑、结构、电气等专业协同设计，实现建筑、结构、电气一体化。

2.11预制构件工厂化生产加工技术

该工程预制构件由预制构件工厂统一生产加工，PC构件厂采用柔性生产线，可移动的模台作为施工工作面，施工人员在固定的地方进行钢筋绑扎、混凝土浇筑等施工作业。施工特点：通过移动模台、桁车、钢筋自动化加工设备、混凝土智能化浇筑振捣机、抹面机、划线机、拉毛刻槽机、预养窑、蒸养窑、台面清扫机等成套机械设备，实现预制构件从模具组装到构件达到出厂标准全过程机械化、智能化、信息化循环生产。柔性生产线在施工生产中的优势很明显，任一作业工种完成一段工作后，模台移动，进行下一段工作，工序衔接紧密，没有干扰。每一工序在一个专业的区域内作业，材料准备和机械操作方面都有特定的操作流程，利于精细化管理。预制构件生产过程施工单位和监理单位都会指派专业人员驻厂监造，确保施工质量。

2.12基于BIM的管线综合技术

运用BIM技术的三维可视化、模拟化等特性。工程开工后对给排水、电气专业进行建模并开始空间的碰撞检查，对于构件冲突或不满足空间距离的部位，进行调整。模拟水电安装工序施工，实现了构件拼装复杂节点可视化，提前预防因图纸理解不透彻而盲目施工的问题。通过三维模型管线会审，发现管线碰撞共50处，减小了后期调整避让的难度。

2.13装配式建筑密封防水应用技术

密封防水是装配式建筑应用的关键技术环节，直接影响装配式建筑的使用功能及耐久性、安全性。装配式建筑的密封防水主要指外墙防水，主要密封防水方式有材料防水、构造防水两种。该工程外墙板通过优化设计，采用内高外低的“企口”（见图3），并在内侧粘贴防水卷材、外侧打胶，形成结构和构造两道防水，实现了外墙无渗漏。打胶施工方法：预埋构件（悬挂式安全防护篮）割除防锈→缝内粘贴背衬材料→缝外侧边美纹纸胶带→填塞西卡胶外墙预制板水平拼缝防渗难度大。通过优化设计，采用内高外低的“企口”，并在内侧粘贴卷材、外侧打胶，形成结构和构造两道防水，实现了外墙无渗漏。

3结束语

在国家产业转型升级的大背景下，发展符合资源节约型和环保型的装配式施工创新技术，能满足广大城乡居民对提高住宅的质量、性能和品质的需求。采用工业化生产方式，通过预制混凝土工厂流水线生产的装配式工业化住宅构件和部品的标准化、工业化生产和安装，预制构件表面平整、尺寸准确，密实度高，预制产品较现浇加工精度和加工质量的提高明显提升工程质量，有效提高了混凝土构件的耐久性，而且能将保温、隔热、水电管线、装饰装修等多方面功能要求结合起来，降低后期的维护费用，能延长建筑物的使用寿命10～15年，由此带来的经济效益明显，也有利于结构百年设计目标的实现。在装配式建筑设计阶段应用BIM技术建立项目三维模型，对项目进行方案优化、施工图设计、构件拆分、深化设计、碰撞检查，减少施工过程中可能产生的误差。BIM技术与装配式建筑相辅相成，互相促进，将成为我国建筑业发展的未来方向。

参考文献：

[1]张斌,胡江海.房屋建筑装配式混凝土结构建造技术创新研究[J].工程技术研究,2020,5(5):147-148.

作者：潘斌 张济忠 易峰 单位：中国水利水电第八工程局有限公司