林永銓

（中交建筑集團(tuán)有限公司，北京 100022）

0.引言

裝配式建筑由于施工方便、現(xiàn)場(chǎng)施工數(shù)量相對(duì)較少，因而它的施工速度更快，建造費(fèi)用也大大減少，在此背景下，整體組裝結(jié)構(gòu)曾一度流行。但是，從當(dāng)時(shí)的施工質(zhì)量來(lái)看，它的總體質(zhì)量并不好，其主要由于設(shè)計(jì)水平的限制，使得預(yù)制構(gòu)件不能滿足設(shè)計(jì)的需要。預(yù)制構(gòu)件的制造工藝水平較低，因而預(yù)制構(gòu)件的制造精度較低。但隨著我國(guó)建筑技術(shù)的進(jìn)步，以其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特征，可以在施工中發(fā)揮巨大的作用。

1.裝配式建筑結(jié)構(gòu)的概述

1.1 裝配式建筑結(jié)構(gòu)體系

所謂的裝配式建筑，就是將預(yù)制柱、預(yù)制梁、內(nèi)外墻、空調(diào)板、疊合板等建筑材料，通過(guò)組裝而成。一般來(lái)說(shuō)，組裝房屋的結(jié)構(gòu)分為兩大類，一類是組裝，另一類是在工廠內(nèi)組裝。第二種方法是裝配，把構(gòu)件送到工地，然后在工地上根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)裝配。一般來(lái)說(shuō)，根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)形式可以將其劃分為：剪力墻、框架核心等。目前，國(guó)內(nèi)使用最多的剪力墻結(jié)構(gòu)常用在某些大型購(gòu)物中心和住宅建設(shè)中。

1.2 抗震性能

抗震作用的優(yōu)劣與建筑物是否具有抵抗自然災(zāi)害的能力有著密切的聯(lián)系，所以要提高其抗震能力，才能有效地抵抗自然災(zāi)害。目前，裝配式混凝土結(jié)構(gòu)可分為全組裝和半組裝兩大類，但不管是哪一種，其對(duì)結(jié)構(gòu)剛度的影響都是構(gòu)件的剛度和節(jié)點(diǎn)剛度，而與裝配程度無(wú)關(guān)。當(dāng)發(fā)生地震時(shí)，若其剛性達(dá)不到要求，很可能會(huì)導(dǎo)致建筑物的損壞。

2.整體裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 立面以及平面設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)中，平面設(shè)計(jì)是整個(gè)設(shè)計(jì)的重要組成部分，平面設(shè)計(jì)是整個(gè)設(shè)計(jì)的重要組成部分，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮到空間、功能等方面的因素，首先要進(jìn)行平面設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)功能、實(shí)際需求、平衡構(gòu)件尺寸和空間尺寸。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，按照規(guī)范化、系統(tǒng)化的原則，將設(shè)計(jì)資料進(jìn)行實(shí)時(shí)上傳，并生成二維和三維的圖形。在設(shè)計(jì)的時(shí)候，要考慮到建筑的合理布置，要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的施工工藝進(jìn)行細(xì)致的分析，確保預(yù)埋件的生產(chǎn)質(zhì)量達(dá)到要求。在建筑的平面和立面設(shè)計(jì)中，要充分考慮到建筑的實(shí)際需要，并運(yùn)用良好的設(shè)計(jì)思路，以減少施工的困難。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)件

在進(jìn)行裝配式施工項(xiàng)目的設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)預(yù)制件的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)行了探討。在設(shè)計(jì)時(shí)，各預(yù)制件必須嚴(yán)格遵守設(shè)計(jì)規(guī)范，以降低工程施工中的總體難度，特別是要盡可能地減少使用復(fù)合構(gòu)件。針對(duì)目前國(guó)內(nèi)預(yù)制件的生產(chǎn)質(zhì)量，一些預(yù)制件仍然無(wú)法保證其精確度，因此，必須考慮到在施工中有可能出現(xiàn)拼裝與現(xiàn)澆結(jié)合的情況，在設(shè)計(jì)時(shí)要注意到各種施工方式的結(jié)合性。

2.3 裝配式結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)

結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)是不同預(yù)制件之間的連接點(diǎn)，對(duì)整個(gè)裝配式建筑的施工質(zhì)量有很大的影響，因此，在進(jìn)行該部分的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮到施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件、建筑的功能等，并在進(jìn)行節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)其承重和剪力進(jìn)行分析。注意應(yīng)力轉(zhuǎn)移能力是否符合整體的受力狀況，若有異常的參數(shù)，必須按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行再設(shè)計(jì)[1]。在接頭方式上，采用增加高強(qiáng)度螺栓等方式，以達(dá)到應(yīng)力傳遞的目的，從多個(gè)角度提高工程的整體剛度，并注重節(jié)點(diǎn)的延伸性能。保證結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的技術(shù)內(nèi)容在工程實(shí)踐中得到貫徹，從而提高工程的整體質(zhì)量。

3.裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 框架結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)

裝配式建筑框架結(jié)構(gòu)是目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上使用最多、使用最廣泛的一種。其主要原因在于其輕質(zhì)、便于搬運(yùn)，且屬于整體性能比較好的高層框架。在采用框架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)時(shí)，不管是層合板還是合梁都是在廠房?jī)?nèi)進(jìn)行，通過(guò)運(yùn)輸設(shè)備將其運(yùn)送至工地，在此基礎(chǔ)上，采用了現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，或在梁端處設(shè)置了鍵槽。在工程設(shè)計(jì)中，為提高框架結(jié)構(gòu)的承載力，必須重視柱的強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)在C30 以上。在梁、柱的中線設(shè)計(jì)時(shí)，必須使其與垂直平面一致，并形成對(duì)齊的形狀，在垂直方向上也要注意對(duì)齊。預(yù)埋件是框架結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)的重要組成部分，因此，在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，要確保各部位的預(yù)埋件在整體上具有良好的承載力。

3.2 預(yù)制剪力墻結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)

在裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)中，承重墻是其重要組成部分，為了確保其設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量，必須在山壁上設(shè)置承重墻。在此基礎(chǔ)上，對(duì)其進(jìn)行了內(nèi)力分析，并進(jìn)行了抗側(cè)力的設(shè)計(jì)。在剪力墻結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)中，應(yīng)注重對(duì)鋼筋的直徑、強(qiáng)度的控制，以保證各構(gòu)件的結(jié)合性能良好[2]。在實(shí)際工程中，既要保證結(jié)構(gòu)的受力性能，又要保證結(jié)構(gòu)的可靠性。若發(fā)現(xiàn)其抗震性能不佳，則宜加大鋼筋的直徑及強(qiáng)度。注意與施工環(huán)境的關(guān)系，在剪力墻結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中，如采用分段式設(shè)計(jì)，則應(yīng)注重與實(shí)際情況的關(guān)系，如房間構(gòu)造、拼接位置等。

3.2.1 剪力墻基礎(chǔ)連接節(jié)點(diǎn)

在預(yù)制混凝土剪力墻的基礎(chǔ)上，每隔500mm 預(yù)先埋設(shè)E51 型鍍鋅鋼板，3 根20mm 直徑的高強(qiáng)度螺栓與鋼板內(nèi)壁進(jìn)行焊接和固定；在現(xiàn)澆混凝土的基礎(chǔ)上，預(yù)先埋設(shè)2 根20mm 直徑的高強(qiáng)度螺栓；在安裝時(shí)，在剪力墻的底端連接部位預(yù)先放置20mm 的調(diào)平擋板以調(diào)節(jié)剪力墻的豎直度，剪力墻的調(diào)整和固定后與地基用ACC-01 型鍍鋅角鋼預(yù)埋高強(qiáng)螺栓進(jìn)行加固，最后將剪力墻與地基間的空隙用高強(qiáng)度注漿填實(shí)。

3.2.2 剪力墻水平連接節(jié)點(diǎn)

每一層混凝土剪力墻在預(yù)制時(shí)，每隔500mm 預(yù)先埋設(shè)一E66 鍍鋅槽鋼，3 根20mm 直徑的高強(qiáng)度螺栓，在槽鋼的兩邊內(nèi)側(cè)焊接并固定；4 根高強(qiáng)度螺栓在剪力墻內(nèi)側(cè)預(yù)先埋設(shè)；在安裝時(shí)，首先使用4 根高強(qiáng)螺栓將預(yù)制構(gòu)件與調(diào)平墊片緊固；其次用M20 高強(qiáng)螺栓調(diào)整剪力墻的橫向和垂直度，并在調(diào)整和固定兩片剪力墻后；最后用ACC-03 鍍鋅鋼板預(yù)埋高強(qiáng)螺栓進(jìn)行加固，并在預(yù)應(yīng)力剪力墻間的空隙處用高強(qiáng)度注漿砂漿進(jìn)行填平。

3.2.3 剪力墻垂直連接節(jié)點(diǎn)

E53 型鍍鋅鋼板在建筑縱向剪力墻的兩端內(nèi)側(cè)預(yù)先埋設(shè)，而在同一部位，E54 型鍍鋅角鋼則在同一部位預(yù)先埋設(shè)；在對(duì)兩個(gè)剪力墻進(jìn)行調(diào)整和固定后，采用ACC-04 鍍鋅角鋼進(jìn)行全焊接，并在預(yù)應(yīng)力混凝土剪力墻間隙處進(jìn)行高強(qiáng)度灌漿。

3.2.4 剪力墻雙T 梁板連接節(jié)點(diǎn)

在混凝土剪力墻的內(nèi)部預(yù)制時(shí)，每隔500mm 預(yù)先埋設(shè)E56 型鍍鋅鋼板，4 根16mm 直徑的高強(qiáng)度螺栓在鍍鋅鋼板的內(nèi)側(cè)進(jìn)行焊接和固定；延長(zhǎng)T 形梁的翼緣板中，每500mm 預(yù)先埋設(shè)E59 型鍍鋅角鋼，4 根16mm 直徑的高強(qiáng)度螺栓在鍍鋅角鋼的內(nèi)側(cè)進(jìn)行焊接和固定；在安裝過(guò)程中，使用ACC-05 型鍍鋅角鋼將 T 型梁翼緣面板上下端與剪力墻用高強(qiáng)螺栓緊固，并用高強(qiáng)度注漿料對(duì)其進(jìn)行填筑。

3.3 預(yù)制裝配式混凝土疊合板

在住宅建筑中采用預(yù)制拼裝混凝土疊合板，其結(jié)構(gòu)主要包括兩個(gè)主要部件：實(shí)心板和帶預(yù)留孔的板筋，因此，根據(jù)板筋的剖面構(gòu)成，可將其分成兩類：長(zhǎng)方形和 T 型。在施工中采用了底板，并在底板上增加了板筋，從而提高了底板的剛度。由于施工過(guò)程中受跨徑的影響，必須在底板肋骨之間留出空隙，便于放置無(wú)預(yù)應(yīng)力鋼筋和管道，同時(shí)，板肋還可以使層板與墻體緊密結(jié)合[3]。在疊層板安裝完畢后，要進(jìn)行混凝土的澆筑，因此，通過(guò)使用板筋和預(yù)留的孔隙可以更好地將混凝土灌注到基板的表面，并且在將混凝土注入到板筋的預(yù)留孔中時(shí)，可以起到銷釘?shù)淖饔?，使得疊合板和混凝土可以完全結(jié)合在一起。因此，在工程項(xiàng)目中采用預(yù)制拼裝混凝土疊層結(jié)構(gòu)，可以有效地改善房屋結(jié)構(gòu)的抗震性能和強(qiáng)度，同時(shí)還可以避免地板開(kāi)裂，節(jié)省大量的材料，減少施工費(fèi)用。

3.4 裝配式樓梯段板設(shè)計(jì)

當(dāng)所選的梯段板為壓彎或拉彎型時(shí)，采用上下兩層通長(zhǎng)的配筋。休息平臺(tái)一側(cè)的框架柱子構(gòu)成短柱，其箍筋必須沿著柱身全高進(jìn)行加密。梯梁在水平方向上的外側(cè)各承受相應(yīng)的剪力，在整個(gè)結(jié)構(gòu)中，梯梁必須沿著整個(gè)環(huán)肋進(jìn)行加密。樓梯應(yīng)設(shè)置在建筑物的外圍，最好的布置位置是在側(cè)墻的內(nèi)側(cè)。

關(guān)于上端固定鉸鏈和下端滑動(dòng)鉸鏈的連接方法，在現(xiàn)有的試驗(yàn)數(shù)據(jù)中，在梯段板兩端無(wú)旋轉(zhuǎn)約束的情況下，僅采用逐級(jí)梯段板配筋，按照單向簡(jiǎn)支板的形式進(jìn)行配筋，并進(jìn)行裂紋和變形的校核。在此施工中，也要顧及吊裝時(shí)受力的復(fù)雜性，應(yīng)采用上下兩層的通長(zhǎng)配筋。在設(shè)計(jì)時(shí)，若將梯段面板置于梯形挑耳或梯形板上，則會(huì)引起梯形梁的扭力，形成彎扭構(gòu)件，造成受力不均勻，增大鋼筋的配筋。所以，在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)將梯段面板直接置于梯形梁上，這樣它只會(huì)承受來(lái)自梯段的垂直壓力。

4.安裝優(yōu)化

4.1 可調(diào)節(jié)式墻板支撐系統(tǒng)

預(yù)制板到位后，利用可調(diào)整式支架系統(tǒng)對(duì)豎直度和橫向度進(jìn)行定位，支架應(yīng)預(yù)留10%的剩余空間，保證在裝配時(shí)有足夠的預(yù)制板，并對(duì)支架進(jìn)行連接和調(diào)整。壁板支承系統(tǒng)是由多根可調(diào)整的支承桿構(gòu)成，可調(diào)支承是多段式的。為了最大限度地利用機(jī)器的效率，將預(yù)制墻板支架固定好，然后用機(jī)械起重機(jī)進(jìn)行拆除。采用特殊的輔助支撐體系對(duì)預(yù)制墻板進(jìn)行臨時(shí)加固，并進(jìn)行垂直調(diào)整。在兩個(gè)或更多相鄰的預(yù)制墻板時(shí)，用螺栓將墻體構(gòu)件之間的節(jié)點(diǎn)固定。調(diào)節(jié)支承體系以確保兩個(gè)聯(lián)接板的垂直性和穩(wěn)固性，所有的螺釘都要先擰，由中間向外擴(kuò)展。

4.2 墻板翻身吊裝技術(shù)

預(yù)制墻板運(yùn)至工地后，由滑輪在兩臺(tái)機(jī)器三點(diǎn)起吊的情況下，將預(yù)制墻板翻轉(zhuǎn)完畢，卸下輔助吊具，由主吊車將預(yù)制件吊至指定的位置，再用座漿墊和螺帽調(diào)整方法對(duì)墻體進(jìn)行水平定位。

4.3 疊合板安裝

在吊裝疊合板時(shí)，應(yīng)盡量減少由于自身重量引起的彎矩，使用鋼扁擔(dān)吊機(jī)，8 個(gè)吊點(diǎn)的受力均勻，確保了構(gòu)件的順利吊裝。吊裝時(shí)應(yīng)先進(jìn)行試吊，先將吊桿吊離地面50cm，再檢查鋼絲繩、吊鉤的受力狀況，確保疊板處于水平狀態(tài)，再吊到工作面上方。

在就位時(shí)，層板應(yīng)由上而下，在工作層上方20cm 處稍作停頓。然后由工人手持面板，使面板的邊緣與墻壁的位置線對(duì)齊，并注意防止重疊板上的預(yù)應(yīng)力與墻壁上的鋼筋發(fā)生碰撞。放置時(shí)要穩(wěn)定，不能突然松開(kāi)，以免產(chǎn)生巨大的沖擊力，導(dǎo)致板材開(kāi)裂。超過(guò)5 級(jí)大風(fēng)時(shí)，不要再起吊。在調(diào)節(jié)面板的位置時(shí)，要用小塊的木板，不能直接用撬棒，以免造成板角的損傷，應(yīng)確保擱板的長(zhǎng)度，允許誤差不超過(guò)5mm。樓面安裝完成后，對(duì)標(biāo)角進(jìn)行校核，調(diào)整底板下可調(diào)整的支承。

4.4 樓梯安裝

在臺(tái)階上畫出（左右、前后控制線）的安裝位置，在墻壁上畫出標(biāo)高控制線。對(duì)樓梯間的預(yù)埋件進(jìn)行檢查，并對(duì)其進(jìn)行調(diào)整。梯段上下口梯梁用鐵墊板找平，并用座漿填實(shí)，找平層的標(biāo)高應(yīng)精確控制。跳板安裝控制線，檢查控制線和標(biāo)高，控制安裝高度。樓梯側(cè)壁與結(jié)構(gòu)墻之間留出2cm 的空隙，留出粉刷砂漿的空間。預(yù)制梯段為水平起重，在起重過(guò)程中，臺(tái)階的水平位置要保持在一定的水平位置。將吊環(huán)用螺釘固定在樓梯面板上，使鋼索吊具和手工吊車連接起吊。在吊裝之前，先要對(duì)吊環(huán)進(jìn)行檢查，并用卡環(huán)銷釘固定。就位時(shí)，樓梯板確保臺(tái)階面處于水平狀態(tài)，由上部吊至安裝部位，在離地30cm 處稍作停留，然后由工人雙手抓住梯子，使梯子邊緣與梯子上的位置線對(duì)齊，放低時(shí)要穩(wěn)定，不能急放，以免用力太大而引起板面開(kāi)裂。

5.結(jié)語(yǔ)

組裝房屋是一種全新的建筑形式。雖然目前由于其諸多優(yōu)點(diǎn)逐步得到推廣，但仍未形成規(guī)模，相關(guān)的產(chǎn)業(yè)鏈尚不健全，有待于更多的扶持與推進(jìn)。因此，在建筑產(chǎn)業(yè)政策的指導(dǎo)下，建筑行業(yè)必須轉(zhuǎn)變觀念，大力推廣新的建筑結(jié)構(gòu)體系，促進(jìn)建筑工業(yè)化。