探究预制装配式剪力墙结构建造技术的创新途径

发表时间:2020/1/13   来源:《基层建设》2019年第28期   作者:徐智铭
[导读] 摘要:本文首先简单的介绍了预制装配式剪力墙结构,之后分析预制装配式剪力墙结构各结构的优缺点,特别是对全预制剪力墙结构的优缺点进行了详细的分析,其优点为:工程施工的机械化程度高,施工速度快,有利于加快工程施工的进度,缺点主要表现为:各个部分之间过于复杂的拼装连接过程。
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        摘要:本文首先简单的介绍了预制装配式剪力墙结构,之后分析预制装配式剪力墙结构各结构的优缺点,特别是对全预制剪力墙结构的优缺点进行了详细的分析,其优点为:工程施工的机械化程度高,施工速度快,有利于加快工程施工的进度,缺点主要表现为:各个部分之间过于复杂的拼装连接过程。最后探讨了装配技术的创新,主要包括五个方面:高预制率PCF体系、高层建筑无外脚手架结构、PC+铝模一体化施工技术、数字化技术提高装配建造水平、预制构件标准化堆场策划。通过以上几个方面的分析和阐述希望能够为以后相关方面的研究工作提供一些参考。
        关键词:预制装配式;剪力墙结构;建造技术
        研发创新与装配式剪力墙结构体系相适应的技术直接影响着建筑工程项目的施工成本和进度,在本文中主要以某地的动迁安置房为例,对高预制结构体系、PC+ 铝模一体化施工技术以及无外脚手建造技术等适用于预制装配式剪力墙建筑的创新建造技术进行了详细的介绍,这些技术的应用使装配式建筑的建造水平得到了有效的提高。
        1.预制装配式剪力墙结构概述
        预制装配式剪力墙结构是一种水平抗侧力和竖向承重构件,主要的结构就是预制混凝土剪力墙墙板构件,并在施工过程中通过水平拼缝钢筋连接以及叠合浇筑等相关方法使其成为整体的一种钢筋混凝土剪力墙结构形式。由于目前还没有充分了解在地震作用下预制装配式剪力墙结构的具体表现,因此在我国地震比较活跃的地区还没有广泛的采用这种结构进行建筑物的建造。与此同时,现行的预制装配式剪力墙结构设计规范并没有对如何设计预制装配式剪力墙结构的连接部位进行明确的规定,为了使建筑领域以及社会大众认可预制装配式剪力墙结构,有关学者对预制装配式剪力墙结构在不同环境下应用效果进行了大量的试验性研究。目前,学者研究的主要方面是预制装配式剪力墙结构的拼缝和节点的受力性能和连接方式,特别是在设计拼缝和节点的过程中,如何在确保安全可靠的前提下,更加方便快捷的施工,是以后预制装配式剪力墙结构施工中急需解决的关键技术问题[1]。
        2.预制装配式剪力墙结构各结构的优缺点
        通常情况下,可以将预制装配式剪力墙结构分为两种,即全预制剪力墙结构和部分预制剪力墙结构。这两种结构的特点都很明显,存在不同的优点和缺点。目前,我国多个领域内已经开始广泛的应用剪力墙结构,就目前的发展趋势来看,全预制剪力墙结构在今后将得到更为广泛的应用。“内浇外挂”结构已经为很多预制剪力墙结构所采用。而全预制剪力墙结构实际上就是拼接组装起来的剪力墙全部都是预制构件,在内部墙的预制剪力墙结构需要现浇,但是对于外墙预制来说,不需要过多的承重,因此只需要简单的维护与装修即可。一部分预制剪力墙的优点主要是内部剪力墙具有良好的整体性,也就是具有优良的整体连接性。但是预制剪力墙也存在着一些缺点,就内部预制剪力墙来说,施工机械化程度较低,与此同时还会出现非承重墙接缝处渗漏等问题。而在拼装全预制剪力墙结构的过程中,由于预制构建形式的运用,剪力墙体现出内墙和外墙同时承重的特点。全预制剪力墙结构的优点主要有表现为:工程施工的机械化程度高,施工速度快,有利于加快工程施工的进度。其缺点主要表现为:各个部分之间过于复杂的拼装连接过程[2]。
        3.装配技术的创新研究
        3.1高预制率PCF体系
        根据该地区的相关规定,高预制率PCF的单体预制率应该超过40%。而在本文所研究的动迁安置房,采用结构安全且防渗漏的内浇外挂PCF体系对整个外墙进行施工,并采用盲孔连接的PC外墙板进行非承重预制外墙的施工。为了使预制率超过40%,取得高预制率的效果,本建筑增加了预制大阳台、电梯井以及PCF外墙,如图1所示。
       
        图1    非承重盲孔和承重墙内浇外挂连接
        3.2高层建筑无外脚手架结构
        在外墙高精度加工工艺的基础上,将工具连接节应用在外墙板上,这样可以构建起封闭围挡体系,这样就可以将传统施工工作中的外脚手架取消。之后,同步施工建筑主体与相关方面的室外工程,比如道路、绿化等等,这样能够使建筑工程的建造工期大幅缩短,并且还能够形成花园式工地,如图2所示。建筑工程所选用的围挡应该是根据国家或者当地的有关规定定制的标准围挡,以该地区为例,围挡的高度应该为1.3米,而围挡的宽度则应该以预制件为依据分为两种:一种是1.5米的标准宽,另一种是最大宽为1.8米的非标准宽。预制外墙构件的顶部通过连接件与围挡进行连接。每个围挡上的连接件都是两对,连接件一共有两个组件,即连接板和预埋螺栓。在建筑工程的建设过程中,通常采用M16螺栓作为预埋螺栓,其长度通常为158毫米,在制作预制外墙的过程中预埋M16螺栓。连接板的长、宽以及厚度分别为140毫米、60毫米和8毫米。围挡最大的优点就在于构造单一,可以非常方便的进行拆卸,这不仅节省了大量的建筑材料,并且还使占用的施工场地大幅减少,从而使以往利用脚手架施工存在一系列安全隐患,比如搭拆、火灾等得到了有效的解决。
       
        图2    高层建筑无外手脚建造
        3.3PC+铝模一体化施工技术
        建筑工程施工过程中,现浇混凝土和PC构件的接缝处容易出现一系列质量缺陷,比如裂缝、漏浆以及错台等等,为了使施工过程中现浇混凝土与PC构件和铝膜工艺组合施工中存在的这些问题,该工程项目采用了PC+铝膜一体化施工技术,这种施工技术能够优化设计构件的尺寸,并且还可以通过防爆模墙箍、缝内填充弹性封堵材料、接缝防渗工艺以及可调式连接压扣等工艺使施工过程中同时采用两种高精度施工工艺所带来的一系列技术难题得到有效的解决。PC+铝模一体化施工技术能够使建筑工程施工的实测实量水平得到有效的提高,使薄抹灰得以实现,从而使人力材料的有效降低,与工业化未来的发展方向相符合。在建筑工程的施工过程中,高精度模板体系的应用,现浇部位薄抹灰即可,或者免抹灰。而精确砌块的应用以及砌筑工艺的改进,能够对砌筑墙面的平整度和垂直度进行有效的控制,从而使砌筑墙面薄抹灰的效果得以实现。薄层抹灰的工效比较快,有利于后续各种工艺的穿插[3]。
        3.4数字化技术提高装配建造水平
        根据原来的建筑工程施工图纸,再加上对施工现场实际情况的充分考虑,同时在对原来的设计图纸效果不产生影响的情况下,通过合理的拆分预制构件板块,对一些做法比较复杂的部位以及按照设计图纸无法进行施工的部位,根据建筑工程项目施工现场的实际情况对原设计图纸进行适当的修改并重新出图。与此同时,为了使构件的吊装效率得到有效的提高,建筑工程施工前期碰撞优化预埋钢筋,并利用三维模拟对一些比较关键的节点进行模拟实验,这样能够使建筑工程施工过程中一些难以处理和难以施工的问题得到有效的解决。通过BIM平台,并利用二维码技术,能够对构件信息进行实时监控,从而实现最优化管理生产和运输。在该工程项目的施工过程中采用BIM技术对施工场地进行了有效的布置,并且在装配工艺中也有应用。数字化工法楼能够对建筑工程的整个建造过程以及细节通过三维模型充分的展示出来,与此同时与计算机仿真技术相配合还能够对安全、吊装等相关方面进行沉浸式交底。
        3.5预制构件标准化堆场策划
        原则上每栋楼与一个构建堆场相适应,对于构件堆场塔吊要能够全覆盖,如果预制构件的重量比较大,应该在靠近塔吊的位置堆放。堆场与洞口和塔吊的距离应该保持一定的距离,至少2-3米,与此同时在洞口的周围还要设置一些围护,并且还要将安全指示牌设置在洞口。之后要在构件堆场建造相应的排水设施,并进行硬化处理,此外还应该设置宽度为1米左右的人行道。之后要根据种类分块堆放预制构件,切忌将种类不同的预制构件随意堆放在一起。还需要注意的一点是要在指定的区域内停放PC专用车辆,同时要在停车区域内将停车警告牌何为车位指向牌等设置在比较明显的地方。在堆放预制构件的过程中要注意以下五个方面的问题:一,施工现场应该将堆放一层构件所需要的面积空留出来,避免出现“等构件”的现象;二,要在工程吊塔起重的范围之内合理的选择预制构件的堆场位置;三,要根据施工现场的实际情况合理的选择堆放工具和堆放方式;四,要特别注意施工现场堆场堆载的结构安全性问题;五,施工现场标识标牌的设置问题。该建筑工程项目为全地下车库,在顶板强度已经到达设计强度的情况下,需要将PC临时堆场和行车路线设置起来,并且还要临时支撑加固对应处的顶板。通常情况下采用不拆除排架进行加固的方法,可以采用φ48×3.00毫米的钢管作为支撑架,与此同时要保持0.8米的纵向间距和横向间距。之后采用型钢加固后浇带位置,支撑采用18号工字钢,顶梁则采用14号工字钢,剪刀撑和连系梁则采用12号槽钢。
        4.结束语
        总而言之,目前的预制装配式剪力墙结构的建造技术已经取得了很大的发展,并且已经广泛应用到了各种建筑工程项目的建造中,特别是近些年来高预制率PCF体系、PC+铝模一体化施工技术、预制构件标准化堆场策划等技术工艺的创新应用,使建筑工程项目的安装效率以及施工质量得到了有效的提高,促进了装配式建筑的进一步发展。
        参考文献:
        [1]张锡治,李义龙,安海玉,等.预制装配式混凝土剪力墙结构的研究与展望[J].建筑科学,2014,30(1):26-32.
        [2]李炎锡,卢文枫,刘云,et al.预制装配式剪力墙结构设计思路的研究与分析[J].科技尚品,2017(5):5-6.
        [3]林美杉,陆海燕,刘钧玉.基于虚拟现实技术的装配式结构剪力墙参数化设计研究[J].建筑结构,2018(s1):644-647.
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