基于预应力技术的装配式建筑施工工艺研究.pdf

CONSTRUCTION MACHINERY 1552023/09总第571期基于预应力技术的装配式建筑施工工艺研究陈 东（中交天津航道局有限公司，天津 300000）摘要装配式建筑在我国建筑行业大量采用，提高了施工效率，加快了施工进度。基于预应力技术的装配式建筑，在实际工程中得到了一定程度的推广使用。文章结合当下装配式建筑中预应力构件的施工难点及质量控制要点，讨论了预应力装配式建筑施工工艺存在的问题，并提出了相应的解决办法。本文的相关结论对于实际施工具有一定的参考意义。关键词建筑工程；装配式；预应力；施工中图分类号TU741 文献标识码B 文章编号1001-554X（2023）09-0155-03Research on construction technology of prefabricated building based on prestress technologyCHEN Dong随着我国城市化进程的加快，给建筑行业带来了发展机遇，同时也对建筑行业提出了更高的要求。近年来，房屋建筑的工程规模增大，对施工的水平提出了更快、更高效的要求。建筑工程从构造上来看不外乎由上部结构和下部结构组成。下部结构施工要先于上部结构施工，上部结构一般由梁、板以及柱等构件组成。对于某些以受拉应力为主的构件，可以预先施加压力以提高结构承载能力。而装配式施工能将整体建筑分模块施工再进行拼装，从而提高施工效率。因此，将预应力与装配式技术结合能在一定程度上使得建筑工程的施工高效，同时只要严格控制质量，相信预应力装配式建筑的应用将会更加广泛1。王奎分析了PC构件的装配式施工关键技术，通过分析PC构件的制作安装等施工工艺，探索了PC构件装配式的施工关键点，为施工企业优化装配式建筑提供了参考资料2。李丽燕研究了装配式建筑的施工工艺，通过对实际装配式建筑的施工过程研究，提出了装配式建筑的具体施工策略3。杨智慧等研究了预应力技术在结构工程中的运用，并将此技术应用于混凝土结构中，提升了工程项目的施工质量以及施工进度，同时保证了建筑结构的安全，延长了工程的使用寿命4。熊哲等研究了采用预应力技术的预制空心楼板，并通过对其进行承载性能实验，分析出了预应力楼板的破坏形式、承载能力大小以及荷载位移曲线等，为实际工程提供了一定的理论支撑5。李馨应用ANSYS有限元模拟软件，分析了预应力构件的装配式建筑中各部件的受力情况，并通过实际住宅工程的运用，提出了预应力构件的拼接方式，提升了施工安全性以及高效性6。钟楚欣结合预制装配式结构应用现状，对双向预应力预制空心板在装配式混凝土结构中的应用进行研究，分析双向预应力预制空心板的应用难点与前景7。周景深等简述了装配式建筑中使用预应力构件的抗震研究意义，并分析了其抗震技术和增加建筑强度的方法8。以上对于预应力构件在装配式建筑中的使用研究成果较多，从施工工艺、受力特点以及使用前景等都做了研究，同时也提出了对建筑工程有意义的结论及建议。从预应力结构以及装配式施工的特点，总结分析了基于预应力技术的装配式建筑施工工艺流程，提出了其施工关键点，并针对关键问题给出了工程措施。DOI:10.14189/ki.cm1981.2023.09.026收稿日期2023-01-04通讯地址陈东，天津市河西区台儿庄路41号专题研究SPECIAL RESEARCH156 建筑机械1 预应力装配式施工技术概述我国装配式建筑施工技术要晚于欧美国家，但发展速度很快。建筑结构一般由受压构件（如柱、基础等）、受弯构件（如梁、楼板等）等基本构件组成，而其组成材料一般为混凝土材料。混凝土材料的受压性能优良，但其抗拉抗裂性差，因此当构件存在较大拉应力时，可考虑对其施加预压力以消除拉应力，从而来提供混凝土结构的承载能力即预应力。装配式施工是指在工厂加工好组成建筑结构的构件，并通过运输的方式将构件逐一运送至施工现场进行拼装从而得到完整建筑结构的施工技术。装配式施工能减少现场浇筑混凝土以及养护时间，能够大大提高施工效率。预应力装配式技术可将二者的优点相结合，从而到达快速、高效和安全施工，提高生产能力。预应力装配式建筑从节约资源能耗的角度来看，其由于在工厂进行预制，能够实现能源的利用率最大化，同时工厂加工可以进一步节约土地资源。这对于我国蓬勃发展的建筑行业而言，是极为有利的。2 预应力装配式建筑施工工艺2.1 构件制作及运输（1）预应力装配式建筑构件制作。预应力构件的制作方法有先张法和后张法。对于装配式建筑而言，预应力构件应能够满足吊装、拼接、强度以及变形等要求。先张法施工工艺较为简单，预应力施加也简单。当构件采用先张法施工时，其工序为：模板定位张拉钢筋浇筑混凝土养护放松钢筋。先张法施工中，钢筋与混凝土直接接触，预应力的施加是靠混凝土与钢筋的表面粘结力。因此对于装配式建筑而言，其偏心柱、楼板以及梁等可采用此方法，施工简单，成本较低。图1为先张法施工工序示意图。相对于先张法来说，后张法能在大型的构件中使用，且无需使用台座。后张法施工是先利用模板将构件用混凝土浇筑成型后，通过预留的管道穿过钢筋束，然后再进行加压的预应力构件制作方法。后张法施工中，主要靠构件两端的锚具和千斤顶施加预应力，且通过注浆封锚的方式来防止预应力钢筋与氧气发生反应。其施工工序为：模板定位预留孔道浇筑混凝土养护穿预应力钢筋张拉封锚压浆。后张法施工不需要台座，因而可以在现场进行加工制作，但其工序多，施工步骤繁琐，一般用于桥梁工程等大型、中型构件制作。后张法施工工序示意图如图2所示。固定端张拉台座临时固定伸长张拉压缩压缩abc图1 先张法施工工序示意图千斤顶预应力钢筋预留管道混凝土构件锚具图2 后张法施工示意图（2）预应力装配式建筑构件运输。在工厂制作好的装配式建筑预应力构件，需要利用一定的运输器具将构件转移到建筑施工现场，实际工程中多采用平板车运输。预应力构件由于其自重大，因此在运输过程中需要注意楼板构件与阳台构件的相对位置，同时要保证预制构件在竖向上的翻转。另一方面，钢筋张拉后，在运输过程中受到颠簸或者其他因素影响会造成预应力的损失，因而预应力构件在运输途中要将构件置于枕木之上，同时固定好。当预应力构件运输到现场后，要根据实际情况选择合适的吊装工具将构件从运输车上卸下，并放在规定的堆料场。同时为了保证构件的稳定，要利用符合要求的支架进行固定，预留510的倾斜范围对称放置。另一个需要注意的是构件在吊装过程中的变形问题。因预应力构件是按照设计好的外形尺寸加工的，因此不能出现在吊装过程中构件受到外力变形。在吊装时要利用钢扁担竖直起CONSTRUCTION MACHINERY 1572023/09总第571期吊的方式进行，构件的边角在吊装中不能与其他结构发生碰撞而受到损害。特别是在吊装楼板时，需要使用特定的吊装工具，避免在吊装时产生应力 集中。2.2 构件安装工艺（1）剪力墙安装。预应力剪力墙构件的安装施工，重点在于调整水平方向和斜向上的调节螺杆的临时支撑系统。预制剪力墙的吊装施工应保证一次安装成型后即可达到受力条件，在安装过程中要保证剪力强与基础部分的联结稳固，可采用高强螺栓或预留钢筋加高强混凝土浇筑的方式。预应力剪力墙安装工艺流程：测量放线复核预留钢筋定位和垂直度放置钢垫片，用水准仪复核标高距楼面1m高度时，采用人工手扶缓慢下落用镜子观察预留钢筋是否对孔准确对孔后缓慢下落就位安装斜支撑校正墙体定位和垂直度施工完毕。预应力装配式剪力墙安装施工，要注意承重墙板安装以及吊装作业要持续进行，因而在安装之前要将所有准备工作全部完成，安装前要将相应的墙体、柱的平面位置做好标记，并根据预埋件的设计图，使用后钻孔法进行安装。对施工重要部位或因场地限制等情况造成的安装困难处组织专项方案，应准备好以下工具：倒链、斜撑杆、膨胀螺栓、扳手、2m靠尺、开孔电钻等。（2）梁板安装。梁板的安装要根据固定支撑方案进行，并搭设支架以保证梁板在能承受荷载前的稳定。为了保证梁板安装的顺利进行，应安排技术人员熟悉、审查施工图纸中各项内容及技术要求，编制吊装施工方案及吊装时间计划。伸缩缝宽度和梁板之间的相对位置在安装前做好相应的准备，以保证安装后不会出现二次移动的现象。2.3 连接点施工预应力构件联结点施工一般是在吊装工作与支撑系统完毕后进行的。在预应力构件联结点施工时，要用到套筒连接构件预留钢筋。还应同时注重联结点的概念设计，即在选择装配式建筑构件节点时要进行构造选型以达到最优的联结点强度、耐久性等要求。合理的连接节点与构造是保证构件连续性和结构整体稳定性的必要条件。装配式结构的承载能力、刚性和延性，以及良好的抗风、抗震和抗偶然荷载的能力等都与联结点有关。根据设防烈度、建筑高度及抗震等级选择适当的节点连接方式和构造措施。重要且复杂的节点与连接的受力性能应通过试验确定，试验方法应符合相应规定。装配式结构的节点和连接应同时满足使用和施工阶段的承载力、稳定性和变形的要求。2.4 预应力装配式建筑防排水施工装配式建筑与传统现浇建筑具有的生活功能相同，包含了阳台、屋面、楼面、地面、外墙等构造，因此对于这几部分的防水施工，在实际中要满足质量要求。若隔间使用两块以上楼板进行拼装，需要在接缝处做好防水措施。同时，预制构件为了最大限度的做到防排水，还应在施工前进行外墙缝的防水凹槽。3 预应力装配式建筑施工不足之处及措施（1）构件运输。预应力装配式建筑施工，其预制构件一般都需要从加工厂运送到施工现场，并且当加工厂距离施工现场较远时，构件需要长距离运送。吊装现场道路必须平整坚实，回填土、松软土层要进行处理。如土质松软，应单独铺设道路。如果在运送过程当中管理不当，如加固不稳等，就会造成构件的质量问题，造成预应力损失等，使得装配式建筑的施工质量得不到保障，因此在运送构件时应采取有效的管理措施。（2）构件安装。装配式建筑中的预应力构件是其重要的组成部分，因此在安装时要做好方案。在实际工程中常见的安装问题主要表现在安装技术工人的水平上，因此让安装工人得到专业的安装培训，并严格按照安装流程进行。同时，构件的联结点是传递应力的关键结构，因此对于预埋件的施工质量要严格把关。对于预应力构件的安装施工，要有明确的技术交底，要让一线技术工人和项目技术员领会设计意图，保证安装顺序不错乱，才能达到安装质量要求。（下转第164页）专题研究SPECIAL RESEARCH164 建筑机械数值算法J.华南理工大学学报：自然科学版，2014，42（02）：88-95+102.10 颜东皇，何博文，等.平行钢绞线斜拉索索力误差分析与张拉方案优化研究J.中外公路，2012，32（06）：124-128.11 王俊海，刘来君，等.基于改进帝国竞争算法的大跨斜拉桥成桥索力优化J.江苏大学学报（自然科学版），2019，40（01）：94-101.12 李国平，黎金星.基于无应力长度目标的平行钢绞线斜拉索张拉方法J.中国公路学报，2017，30（02）：48-56.13 田仲处，邹雨亭，等.平行钢绞线斜拉索每股钢绞线安装索力的计算J.中外公路，2016，36（02）：74-77.14 孙全胜，孟安鑫.基于影响矩阵法的非对称独塔斜拉桥索力优化J.中外公路，2016，36（03）：85-88.15 戴杰，秦凤江，等.斜拉索成桥索力优化方法研究综述J.中国公路学报，2019，32（05）：17-37.16 张永涛，游新鹏，等.一种平行钢绞线斜拉索的张拉控制新方法J.中外公路，2013，33（05）：130-132.17 邹力，彭旭民，等.平行钢绞线斜拉索等值张拉力精确计算方法J.重庆交通大学学报（自然科学版），2015，34（02）：7-9+44.18 姜增国，朱标.基于改进粒子群的非对称斜拉桥成桥索力优化J.公路工程，2018，43（06）：117-121.19 苑仁安，秦顺全，等.一种斜拉桥目标状态索力快速精准确定的方法J.桥梁建设，2020，50（02）：25-30.20 尹训强，王桂萱，等.基于新型强次可行SQP法的斜拉桥合理成桥索力优化研究J.世界桥梁，2016，44（05）：33-37.21 EN 1990：2002 Eurocode Basis of structural de-sign.22 EN 1993-1-1：2005+A1：2014 Eurocode3 Design of Steel StructurePart 1-1：General Rules and Rules For Building.23 EN 1090-1：2009 Performance of the steel and alumin-ium constructions-Part 1：Requirements for grade-ing the compliance of construction components.24 EN 1090-2：2008 Performance of the steel and alumin-ium constructions-Part 2：Technical requirements for the steel constructions.4 结论文章针对预应力装配式建筑工艺进行了分析，从构件的制作、运输以及安装等过程阐述了各关键步骤。我国预应力构件在装配式建筑工程中的运用较晚，但发展很快，因此在实际工程中出现了较多问题。预应力装配式建筑施工应根据不同施工过程，采取对应的解决办法，确保施工质量。参考文献1黄大权.预应力技术在装配式建筑中的应用J.建筑结构，2021，51（S2）：1103-1106.2王奎.PC构件的装配式建筑施工处理技术J.陶瓷，2022（09）：162-164.3李丽燕.建筑工程中装配式建筑施工工艺及施工技术研究J.陶瓷，2022（09）：170-172.4杨智慧，邢耀文.预应力技术在装配式建筑中的应用J.广西城镇建设，2022（10）：73-78.5熊哲，周义.装配式预应力预制空心楼板承载性能实验研究J.广东土木与建筑，2019，26（11）：85-87.6李馨.装配式建筑PC结构施工技术研究D.淮南：安徽理工大学，2020.7钟楚欣.双向预应力预制空心板在房屋建筑结构施工中的应用研究J.城市住宅，2020，27（04）：206-207.8周景深，范沙沙，刘磊.预应力装配式建筑结构抗震方法探究J.江西建材，2019（08）：88-89.（上接第157页）