裝配式建筑PC深化設(shè)計問題及措施
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摘要：在建筑行業(yè)迅速發(fā)展的背景下，尤其是裝配式建筑的出現(xiàn)與應(yīng)用，極大地滿足了人們?nèi)找嬖鲩L的建筑需求。但是，裝配式建筑pc構(gòu)件在深化設(shè)計環(huán)節(jié)仍存在一些有待解決的問題。因此，本文主要以裝配式建筑PC構(gòu)件為主題展開分析，以裝配式建筑PC構(gòu)件的類型特點及連接方式為切入點，在深入分析裝配式建筑PC構(gòu)件深化設(shè)計中存在問題的基礎(chǔ)上，進一步探討了針對性強且有效地應(yīng)對措施，以期為裝配式建筑PC構(gòu)件深化設(shè)計的優(yōu)化及完善提供一些具有價值的參考建議。
關(guān)鍵詞：裝配式建筑PC構(gòu)件；深化設(shè)計；問題；應(yīng)對措施
1前言
近些年來，建筑行業(yè)在社會經(jīng)濟快速發(fā)展的促進下得以快速發(fā)展，為了進一步提高建筑質(zhì)量、縮短建筑工程施工周期、降低人工成本和節(jié)約能源，推動建筑行業(yè)穩(wěn)健、持續(xù)發(fā)展，積極推廣應(yīng)用裝配式建筑具有十分重要的現(xiàn)實意義。而當(dāng)下裝配式建筑在實踐中暴露出一系列問題，尤其是裝配式建筑PC構(gòu)件深化設(shè)計，更是暴露出一系列嚴(yán)重的問題，如施工工藝不完善、安全措施缺乏效用等。為了解決其存在的問題，進一步使裝配式建筑PC構(gòu)件深化設(shè)計工作實現(xiàn)有效優(yōu)化及完善，鑒于此，本文圍繞“裝配式建筑PC構(gòu)件深化設(shè)計問題及其應(yīng)對措施”進行分析研究具有非常重要的價值意義。
2裝配式建筑PC構(gòu)件的類型特點及連接方式分析
2.1PC構(gòu)件的類型分析
對于裝配式混凝土結(jié)構(gòu)，其PC構(gòu)件以安裝方向進行分類，可細分為三類。（1）水平構(gòu)件，包括梁、樓板、陽臺以及預(yù)制空調(diào)板及其他個性化構(gòu)件；其中梁又細分為預(yù)制梁和疊合梁；樓板細分為預(yù)制樓板、疊合樓板；陽臺細分為預(yù)制陽臺和疊合陽臺。（2）豎向構(gòu)件，包括預(yù)制柱與預(yù)制墻板，其中預(yù)制墻板細分為剪力墻、普通墻板以及外掛墻板，而普通墻板又進一步分為疊合墻板、帶裝飾墻板、帶保溫墻板以及帶門窗等部件墻板。（3）斜向構(gòu)件，主要以板為主，主要在預(yù)制樓梯中使用。
2.2PC構(gòu)件的特點分析
總結(jié)起來，PC構(gòu)件的主要特點包括以下幾點。（1）通常在工廠自動化流水線上進行PC構(gòu)件的制作，對于PC構(gòu)件制作所需的設(shè)備、工藝以及管理方式等，均需實現(xiàn)規(guī)范化及標(biāo)準(zhǔn)化。（2）對于相關(guān)構(gòu)件，比如梁、板、柱等，其尺寸規(guī)格適合進行批量化生產(chǎn)及標(biāo)準(zhǔn)化安裝，具有模數(shù)化的鮮明特點。（3）對于PC構(gòu)件其具備混凝土結(jié)構(gòu)自身的材料，比如鋼筋、混凝土以及灌漿套筒等，同時具備在設(shè)備安裝過程所需的預(yù)留孔洞、預(yù)埋管線、外墻保溫材料等，使得PC構(gòu)件的組成存在明顯的復(fù)雜化特點。2.3PC構(gòu)件的連接方式分析裝配式建筑PC構(gòu)件連接往往采用鋼筋+現(xiàn)澆混凝土方式，特定條件下采用螺栓連接、焊接連接方式進行連接。具體包括以下幾個內(nèi)容。（1）鋼筋+現(xiàn)澆混凝土連接方式，作為一類常見連接方式，在裝配式混凝土結(jié)構(gòu)中具有廣泛的應(yīng)用，其優(yōu)勢集中體現(xiàn)在可以通過現(xiàn)澆混凝土有機結(jié)合不同的預(yù)制構(gòu)件并形成完整的實體，以此提升整體結(jié)構(gòu)的承載力和抗震性能[1]。另外，裝配式建筑PC構(gòu)件尺寸具有“可塑性”，可以在構(gòu)建安裝過程中調(diào)整誤差。（2）螺栓連接方式，廣泛應(yīng)用在非承重構(gòu)件或者承重較小的構(gòu)件連接中，如外掛墻板與樓板的連接、次梁和主梁的連接等[2]。（3）焊接連接方式，主要應(yīng)用在端部或者邊緣構(gòu)造的裝配式建筑PC構(gòu)件中，在現(xiàn)代裝配式建筑PC構(gòu)件連接中應(yīng)用較少。（4）濕式連接中PC構(gòu)件之間或PC構(gòu)件與現(xiàn)澆混凝土之間的鋼筋連接方式，可分為焊接連接、綁扎搭接、機械連接以及鋼筋套筒灌漿連接等，是一種普通的連接方式。
3裝配式建筑PC構(gòu)件深化設(shè)計中存在的問題分析
實踐工作發(fā)現(xiàn)，在裝配式建筑PC構(gòu)件深化設(shè)計過程中，存在多方面的問題，其設(shè)計問題的存在倘若得不到有效解決，則會影響后續(xù)裝配式建筑PC構(gòu)件施工質(zhì)量及安全性?？偨Y(jié)起來具體設(shè)計問題如下。
3.1節(jié)點連接設(shè)計問題
節(jié)點連接深化設(shè)計問題，具體涉及三方面的內(nèi)容。（1）一方面，梁柱、梁梁主鋼筋碰撞。在設(shè)計過程中，沒有考慮各構(gòu)件連接過程中各類鋼筋內(nèi)部連接部門的空間關(guān)系，造成構(gòu)件無法正常安裝，如裝配式建筑工程中相鄰梁構(gòu)件預(yù)制過程中，按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)尺寸進行制作，造成現(xiàn)場安裝過程中出現(xiàn)相鄰梁的構(gòu)件出現(xiàn)了鋼筋對碰問題，使得相鄰梁無法順利完成對接安裝[3]。（2）另一方面，墻板之間、墻板和柱之間缺乏連接鋼筋，如外墻板與梁之間的連接，兩者連接部分沒有任何構(gòu)造，單純使用密封膠防水，雖可以在短時間內(nèi)取得良好的防水效果，但是隨著裝配式建筑使用年限的延長，密封膠會因老化引發(fā)墻面漏水問題，且在缺乏連接鋼筋的情況下，容易出現(xiàn)墻板穩(wěn)定性不足的問題[4]。（3）此外，裝配式建筑PC構(gòu)件和現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)連接不合理。如某裝配式建筑工程中，現(xiàn)澆梯梁上放置預(yù)制樓板，但是沒有預(yù)留鋼筋錨固結(jié)構(gòu)，容易在受力的情況下發(fā)生梯梁移位問題，且容易發(fā)生梯梁下部縱向鋼筋斷裂問題，最終影響整個工程項目的穩(wěn)定性[5]。
3.2與設(shè)備安裝要求不符
裝配式建筑PC構(gòu)件深化設(shè)計中，除了節(jié)點連接問題之外，還包括與設(shè)備安裝要求不符的問題，具體包括如下幾個方面的內(nèi)容。（1）一方面，構(gòu)件尺寸無法滿足水電管線預(yù)埋要求。如裝配式建筑PC構(gòu)件厚度為60mm，板上部直徑10mm雙向配置鋼筋，上部鋼筋和混凝土保護層厚度約為35mm，意味著構(gòu)件剩余空間約為25mm，這直徑大小顯然無法滿足水電管線預(yù)埋需求。因此，要想解決此類問題，應(yīng)該適當(dāng)增加現(xiàn)澆部分的高度，具體高度以水電管線施工需求而定。（2）另一方面，裝配式建筑PC構(gòu)件中管線、開關(guān)盒漏埋或者預(yù)埋位置與設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)相差甚大，無法滿足裝配式裝飾工程施工實際要求。如裝配式建筑構(gòu)件預(yù)制過程中，因沒有預(yù)埋消防管線，為了達到裝配式建筑安全施工要求，必須在構(gòu)件上選擇合適的位置重新開槽，這不僅會破壞預(yù)制構(gòu)件，還會延長施工周期，且不利于保證裝配式建筑整體質(zhì)量。（3）此外，管線與專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)存在出入。如預(yù)制墻板深化設(shè)計后將電視信號線與電話線配管有機物合在一起，使得強、弱電線同一管道，直接加大了配線截面，這與建筑電氣設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)不符。第四，使用功能缺乏效用。如高層建筑空調(diào)安裝在沒有窗口的墻面上，給后續(xù)空調(diào)維修工作增加了難度和危險性。針對這一問題，裝配式建筑PC構(gòu)件深化設(shè)計之后，適當(dāng)調(diào)整了空調(diào)安裝位置，但是位置調(diào)動之后，因預(yù)制構(gòu)件上沒有預(yù)留安裝孔，使得鋼筋錨固穩(wěn)定性下降，增加了空調(diào)安裝危險性。
3.3裝配式建筑
PC構(gòu)件施工問題裝配式建筑PC構(gòu)件施工中出現(xiàn)的問題，具體包括如下幾個方面的內(nèi)容。（1）一方面，構(gòu)件吊裝位置和吊環(huán)規(guī)格不合理[6]。吊環(huán)的設(shè)置沒有充分考慮構(gòu)件的實際重量、吊裝工藝等予以科學(xué)確定，致使吊裝過程中容易發(fā)生構(gòu)件墜落事故。另外，疊合板往往是預(yù)制部分厚度較薄，若施工人員隨意選擇吊點，具有較大概率損壞疊合板。（2）另一方面，構(gòu)件臨時支撐點及間距設(shè)置不合理。臨時支撐點的設(shè)置沒有根據(jù)構(gòu)件安裝安全工作要求進行設(shè)置，且在支撐點間距設(shè)置時，忽視了構(gòu)件施工安全，造成支撐點分布不合理。另外，構(gòu)件臨時支撐拆除條件并沒有予以明確，造成支撐點拆除時間把握不當(dāng)，且容易出現(xiàn)暴力拆除行為。（3）此外，缺乏用于固定外腳手架的預(yù)留孔和預(yù)埋件，如高層裝配式建筑施工過程中，施工人員利用外掛式防護架，往往要在構(gòu)件制作環(huán)節(jié)預(yù)留螺栓緊固孔，若采用一般的懸挑腳手架，基于安全考慮還要在梁體上設(shè)置預(yù)留件。因此預(yù)留孔和預(yù)留件的缺失，必然會給裝配式建筑施工增加安全事故發(fā)生概率。當(dāng)然，如果施工垂直運輸設(shè)備和主體結(jié)構(gòu)附著固定埋件之間存在缺失，或者搭配不具規(guī)范性的情況下，會使得運輸設(shè)備的安裝安全性受到影響，進一步使工程正常施工作業(yè)受到影響；倘若附著裝置安裝過于隨意，還會引發(fā)較大的安全隱患事故。
4裝配式建筑PC構(gòu)件深化設(shè)計問題的應(yīng)對措施分析
如前所述，對裝配式建筑PC構(gòu)件深化設(shè)計問題有了一定程度的了解，從設(shè)計的優(yōu)化及完善角度考慮，便有必要采取有效應(yīng)對措施，總結(jié)起來具體措施如下。
4.1整體規(guī)劃設(shè)計
裝配式建筑PC構(gòu)件深化設(shè)計的優(yōu)化，要從全局考慮進行整體規(guī)劃設(shè)計，摒棄傳統(tǒng)模式下的“先總體后拆分”設(shè)計方法，組織建筑結(jié)構(gòu)、電氣設(shè)備、室內(nèi)裝飾、水電裝修等專業(yè)設(shè)計人員共同參與進來，根據(jù)裝配式建筑項目實際使用用途和裝飾需求，不斷優(yōu)化裝配式建筑整體布局，通過集體研討方式協(xié)同完成裝配式建筑項目總體設(shè)計和構(gòu)件深化設(shè)計工作，以此規(guī)避各構(gòu)件連接和各工序沖突問題，為裝配式建筑施工順利進行奠定良好的基礎(chǔ)[7]。
4.2綜合考慮施工影響因素
裝配式建筑PC構(gòu)件深化設(shè)計時，要綜合考慮施工技術(shù)、施工工藝、構(gòu)件制作、安裝等方面的具體要求，必要時會同裝配式建筑PC構(gòu)件生產(chǎn)企業(yè)、施工企業(yè)施工技術(shù)人員協(xié)同設(shè)計，以此規(guī)避設(shè)計與現(xiàn)實施工要求不符的問題。另外，裝配式建筑PC構(gòu)件深化設(shè)計過程中，除了綜合考慮施工影響因素之外，還要立足于裝配式建筑整體結(jié)構(gòu)安全，不斷簡化裝配，為后續(xù)的高質(zhì)高效進行裝配式建筑施工提供保障。
4.3細化節(jié)點構(gòu)造措施
裝配式建筑PC構(gòu)件深化設(shè)計過程中，針對一些諸如梁柱、外墻防水、剪力墻等重要連接節(jié)點，進行細化構(gòu)造措施，以梁柱節(jié)點為例，要保證其連接效果，則要細化其構(gòu)造措施，具體包括鋼筋連接詳細尺寸、模板安裝詳細尺寸、樣圖等，為節(jié)點連接提供依據(jù)，同時可以規(guī)范梁柱節(jié)點連接，確保其連接質(zhì)量。再以剪力墻為例，要具體標(biāo)注連接鋼筋的具體位置、注漿工藝等，并明確臨時支撐點具體位置和間距，確保裝配式建筑PC構(gòu)件支撐的有效性，確保安裝施工安全進行。另外，裝配式建筑外墻板施工中，滲水問題作為常見問題，其主要原因在于外墻板接縫防水施工中，技術(shù)措施不到位。針對此類問題，往往要求施工人員采用剛?cè)峤Y(jié)合的技術(shù)措施進行接縫防水施工。
4.4加強樣板驗證裝配式建筑
PC構(gòu)件深化設(shè)計完成之后，要對深化設(shè)計成果進行驗證。設(shè)計單位要邀請資質(zhì)達標(biāo)的施工單位對關(guān)鍵的連接節(jié)點進行驗證，并對大型裝配式建筑PC構(gòu)件裝配的可操作性進行樣板驗證，并依據(jù)樣板驗證結(jié)果進一步優(yōu)化裝配式建筑PC構(gòu)件深化設(shè)計，為裝配式建筑安裝施工順利進行提供保障。
4.5運用BIM技術(shù)深化設(shè)計
由于裝配式建筑結(jié)構(gòu)深化設(shè)計具有精細化要求，且預(yù)制構(gòu)件具有集成化特點，要想真正意義上優(yōu)化裝配式建筑PC構(gòu)件深化設(shè)計，則要重視BIM技術(shù)的應(yīng)用，滿足預(yù)制構(gòu)件分割、節(jié)點連接、細部尺寸的精細化設(shè)計要求。同時，裝配式建筑PC構(gòu)件深化設(shè)計過程中，可充分利用BIM技術(shù)可視化功能，優(yōu)化裝配式建筑中各構(gòu)件、管線等空間位置的分布，以期為施工順利進行提供保障，并實現(xiàn)降低成本、減少工期等目標(biāo)[8]。此外，還可以構(gòu)建基于裝配式建筑結(jié)構(gòu)深化設(shè)計的BIM3D模型，借助BIM3D模型的高效計算能力、分析能力，對設(shè)計產(chǎn)品的缺陷進行分析，并及時查找出來，然后通過該模型制定有效地改進優(yōu)化方法，使設(shè)計出來的裝配式建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量得到全面提升。
5結(jié)語
綜上所述，裝配式建筑廣泛應(yīng)用在現(xiàn)代建筑工程項目施工中，滿足了人們當(dāng)下對建筑低成本、低消耗等要求。但是裝配式建筑PC構(gòu)件設(shè)計中還存在一系列問題，直接影響裝配式建筑整體施工質(zhì)量。因此，裝配式建筑PC構(gòu)件深化設(shè)計過程中，要統(tǒng)籌考慮施工因素，并細化節(jié)點構(gòu)造措施，強化BIM技術(shù)輔助深化設(shè)計，以此優(yōu)化裝配式建筑PC構(gòu)件深化設(shè)計，進一步為建設(shè)高質(zhì)量的裝配式建筑奠定良好的基礎(chǔ)。
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作者：向明 田志剛 葛昕權(quán) 單位：浙江省建材集團有限公司