摘要：综述了装配式建筑发展现状，总结了装配式混凝土框架结构体系关键技术，详细阐述梁柱节点构件拆分、灌浆套筒连接技术和预制叠合板技术的应用要点，分析了现阶段发展存在的主要问题，并提出相应解决方案。
关键词：装配式建筑；构件拆分；灌浆套筒；叠合板
一、前言
建筑业作为高能耗、高污染的传统产业，其转型升级已迫在眉睫。世界各国建筑产业现代化实践[1-3]表明，发展装配式建筑对促进建筑产业转型升级、提升行业发展水平具有重要意义。目前，装配整体式框架结构装配式混凝土结构建筑中应用最为广泛的一种结构形式，其是指主要构件在工厂预制生产，运至现场装配并现浇混凝土叠合而成的整体式结构，具有节约模板、减少支撑、提高建筑整体性的优势。本文总结了装配混凝土框架结构关键技术，探讨分析了现阶段其发展存在问题，并提出了相应解决方案。
二、装配式混凝土框架结构关键技术
构件生产装配的特殊性要求任何结构形式的装配式建筑在设计阶段必须综合考虑构件生产、运输、装配等全生命周期的应用。为保证构件生产便利性、运输可行性、吊装准确性，装配式混凝土框架结构的设计、生产、装配各关键技术环节均需严格把控。
1．梁柱节点拆分
梁柱节点是装配式混凝土框架结构钢筋分布最为密集的节点，包括柱纵筋、柱箍筋、各个方向梁纵筋（包括面筋和下部钢筋）等。按“构件预制、节点现浇”方式进行构件拆分时，由于各个方向梁构件均为单一个体，除面筋可后穿入贯通外，需考虑各方向梁下部钢筋在节点中的锚固方式。下层柱与上层柱采用灌浆套筒连接，柱贯穿节点受力纵筋应尽可能集中分布于柱的四个角部，一方面可满足节点处梁筋交汇锚固，为纵横向预制梁的纵筋提供尽可能多的空间；一方面有利于上层预制柱生产时套筒的安装与定位，提高预制柱吊装可操作性。结构深化设计时，应尽可能将梁设置于柱截面中间区域，当柱截面纵横两个方向梁高一致时，预制柱柱顶标高（即预制梁底标高）为上层楼面结构标高减去梁高；当两向梁高不一致时，则预制柱柱顶标高应以截面较高的梁为设计依据，即为上层楼面结构标高减去梁高较高的预制梁截面高度，梁高较小的预制梁宜采用钢角托固定于柱端或在预制梁生产时在梁底部设置牛腿，使其支撑于节点预制柱顶面。
为满足梁纵筋的锚固形式，一般情况下，梁底部钢筋应以“L”型形式出筋，当同一方向上梁高相同时，两侧梁的纵筋宜交错设置并呈对称分布，该设置方法有利于充分利用节点区域钢筋分布空间。当不同方向梁高在同一位置时，应有一向预制梁出筋适当抬高，错开出筋平面，以保证梁吊装施工性。
2．套筒灌浆技术在纵向钢筋连接中的应用
目前装配式混凝土框架结构预制柱纵向钢筋连接的主要形式为灌浆套筒连接，包括全灌浆套筒和半灌浆套筒，全灌浆套筒钢筋连接技术是在中空型套筒两端插入带肋钢筋并注入灌浆料,待其硬化后与钢筋和套筒紧密啮合,连成整体，构件力学性能等同现浇[4]。预制柱设计时，应结合上下层柱纵筋分布情况设置灌浆套筒。构件生产时，上层预制柱的纵筋应穿入套筒上部，并利用套筒顶部橡胶圈固定钢筋位置，使预制柱纵筋位于套筒中心区域，套筒下部区域应保持中空，待吊装时将下层预制柱的出筋穿入。为保证灌浆套筒吊装时的可操作性，构件生产时，下层预制柱出筋长度应符合套筒下部可穿入钢筋端长度要求，既要满足设计[5]要求的粘结长度，又不可过长影响上层柱吊装。同时，预制柱的同型号钢筋出筋长度宜相同，即钢筋顶面保持同一水平面，为保证现场施工效率，预制柱吊装前应核对下层柱纵筋高程，对较长钢筋现场切割。
预制柱吊装就位前，应在节点现浇混凝土结构面上放置钢垫片，厚度宜为20mm，一方面可调整上层预制柱标高，一方面可为灌浆料提供底部流动区域，提高注浆效率。预制柱就位后，应采用斜撑临时固定并保持垂直度，随后进行柱底坐浆封模和灌浆工艺。
3.预制叠合板技术
叠合板与现浇混凝土结合形成整体后有利于提高装配式建筑结构整体性。一般情况下，将预制板设计为单向板，单向出筋，为提高现场施工效率，应尽量避免预制双向板设计和后浇带设置。为保证预制叠合板与现浇混凝土形成整体，提高预制叠合板的学性能，满足吊装和现浇混凝土承载需要，需在预制板中设置钢筋桁架，考虑钢筋桁架对预制叠合板的力学作用。由于构件生产误差和吊装误差，预制叠合板难以实现无缝连接，在叠合板间接缝处应留一定宽度缝隙（一般为6mm），以便于叠合板拼装；现浇混凝土叠合层前，应选用高强微膨胀砂浆对板缝进行灌缝处理。预制叠合板的主要配筋包括板底纵筋、分布筋和钢筋桁架，板底纵筋和钢筋桁架应设置在预制楼板主要受力方向，板底纵筋需满足出筋要求，钢筋桁架和分布筋均不出筋。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆当板面有线路开孔时，开孔四周应设置补强钢筋。由于预制叠合板板面较薄，刚度较小，吊装时应采用平衡架辅助吊装，使预制板均匀受力，保证吊装整体稳定性。预制叠合板吊装完成后，应在板间接缝处设置构造钢筋，增加叠合板整体性，减少反射裂缝。
三、存在问题
我国发展装配式混凝土结构起步较晚，技术体系仍有待进一步完善，工程实际应用过程中仍存在一些问题，限制了装配式混凝土结构的普及推广。
1.构件拆分设计信息化和标准化程度低，构件类型繁多，设计任务量巨大。目前，构件拆分设计大量的工作仍依靠二维绘图软件cad完成，信息化程度低，设计工作量在传统结构设计基础上成倍增加。同时，构件标准化程度较低，构件类型多，图纸量巨大，人力成本居高不下。
2.造价成本仍较高。目前国内市场套筒灌浆料品种众多、质量参差不齐，价格位于3000 ~7800元/吨，已有工程应用基础的灌浆料大多居于4500~7800元/吨之间，价格之高严重影响了装配式建筑的推广和普及。另一方面，由于叠合板楼板厚度较现浇混凝土楼板高，平均增加30~50mm，混凝土用量增加；由于接头钢筋需满足锚固要求，钢筋用量同步增加。
3.灌浆套筒质量难以检测，无法排除外界对装配式混凝土结构建筑竖向构件连接的质量质疑。
四、解决方法
为解决上述装配式混凝土结构发展存在的典型问题，提出以下解决方法：
1.全面推广BIM技术应用[6-7]，实现三维可视化协同设计。改变原先二维的人工深化设计方式，通过在BIM空间中建立三维模型，实现构件拆分优化设计、碰撞分析和自动出图功能。
2.建立结构计算软件与BIM设计软件的自动识别，使二者模型信息无缝衔接，减少重复模型建立，提高工作效率。
3.研发新型建筑材料。研发新型高性能灌浆料、灌浆套筒等，在满足结构安全性能要求的前提下降低材料成本，推动行业持续健康快速发展。
4.培养专业设计、生产、吊装队伍。装配式建筑的前端设计需考虑建筑全生命周期，若用传统结构设计的思维设计则会极大增加深化设计绘图、构件生产、运输管理、吊装等的工作量。培养专业人才队伍对解决上述问题具有重要意义。
5.发展灌浆套筒质量检测技术，为灌浆套筒技术应用提供科学依据和检测验收手段。
五、结语
随着建筑产业现代化的推进和人口老龄化的逐渐加剧，装配式建筑的市场需求将持续加大。装配式混凝土框架结构作为目前装配式混凝土结构应用最为广泛的结构形式，其创新与应用对装配式建筑行业发展具有重要意义。就现有技术发展水平而言，梁柱节点构件拆分、灌浆套筒连接技术、预制叠合板等关键技术较为成熟，具备应用推广基础。然而，造价成本高、设计工作量大、设计-生产-运输-施工全产业链无法协同等问题仍限制了装配式混凝土结构建筑的进一步发展。因此，十分有必要培养专业人才队伍、优化构件拆分设计、发展新型绿色建材，全面促进装配式混凝土结构建筑的发展，助推我国建筑业转型升级。
参考文献：
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[7]齐宝库,李长福.基于BIM的装配式建筑全生命周期管理问题研究[J].施工技术,2014,(15):25-29.
论文作者:郑俊颖
论文发表刊物:《基层建设》2019年第19期
论文发表时间:2019/9/21
标签：套筒论文; 叠合论文; 钢筋论文; 构件论文; 建筑论文; 混凝土论文; 节点论文; 《基层建设》2019年第19期论文;