預制裝配技術在超高層建筑中的質量控制

　　摘要：裝配式建筑的質量控制是近期大家非常關注的問題，而超高層裝配式建筑質量更是關注的重中之重。潤府三期是現今全國最高裝配式混凝土結構建筑項目。本文將通過對裝配式建筑的項目管理、一體化設計、生產運輸、安裝施工等多方位的解讀，來分析預制裝配技術在超高層建筑中的可靠應用以及項目的有效質量控制，希望能夠對我國裝配式建筑的質量控制提供一定的借鑒價值。

　　關鍵詞：超高層裝配式建筑，預制裝配技術，質量控制

　　1、引言

　　關于裝配式建筑的質量和安全的爭論就沒停止過，其實沒有一種體系或工法是十全十美的，現澆和裝配各有各自的優缺點，現澆結構在我國發展了幾十年還是有眾多的質量通病問題沒有解決，所以我們針對裝配式建筑出現的問題也應該以辯證的觀點去分析。首先我們應該認識什么是裝配式建筑，《裝配式混凝土結構技術規程》JGJ1-2014中裝配式建筑定義為“由預制混凝土構件通過可靠的連接方式裝配而成的混凝土結構”，《裝配式混凝土建筑技術標準》GBT 51231-2016中裝配式建筑定義為“結構系統、外圍護系統、設備與管線系統、內裝系統的主要部分采用預制部品部件集成的建筑”。根據國家標準的定義演變，可以看到隨著裝配式建筑的不斷發展，行業對于裝配式建筑的內涵也在不斷地更新。

　　在我國現階段，裝配式建筑還處于初級階段，開發、設計、生產、施工、質檢、部品部件等各個環節都還沒有熟練掌握裝配式建筑技術，管理人員、技術人員、專業工人還極其短缺。因此現階段的裝配式建筑絕對不能搞“唯預制化”，如在裝配式建筑市場還未成熟之際，一味地追求高預制率必然會給項目帶來很難預測的質量安全隱患。

　　深圳市的裝配式建筑從產業市場、人才培育、技術發展、質量管控等方面穩步推進、持續發展，尤其以萬科、華陽國際等單位為代表的企業，堅持在確保結構安全前提下實現提高質量、提高效率、減少人工、節能減排的“兩提兩減”的裝配式建筑初心和目標。深圳市建設主管單位對于裝配式建筑的開發，要求在項目設計階段進行“裝配式建筑技術認定”，在施工期間組織專家巡查組對項目現場進行“施工質量巡查”，通過前期評審和施工過程監督的管理機制，確保裝配式建筑項目的質量安全。建筑項目的質量安全是一個綜合性問題，下面筆者將結合潤府三期項目管理、設計、生產運輸、施工安裝等方面多方位地解讀整體開發建設過程中裝配式建筑技術安全及質量控制的相關措施，從而為我國的裝配式建筑的質量控制提供一定的借鑒價值。

　　2、工程概況

　　潤府三期項目是我國現今最高的裝配式混凝土結構建筑，位于深圳市南山區高新技術產業園區中部，總建筑面積約為30.3萬m2，由高度為120~180m的1棟超高層公寓和6棟超高層住宅塔樓組成。

　　圖1 潤府三期效果圖

　　3、建立裝配式建筑項目工作機制

　　裝配式建筑項目在項目方案階段就應進行項目的整體管理策劃和技術策劃，根據裝配式建筑工程的特點，建立團隊來總體協調項目的設計、采購、生產、施工、驗收等全面管理工作，提前確定相關合作單位或專業配合單位，從而做到“管理前移、技術前置”，確保項目的整體把控與質量控制。

　　3.1 建立項目團隊及協同工作平臺

　　潤府三期項目在方案階段建立了由項目經理帶隊的管理團隊，其成員包含開發、設計、工程、生產、采購等部門或單位。項目管理從串聯模式調整為并聯模式，建立協同工作平臺機制，提升問題解決效率和質量。外飾、內裝、生產、施工、部品等部門在設計階段全部介入，確保施工圖綜合考慮各方條件內容，構件深化設計落實各專業、各單位的綜合條件，從而確保設計整體質量可控，以及設計內容可以在施工中順利落地實施。本項目團隊配備了對裝配式建筑具有豐富經驗的設計及顧問團隊，為項目的順利實施保駕護航。

　　3.2 建立質量驗收制度

　　項目的質量控制一定是過程控制，僅依靠后期的抽檢很難有效控制項目質量，而且如果在抽檢時發現質量事故則很難處理，從而給項目留下質量安全隱患。裝配式建筑項目要求構造、工法、構件、部品、模具、安裝等各方面均需遵循“樣板先行”制度，通過樣板聯合驗收和標準確立、施工前樣板示范和專業培訓、中期質量監督和聯合飛行檢查等制度來確保裝配式建筑的質量安全。

　　4、一體化設計

　　為現階段的常規項目設計基本是設計院中各專業間的一體化設計，后期會出現很多設計修改，而且由于我國設計規范和施工規范的脫節，單靠設計師很難保證設計質量。裝配式建筑采用全產業鏈一體化設計模式，其設計內容不但包含常規的建筑、結構、機電各專業，還包含裝修、生產、運輸、安裝等各方面內容，因此設計成果更具有可操作性、可實施性。

　　4.1 建筑設計

　　標準化設計是裝配式建筑的基本要求，通過標準化設計才可以做到預制構件、部品部件的大批量工廠生產，從而達到提高質量、提高效率、降低建設成本的目的。潤府三期30多萬m2建筑采用6種標準戶型組合成3個標準樓棟，盡量降低預制構件模具種類以及裝修部品的復雜化程度。

　　外墻滲水尤其是窗邊滲水問題是現澆項目的質量通病之一，其問題很難得到有效處理，且處理起來也比較困難，后期維修成本占比較高。在裝配式建筑項目中結合預制外墻板設計為全混凝土外墻、預埋窗框（副框）等技術措施，基本解決了外墻滲漏問題。根據2009年入住的萬科第五寓項目、2013年入住的龍悅居三期項目后期跟蹤調查，其外墻滲水率基本為零。潤府三期項目采用了預制外掛墻板+現澆混凝土外墻的全混凝土外墻設計理念，預制外掛墻板接縫采用材料（密封膠）、構造（高低企口）、結構（混凝土反坎）3道防水相結合設計方式，充分保證外墻的防水效果。

　　4.2 結構設計

　　結構設計是裝配式建筑結構安全的關鍵因素，項目在方案初期需要針對項目特點、外部因素等條件進行系統分析，在確保結構安全的前提下，合理選擇預制構件部位。我們從整體概念分級預制合理部位選擇、構件類型對主體結構的不利影響分析以及構件自身的可靠連接等多方位分析研究來確保結構主體安全。

　　潤府三期項目位于7度抗震設防區，設計地震分組為第一組。根據《裝配式混凝土建筑技術標準》GBT 51231-2016、《裝配式混凝土建筑結構技術規程》DBJ-15-107-2016 相關規定，7度地區剪力墻預制的結構高度限值為110m，本項目塔樓高度均超過此限值，因此確定本項目剪力墻不采用預制裝配技術，塔樓的結構體系均為剪力墻結構體系。結合建筑平面及結構布置圖，本項目優選預制樓梯標準化程度最高的構件，其次選擇預制墻板構件來解決外墻滲水問題，再選擇能夠體現預制之美的預制陽臺構件，最后根據預制率計算情況選擇樓板受力相對較小部位做預制疊合樓板。下面將通過各類預制構件的節點構造及注意事項來保證結構的主體安全，具體預構件分布情況詳見圖2。  

　　圖2 預制構件分布示意圖

　　（1）預制樓梯板設計：預制梯板采用上端固定、下端滑動的連接形式，有效消除梯板的斜撐作用，考慮到剪刀梯跨度較大，如果采用板式樓梯板則重量將在5t左右，可能會對塔吊型號影響加大，所以本項目采用梁式梯板。具體構造節點如圖3、圖4。

　　圖3 預制梯板上端連接構造

　　圖4 預制梯板下端連接構造

　　對于有些項目樓梯間部位整體連接非常薄弱時，應在樓梯板之間設置剪力墻，樓梯板采用板式結構并且梯板兩側應伸出鋼筋錨入梯板兩側剪力墻內，以提供足夠的連接面保證水平力的可靠傳遞，此時考慮到預制樓梯板的施工難度問題，則梯板宜采用現澆法施工。

　　經過現場試驗檢測，試驗過程中樓梯板沒有發現裂縫和其它異常情況產生，樓梯板在正常使用試驗荷載3.5KN/m2作用下的跨中撓度實測值為0.30mm；考慮支座、荷載短期效應等綜合因素，在長期荷載作用下樓梯板的跨中撓度值應為1.31mm，遠小于規范規定的允許值L/200=5200/200=26mm。試驗結論：所試驗的樓梯在正常使用極限狀態試驗荷載（活荷載標準值）3.5KN/m2作用下，跨中撓度值在規范規定的允許范圍內，在承載力極限狀態試驗荷載7.75KN/m2作用下，樓梯板構件無裂縫出現。

　　（2）預制外墻板：本項目預制外墻板采用結構梁外側懸掛的連接形式，相比現澆凸窗則梁外側設置75mm厚外皮代替施工模板，由于外皮在梁高度范圍內與梁連接，則會對梁剛度有一定影響。參考深圳市《預制裝配鋼筋混凝土外墻技術規程》SJG24-2012的相關規定，整體結構計算時，將與外墻板相連的梁剛度放大系數增加0.2～0.3，以確保主體結構安全。外墻板通過材料+構造的三道防水措施即外側密封膠、高低企口、現澆反坎來解決建筑防水問題。首預制層及標準層預制外墻板連接構造節點詳見圖5。

　　圖5   預制外墻板連接構造

　　（3）預制陽臺板：預制陽臺板一般情況下屬于懸挑構件，其安全性分為施工期間和使用期間兩個階段。由于陽臺的外側反坎一般為預制，因此預制陽臺在施工期間應特別注意陽臺板的傾覆問題，其底部支撐應采取可靠的懸挑端支撐和支撐體系的內外拉接措施，確保支撐體系的整體安全性。在使用階段的安全性主要是依靠結構設計節點中陽臺板（或懸挑梁）的面筋在主梁或剪力墻內的有效錨固長度以及施工質量來控制。

　　（4）預制疊合樓板：疊合樓板現澆部分考慮樓板整體性要求以及管線預埋、面筋鋪設、施工誤差等因素設計為80mm，疊合板預制部分最小厚度需考慮了脫模、吊裝、運輸、施工等因素設計為70mm。另外為了增加預制板的整體剛度和連接性能在預制板內均設置了桁架鋼筋。在疊合樓板設計中如果設計厚度取規范的60mm，則應特別注意后澆混凝土的施工質量；預制部分厚度的取值主要和板跨及運輸情況有關，關鍵就是控制構件在安裝前的裂縫問題。

　　疊合樓板底筋在考慮施工方便的基礎上考慮兩側深處鋼筋，未伸出底筋一側采用間接搭接方式，而且搭接長度全部采用受力搭接長度，以保證樓板的傳力可靠性。疊合板和疊合板交接節點考慮減少冷縫出現幾率，采取50mm窄縫的構造方式，其底筋間接搭接長度也按照受力搭接長度設計，其鋼筋面積按照拼縫部位的彎矩和計算現澆厚度(80mm)的條件進行受力計算，以確保樓板的結構安全和降低裂縫的出現可能性。疊合樓板節點詳見圖6、圖7。

　　圖6 疊合板端部連接構造圖

　　圖7 疊合板拼縫連接構造

　　4.3 機電與裝修設計協同設計

　　在裝配式建筑項目中裝修設計一般應和土建設計同步進行，在施工圖設計階段，機電、裝修專業需同時完成深化設計，確保所有配合問題在設計階段解決處理，該預埋的準確預埋，減少后期打鑿對建筑質量安全的影響。潤府三期項目均確保機電管線及點位預留、預埋到位，如：預制外墻預留預埋線盒、設備管線、空調留洞、預制樓板預留電氣線盒、預制疊合陽臺預埋線盒、預留立管留洞、預埋地漏等內容。

　　4.4 構件生產及安裝方案協同設計

　　裝配式建筑其主要特點就是技術前置、管理前移。在設計階段，設計師在構件拆分時需要綜合考慮構件生產、運輸以及安裝的相關問題。通過協同設計，來實現裝配式建筑的全過程質量管控。

　　而現階段制約裝配式建筑發展的一大問題就是設計師不懂裝配式建筑、不懂構件生產和施工，從而造成主體結構設計和構件深化設計分離。如在深化設計單位不懂結構安全的情況下進行構件設計，而主體結構設計人員對構件深化設計圖審核不嚴或根本不審核，則會為主體結構的整體安全性留下一定的隱患。從項目經濟型及安全性考慮，建議主體結構設計和深化設計為同一單位人員完成。

　　5、構件生產與運輸質量控制

　　預制構件生產技術負責人應結合現場施工情況和構件深化圖紙，編制詳細的構件生產方案和構件運輸方案。預制構件生產企業應從生產前期準備、模具制作、原材料質量控制、構件制作工藝、預制構件標識成品及保護措施、預制構件驗收制度、預制構件運輸線路選擇及運輸方式等全過程、全方位地控制構件的質量。我們在設計要求中，對預制構件的生產質量提出了更加嚴格的驗收要求，構件的精度、尺寸誤差值遠小于規范要求的限值，構件誤差基本控制在3mm以內，尤其對于鋼筋定位、構件拼縫等位置嚴格控制。

　　構件生產技術人員完全熟悉構件深化圖紙、了解圖紙意圖，根據構件特點采取針對性生產工藝。模具制作精度應滿足設計或相關規范要求，材料必須按照相關規定進行原材料檢驗，在構件生產期間應著重注意振搗、拆模和養護措施的具體操作要求。對于預制構件的強度不滿足要求或不合格產品應嚴禁出廠，構件在施工場地進場時應再次檢查驗收，確保不合格產品嚴禁進場。

　　預制構件在運輸、堆放和吊裝的過程應注意成品保護措施，構件的堆放和運輸應采用針對構件自身的專用鋼架等輔助措施，確保構件不被損壞。對于不影響結構安全和建筑效果的損壞位置應采取針對性的修補方案。

　　6、安裝與施工質量控制

　　裝配式建筑的質量和預制構件的安裝與主體結構施工息息相關，在項目施工前期應根據項目計劃制定完善的整體施工方案，對每一類預制構件的安裝技術進行詳細推敲并制定可實操的安裝方案，關鍵部位建議進行前期的施工模擬操作，如采取搭建實驗樓檢驗節點構造和施工工藝的樣板先行制度。綜合考慮外架、現澆部分模板、塔吊等施工設施以及現澆與預制構件連接、預制與預制連接對裝配式建筑設計及施工操作的影響。

　　在項目施工中，技術工人必須經過三級教育及安全生產知識考試合格，并且接受安全技術交底。對于現在大家關注的灌漿套筒的施工工人，必須要經過專業培訓、持證上崗，并且在灌注漿過程中采取旁站監理和錄像記錄，以確保施工質量滿足要求。工人每日進入施工現場前必須進行班組班前會，對當日的作業內容進行詳細交底，明確質量控制點位和安全注意事項。當收到如強臺風等惡劣天氣預報時，項目部應馬上啟動惡劣天氣應急預案措施，增加預制構件側向支撐或者拉索結構，保證構件穩定性，特殊情況下也可以將剛安裝的PC構建拆除。

　　裝配式建筑最難以控制的位置就是現澆接預制的交界面，在項目操作中我們嚴格要求設置鋼筋定位板，澆注面標高嚴格控制，另外設計的連接節點必須考慮施工的現場安裝實際情況，預留足夠的施工誤差和施工操作空間，從而在控制質量的前提下保證現場的順利安裝施工。

　　7、 技術認定和項目巡查

　　為保證裝配式建筑質量，除項目團隊自身的技術、管理控制以外，在深圳市我們還采取了初步設計完成后的技術認定要求和施工期間組織對裝配式建筑經驗豐富專家的施工現場巡查工作。

　　技術認定一般要求組織包含開發、設計、生產、施工、咨詢或者監理等各鏈條的專家參加評審，以此保證在項目前期綜合把控項目的可實施行、技術合理性和經濟性、構件生產和安裝方案可操作性等關鍵內容。在項目施工期間由深圳市促進中心或建筑產業化協會聯合質檢部門對現場的構件質量和構件安裝方案及實操進行現場巡查和指導，通過過程質量監督來實現項目的整體質量管控。

　　8、結束語

　　裝配式建筑作為現階段我國建設領域積極推廣的一種建設方式，其主要目的就是提高質量、提高效率、減少人工、節能減排。裝配式建筑項目應注重前期統籌規劃、中期技術落地、施工過程質量監控，通過管理前移、技術前置來適應裝配式建筑的開發特點。合理選擇適合預制的位置采用裝配式技術，堅決反對一刀切的“唯主體結構預制論”。對于2018年2月1日剛剛發布實施的《裝配式建筑評價標準》GBT51129-2017我們需要辨證地去看待其中存在的問題，其中對于評級中規定的豎向構件預制比例的強制要求，筆者認為在現階段還不是一種合適的引導方向，各地政府在具體執行標準時能夠充分結合本地裝配市場的實際情況制定具體實施細則。在裝配式建筑開發過程中，通過系統的策劃管理、精細化的設計、嚴格的質量監督、完善的規范標準體系以及逐步成熟的裝配式建筑方面的管理人員、技術人員、專業工人，我們必定能做到發展裝配式建筑的初心“兩提兩減”。

　　根據我國社會實際情況以及發達國家的建筑業發展歷史，我們應該堅信推廣裝配式建筑肯定是我國建筑業發展的必然方向。現階段裝配式建筑出現很多問題，正是我代建筑人去共同努力解決的時機，我們應爭作建筑時代的弄潮兒、不做建筑時代的絆腳石，努力為我國的建筑事業貢獻一份自己的力量。

　　參考文獻:

　　[1]   SJG 24-2012 《預制裝配鋼筋混凝土外墻技術規程》， 深圳市住房和建設局, 2012.

　　[2]   GBT 51231-2016《裝配式混凝土建筑技術標準》，北京：中國建筑工業出版社, 2016.

　　[3]   JGJ1-2014《裝配式混凝土結構技術規程》，北京：中國建筑工業出版社, 2014.

　　[4]   趙曉龍，預制裝配技術在超高層建筑中的應用，《新營造》2018年7月刊、總第505期.

來源：建筑技術