何敏 陳春興 何申忠 陳良瑞 林峰

【摘要】生態(tài)PC裝配式圍墻開發(fā)應(yīng)用前景、基于BIM[1-4]技術(shù)開發(fā)研究，構(gòu)件組合安裝等進(jìn)行敘述。提升生態(tài)PC裝配式圍墻預(yù)制安裝工藝以及質(zhì)量等水平，對生態(tài)PC裝配式圍墻[6]技術(shù)應(yīng)用與研究提供良好的借鑒[1-6]。

【關(guān)鍵詞】關(guān)鍵詞：基于BIM技術(shù);開發(fā)研究;組合安裝? ? ? ? ?【中圖分類號】TU375? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.34.122

伴隨新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革，綠色低碳循環(huán)發(fā)展已成為時代要求。作為新發(fā)展理念之一，綠色發(fā)展是高質(zhì)量發(fā)展的重要標(biāo)志。推動經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型，將有力構(gòu)建人與經(jīng)濟(jì)、自然、社會、生態(tài)、文化協(xié)調(diào)發(fā)展新格局。綠色建筑倡導(dǎo)在全壽命期內(nèi)節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境、減少污染，提供健康、適用、高效的使用空間，有力促進(jìn)了人與自然和諧共生，是住房和城鄉(xiāng)建設(shè)領(lǐng)域高質(zhì)量發(fā)展的方向。加快建筑企業(yè)向裝配式部品部件以及智能建造等全方位高速度高質(zhì)量發(fā)展。圍墻是指小區(qū)與小區(qū)隔離以及小區(qū)與道路等隔離作用。圍墻裝配化雖然小構(gòu)件，但是圍墻用工較多（從基礎(chǔ)到裝飾裝修），工期長、工序交叉多，工藝復(fù)雜以及材料浪費(fèi)大，施工面小工序多施工占線長給材料計劃和堆放材料難以及運(yùn)輸費(fèi)用大等難點(diǎn)，圍墻按照傳統(tǒng)方法砌基礎(chǔ)、砌墻、粉刷，鐵件預(yù)埋安裝、搭設(shè)腳手架和裝飾裝修以及質(zhì)量環(huán)保等難以保證。通過上述的難點(diǎn)研發(fā)中心進(jìn)行組建研發(fā)小組，對生態(tài)PC裝配式圍墻[1]關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研發(fā)與應(yīng)用[1]。形成成果。

1、研發(fā)應(yīng)用前景

生態(tài)PC裝配式圍墻從現(xiàn)場施工工藝等通過基于BIM技術(shù)等進(jìn)行開發(fā)研究，從現(xiàn)場施工工序進(jìn)行整合轉(zhuǎn)化為工廠自動化生產(chǎn)，現(xiàn)場組裝安裝的方式進(jìn)行安裝，生態(tài)PC裝配式圍墻通過自動化混凝土配合比配合出各種需要顏色等混凝土表面（彩色），一次成形不需要在裝飾裝修?；炷翐胶狭侠媒ㄖ乃榇u、碎混凝土塊通過設(shè)備破碎提煉出較好粗骨料以及海蠣殼和煤碴等進(jìn)行組合配比出最佳混凝土，符合當(dāng)前綠色環(huán)保施工要求。生態(tài)PC裝配式圍墻大體有柱墩墻組合沒有柱墩的墻體組合兩種形式，墻體通透式和沒有通透式等造型形式多元化進(jìn)行組合，便于設(shè)計根據(jù)周邊環(huán)境進(jìn)行選擇應(yīng)用。圍墻基礎(chǔ)采用獨(dú)立和條形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)設(shè)計插槽式便于墩柱墻安裝在插槽內(nèi)固定，墩柱采用分離式分兩片組合或插槽式也就是工字型柱墩，分離柱墩通過基礎(chǔ)和柱帽固定形成整體，墻劃分為上下兩片有通透和不通透兩者，墻與柱采用卡槽式插入固定。除基礎(chǔ)與柱交接預(yù)留15MM縫采用水泥砂漿澆灌密實(shí)其余連接縫為5MM通過密封膠密封，通過基于BIM技術(shù)研發(fā)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)遞到預(yù)制廠進(jìn)行預(yù)制現(xiàn)場安裝方式，節(jié)省人工費(fèi)和材料費(fèi)減少造價，安裝方便簡單沒有技術(shù)含量工期短，產(chǎn)品質(zhì)量有保證，運(yùn)輸方便，與其他工序沒有交叉，節(jié)能環(huán)保降噪，保護(hù)環(huán)境，現(xiàn)場一道工序施工。符合國家提倡裝配式的綠色建造等要求。生態(tài)PC裝配式圍墻[6]適用于鐵路和市政工程以及建筑等工程，經(jīng)過福清市江僑發(fā)展有限公司的圍墻等多個工程使用均無發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題，使用方便節(jié)能質(zhì)環(huán)保量可靠，達(dá)到預(yù)期效果，受到業(yè)主好評。

2、基于BIM[1-6]技術(shù)的開發(fā)研究

對以往各種圍墻形式和預(yù)制自動化設(shè)備等信息進(jìn)行采集，成立信息庫，基于BIM技術(shù)開發(fā)研究工廠模具和設(shè)備生產(chǎn)線整合，利用建筑垃圾等材料通過機(jī)械設(shè)備提煉，混凝土摻合料模擬試配和檢驗(yàn)達(dá)到最優(yōu)化生態(tài)的配合比。柱墻基礎(chǔ)的部品部件開發(fā)以及部品部件組合，部品部件安裝結(jié)構(gòu)計算等，基于BIM技術(shù)開發(fā)研究的數(shù)據(jù)直接輸送到廠家設(shè)備上自動生產(chǎn)，通過基于BIM技術(shù)開發(fā)研究形成成果如下。

2.1工廠模具以及設(shè)備整合

通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等進(jìn)行咨詢對生產(chǎn)線需要進(jìn)行全方位信息采集，根據(jù)工廠目前生產(chǎn)線設(shè)備以及模具等結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基于BIM技術(shù)進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)策劃等，在原有設(shè)備加入智能系統(tǒng)可以接入BIM軟件終端可以連接數(shù)據(jù)形成自動化生產(chǎn)線，對模具鋼進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計基于BIM軟件進(jìn)行集成和模擬試驗(yàn)，將模具做成多功能自動化可以通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成需要的模具，他的功能可以自動切換形成需要模具以及自動拆模和自動清理模具表面衛(wèi)生和收納垃圾等功能不需要人工操作形成全自動化生產(chǎn)線。

2.2生態(tài)混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計

基于BIM技術(shù)將原有配合比輸入到軟件內(nèi)進(jìn)行采集優(yōu)化和模擬試驗(yàn)等，首先將不同粗顆粒導(dǎo)入和加入混凝土厚度通過比對選出最適合的顆粒級配組合，根據(jù)粗顆粒選擇結(jié)果需要填充細(xì)顆粒也同樣導(dǎo)入進(jìn)行模擬得出細(xì)顆粒組合，然后在將粗細(xì)顆粒合并進(jìn)行識別論證，通過識別論證得出較佳摻和料。根據(jù)最佳摻和料數(shù)據(jù)輸入到破碎系統(tǒng)進(jìn)行加工和過篩不同顆粒分別堆放，通過加工好的摻合料數(shù)據(jù)直接輸入到配合比系統(tǒng)進(jìn)行選擇不同等級配合比試塊，將各種混凝土試塊進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)后3天7天28天的三種不同時間強(qiáng)度等級進(jìn)行檢驗(yàn)然后進(jìn)行評定結(jié)論等，通過各種模擬結(jié)合混凝土檢測檢驗(yàn)得出最佳配合比組合。建筑垃圾等粗主骨料碎石、碎磚、碎混凝土塊、煤碴、海蠣殼，細(xì)骨料人工砂、石粉、粉煤灰、水泥等進(jìn)行各種摻合料比例通過模擬采集，通過優(yōu)化后將模擬試驗(yàn)的數(shù)據(jù)直接輸入到配合比設(shè)備上進(jìn)行試配，試配混凝土塊通過設(shè)備檢驗(yàn)得出最佳配合比。最終摻合料比例為粗骨料碎石占30%、碎磚占30%、煤碴20%、海蠣殼占20%，細(xì)骨料人工砂占90%、粉煤灰占10%。

2.3圍墻部品部件開發(fā)組合

基于BIM技術(shù)開發(fā)研究結(jié)合工廠加工設(shè)備等進(jìn)行深化設(shè)計，首先所有數(shù)據(jù)導(dǎo)入到BIM軟件建立各種立多元化組合模型，將各種多元化模型采集和結(jié)構(gòu)計算等選擇需要的各種族圍墻族基礎(chǔ)族、柱墩族、墻體族等。通過各種族進(jìn)行組合形成圍墻樣本。連接件處理根據(jù)BIM技術(shù)和木結(jié)構(gòu)原理推導(dǎo)出插槽式連接方式杉木尖（帶斜尖的小木塊）固定，木塊好處保護(hù)結(jié)構(gòu)變形對混凝土破壞還能起保護(hù)等作用。柱墩墻體的交接出處了木塞外必須進(jìn)行結(jié)構(gòu)膠連接處理，結(jié)構(gòu)膠與混凝土接觸面不少于20MM，混凝土表面必須干凈干燥便于連接牢固?；贐IM技術(shù)開發(fā)研究將圍墻各種族進(jìn)行組合后通過結(jié)構(gòu)分析計算得出結(jié)構(gòu)需要加強(qiáng)部位，包括吊裝時對結(jié)構(gòu)的影響等，為了節(jié)能環(huán)保就地取材的原則，因?yàn)榈轿沂∩a(chǎn)毛竹種植較多每年剩下毛竹較多，通過深化結(jié)構(gòu)應(yīng)用毛竹做骨架?；A(chǔ)在吊裝位置采用鋼筋配置一般取直徑三級鋼12MM縱橫間距150MM不少于2根，墻柱墩采用實(shí)心小毛竹或毛竹片等做主要骨架縱橫間距150MM，每一個構(gòu)件吊裝位置設(shè)置直徑三級鋼12MM鋼筋不少于2根鋼筋便于吊裝來防止混凝土開裂等影響。

2.3.1基礎(chǔ)開發(fā)

基礎(chǔ)做成不同兩種形式一種條形基礎(chǔ)帶插槽另一種采用獨(dú)立帶插槽基礎(chǔ)便于選擇在不同土層不同標(biāo)高等可選擇應(yīng)用，為了節(jié)約成本和運(yùn)輸?shù)刃枰宀凼交A(chǔ)設(shè)計成臺階形狀下端也就是底板為承載上部荷載碑口主要固定柱墻穩(wěn)定。條形基礎(chǔ)主要適用于沒有墩柱情況下采用墻直接插入到條形基礎(chǔ)碑口內(nèi)固定，插入深度必須以墻高度來決定一般取150MM不少于120MM?；A(chǔ)留凹槽比柱子每邊大15MM在柱子插入時通過木塊固定，木塊固定好處有彈性對混凝土具有保護(hù)等作用等安裝完成后采用砂漿進(jìn)行澆筑。

2.3.2沒有柱的墻體開發(fā)

沒有柱墩的圍墻的墻體主要靠基礎(chǔ)來錨固，采用直通式高度預(yù)制方式長度一般為1200MM～600MM，墻的高度不大于2500MM墻厚度為120MM，對于墻高度大于2500MM～3000MM的墻厚為150MM，沒有柱墩圍墻預(yù)制形式樹葉型、樹桿型、直條型、通透式和不通透式等多元化造型可以任意組合。

2.3.3空心柱墩開發(fā)

柱墩間距一般為3.0M到4.0M之間中間部分為墻體，柱墩采用空心預(yù)制方法通過抽心形成空心柱墩，主要節(jié)省混凝土用量節(jié)省成本，在柱墩與墻交接的兩側(cè)設(shè)計成凹槽便于墻體插入固定，凹槽深度不小于100MM。柱兩側(cè)凹槽比墻體厚度大10MM便于安裝消除誤差以及木塞固定和安裝插入等作用。中間空心部分應(yīng)用于電器安裝（燈具探頭等）。詳附圖1所示

2.3.4分離式柱墩開發(fā)

柱拆分兩個部分進(jìn)行預(yù)制中間插槽部分不預(yù)制通過兩片柱結(jié)合墻組合自然形成空心柱，在安裝時柱墩下部插入到基礎(chǔ)槽內(nèi)通過木塞和砂漿固定，柱子的上部通過柱帽插入結(jié)合木塞和結(jié)構(gòu)膠密封連接固定。分離式柱中間空心部分比墻體厚度大10MM便于木塞插入固定。主要考慮到節(jié)能需要便于運(yùn)輸和安裝以及電器安裝等的需要。具體詳附圖2所示

2.3.5有柱墩的墻體開發(fā)

為了考慮到便于運(yùn)輸?shù)跹b需要把墻體拆分兩個部分組成，主要應(yīng)用于獨(dú)立基礎(chǔ)為橫向安裝方式，上部分為通透式，下部分為不通透式，通透式有工子型、條型、毛竹型等各種窗花組合便于設(shè)計任意選擇應(yīng)用。

2.4基礎(chǔ)安裝

根據(jù)圍墻位置進(jìn)行放線測量標(biāo)高中心線放出基礎(chǔ)位置，樣放好后開挖基礎(chǔ)土方，基礎(chǔ)土方開挖至基礎(chǔ)底上100MM然后采用人工整平，然后鋪上石粉或砂墊層鋪平壓實(shí)緊接著放線放出標(biāo)高和基礎(chǔ)的邊線，調(diào)人基礎(chǔ)對準(zhǔn)位置以及標(biāo)高就位安裝，核對標(biāo)高以及位置符合要求后，對基礎(chǔ)周邊進(jìn)行回填夯實(shí)回填土方時采用兩邊對稱回填切勿單邊回填，回填完成后對標(biāo)高以及位置進(jìn)行核對對于偏移進(jìn)行調(diào)整到位。

2.5墩柱安裝

根據(jù)基礎(chǔ)安裝位置進(jìn)行復(fù)核，調(diào)人墩柱對準(zhǔn)卡槽慢慢插入就位插入木塊臨時固定固定件每邊兩塊安裝，核對垂直度以及標(biāo)高修整尖緊木塊然后澆灌水泥漿采用逐個同上安裝形式進(jìn)行安裝。

2.6柱墩的墻安裝

墻分為兩個部分組成上部和下部，先根據(jù)柱槽的墻的尺寸進(jìn)行校對按號入座方式，調(diào)人墻下部對準(zhǔn)卡槽慢慢放入就位采用小木塞臨時固定核對標(biāo)高以及位置和垂直度等符合要求后尖緊小木塊采用兩邊對稱安裝小木塊下部墻安裝完成后緊接著上部墻安裝同上安裝方式，然后同上述方法進(jìn)行逐個安裝，安裝完成后復(fù)核標(biāo)高以及位置垂直度等符合要求后清理混凝土表面雜物采用毛刷清掃干凈，墻柱連接處兩邊貼上膠帶，膠帶必須貼順直貼緊然后采用結(jié)構(gòu)膠進(jìn)行密封，打膠必須均勻密實(shí)順直飽滿，等結(jié)構(gòu)膠干燥后緊接著拆除膠帶。

2.7柱帽安裝

清理柱頂面以及柱帽的衛(wèi)生，調(diào)人柱帽對準(zhǔn)柱慢慢放入就位調(diào)整標(biāo)高以及位置符合要求后對交接處貼上膠帶打結(jié)構(gòu)膠密封。安裝完成自評合格后組織驗(yàn)收。

2.8沒有柱墩的墻安裝

圍墻基礎(chǔ)同2.1做法，安裝順序必須以圍墻縱向中心向兩邊進(jìn)行安裝，根據(jù)墻位置調(diào)人墻體就位插入到條形基礎(chǔ)的卡槽內(nèi)通過小木塊兩邊各兩塊臨時固定等標(biāo)高位置以及垂直度校核符合要求后塞緊小木塊然后澆灌水泥漿。墻與墻交接處采用結(jié)構(gòu)膠密封在交接處兩邊各5MM貼膠帶然后打結(jié)構(gòu)膠。

2.9混凝土表面處理

圍墻安裝完成通過自檢合格組織有關(guān)部門等進(jìn)行驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后清理混凝土表面雜物衛(wèi)生清理干凈，然后采用混凝土專用固化劑進(jìn)行涂刷或噴涂，涂刷或噴涂必須兩邊以上確保全覆蓋到。為了混凝土防曬老化和混凝土不容易粘結(jié)雜物等通過自主研發(fā)出太陽暴曬影響下不容易老化和混凝土表面不容易粘結(jié)雜物的專用固化劑來確?；炷灵L期保持新鮮。

結(jié)語：

生態(tài)PC裝配式圍墻通過基于BIM技術(shù)應(yīng)用開發(fā)研究，將傳統(tǒng)圍墻進(jìn)行拆分組合和利用建筑垃圾等廢料通過加工提煉出粗骨料作為混凝土摻合料進(jìn)行優(yōu)化最佳環(huán)保的配合比，應(yīng)用就地取材原則等，現(xiàn)場施工工序轉(zhuǎn)換為工廠自動化生產(chǎn)現(xiàn)場安裝方式，與其他工序沒有交叉，不占用主導(dǎo)工期短，施工質(zhì)量可控，減少成本達(dá)到綠色環(huán)保等效果。被福清市列入生態(tài)PC裝配式圍墻樣本工程。取得效益達(dá)到環(huán)保等目的，受到社會好評。

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作者簡介：

何敏，男，1971年出生，本科，土木建筑專業(yè)，高級工程師，工程管理研究及房屋建筑通病治理和新產(chǎn)品研發(fā);

陳春興，男，1984年出生，本科，土木建筑專業(yè)，高級工程師，專業(yè)裝配式研究研究及房屋建筑通病治理和新產(chǎn)品研發(fā);

何申忠，男，1984年出生，本科，土木建筑專業(yè)，高級工程師，專業(yè)裝配式研究研究及房屋建筑通病治理和新產(chǎn)品研發(fā);

陳良瑞，男，1975年出生，本科，土木建筑專業(yè)，高級工程師，專業(yè)裝配式研究研究及房屋建筑通病治理和新產(chǎn)品研發(fā);

林峰，男，1969年出生，本科，土木建筑專業(yè)，高級工程師，專業(yè)裝配式研究研究及房屋建筑。