引言

當(dāng)前我國建筑行業(yè)正在面臨勞動力短缺、成本難以控制、綠色環(huán)保不達(dá)標(biāo)等問題，建筑行業(yè)轉(zhuǎn)型升級迫在眉睫，而裝配式建筑的出現(xiàn)正好可以解決上述問題。目前裝配式建筑發(fā)展取得了良好效益，政府出臺了 一系列支持裝配式建筑發(fā)展的政策措施，通過發(fā)展裝配式建筑，實現(xiàn)綠色建筑高質(zhì)量發(fā)展目標(biāo)，已經(jīng)成為行業(yè)共識[1-2]。

與傳統(tǒng)現(xiàn)場現(xiàn)澆混凝土的施工模式不同，裝配式建筑采用先在工廠加工好梁柱、柱板等構(gòu)件，再運輸至現(xiàn)場安裝的施工模式，極大地縮短了施工工期，減少了現(xiàn)場濕作業(yè)，降低了對周圍環(huán)境的影響和污染。但隨著裝配式建筑的應(yīng)用，預(yù)制構(gòu)件的運輸與吊裝、梁柱節(jié)點如何有效連接、如何優(yōu)化梁柱核心區(qū)鋼筋排布等問題制約了其進(jìn)一步發(fā)展，框架結(jié)構(gòu)中梁柱節(jié)點如何有效連接成為了當(dāng)前裝配式建筑研究的重點。因此，文章結(jié)合工程實例，提出了基于建筑信息模型（BIM）技術(shù)的“牛腿+漿錨”的梁柱節(jié)點施工技術(shù)，為大跨度裝配式框架結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點的連接施工提供新思路[2]。

（1）干式連接。目前裝配式結(jié)構(gòu)中梁柱節(jié)點的干式連接主要通過在預(yù)制柱上設(shè)置預(yù)埋件或者牛腿，后期在現(xiàn)場安裝時利用高強(qiáng)度螺栓或者焊接等方式，實現(xiàn)預(yù)制梁柱之間的有效連接。干式連接方式因為不需要澆筑混凝土或者加注漿料，減少了現(xiàn)場濕作業(yè)，也不需要支模養(yǎng)護(hù)，能保證梁柱節(jié)點具有較好的延性和承載能力，目前已被廣泛使用在裝配式框架結(jié)構(gòu)中[3]。

（2）濕式連接。另一種被廣泛運用在裝配式框架結(jié)構(gòu)中的梁柱濕式連接，是通過在梁柱核心區(qū)預(yù)留后澆段，待預(yù)制柱、預(yù)制梁吊裝完成之后，在梁柱節(jié)點澆筑混凝土或者注漿實現(xiàn)梁柱構(gòu)件的有效連接。目前在我國裝配式建筑中使用較多的疊合式框架結(jié)構(gòu)，通常做法是將框架梁、樓板下部預(yù)制（疊合板），粱上部預(yù)留鋼筋，在現(xiàn)場將預(yù)制柱、預(yù)制梁、疊合板先后吊裝完成后，再一次性澆筑梁柱核心區(qū)及疊合板上部現(xiàn)澆部分，最終形成整體的框架結(jié)構(gòu)。研究表明，這種濕式的梁柱節(jié)點連接具有類似與現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的抗震性能，同時節(jié)點具備較好的延性、承載力和耗能能力。濕式連接的裝配式建筑設(shè)計與現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)基本相同，降低了設(shè)計難度，與干式連接相比，濕式連接對預(yù)制構(gòu)件的加工和安裝精度要求較低，施工簡單，這使得濕式連接目前在裝配式建筑中的應(yīng)用更加廣泛[3-4]。

BIM技術(shù)具有可視化、模擬性、協(xié)調(diào)性等優(yōu)點，已經(jīng)被廣泛地使用在大型公共建筑和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等領(lǐng)域，并取得了較好的應(yīng)用效果。BIM技術(shù)建立的三維可視化模型不僅僅是三維的幾何模型，同時模型可以攜帶海量豐富的建筑模型信息，能夠應(yīng)用在各個領(lǐng)域[5]。在分析大跨度框架結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點施工技術(shù)時，應(yīng)先建立其BIM模型。

圖1 某項目裝配式框架結(jié)構(gòu)BIM模型

圖1為某項目的裝配式框架結(jié)構(gòu)BIM模型。對該項目裝配式框架結(jié)構(gòu)應(yīng)用“牛腿+漿錨”梁柱節(jié)點連接方式。“牛腿+漿錨”梁柱節(jié)點連接方式通過在預(yù)制柱上預(yù)制牛腿，為后期預(yù)制梁的安裝提供支撐，同時在預(yù)制梁中預(yù)留后期注漿孔，在預(yù)制梁預(yù)留波紋管中穿入縱向受力鋼筋。在預(yù)制梁吊裝完成后，將預(yù)制梁中縱向受力鋼筋與預(yù)制柱中機(jī)械連接套筒連接，然后在梁柱核心區(qū)封閉模板，通過在預(yù)制梁側(cè)面預(yù)留的注漿孔注入高強(qiáng)度灌漿料，最后形成“牛腿+漿錨”的大跨度裝配式框架結(jié)構(gòu)梁柱連接方式，如圖2所示。

圖2 某項目裝配式框架結(jié)構(gòu)“牛腿+漿錨”梁柱節(jié)點連接（單位：mm）

“牛腿+漿錨”梁柱節(jié)點連接方式充分結(jié)合了干式連接和濕式連接的優(yōu)點，既能夠保證節(jié)點的延展性、抗震性和耗能能力，同時又具備施工安裝方便的優(yōu)點，降低了設(shè)計難度，施工工藝上更具有可操作性。由于節(jié)點使用了牛腿，具備了在大跨度、大空間建筑中使用一柱到頂?shù)娜哳A(yù)制柱、疊合板的技術(shù)優(yōu)勢，避免了后期在吊裝預(yù)制梁、疊合板的過程中需設(shè)置水平構(gòu)件的臨時支撐，減少了大量腳手架和模板搭設(shè)，在節(jié)約措施費的同時，提高了施工效率，實現(xiàn)了施工過程的綠色環(huán)保施工。另一方面，“牛腿+漿錨”的節(jié)點設(shè)計也實現(xiàn)了大空間框架結(jié)構(gòu)中豎向構(gòu)件的一次安裝施工，既保證了豎向構(gòu)件的承載力，又有效提升了起重機(jī)械的吊裝效率，降低了施工成本，與傳統(tǒng)的現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)相比具有明顯優(yōu)勢[6-7]。

裝配式框架結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點內(nèi)的梁柱鋼筋位置沖突也是制約裝配式建筑發(fā)展的因素之一，借助BIM模型的模擬功能，對梁柱節(jié)點核心區(qū)鋼筋的位置進(jìn)行碰撞檢查，如圖3所示。對位置沖突的鋼筋，事先在工廠生產(chǎn)的過程中進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，避免在吊裝后進(jìn)行處理，影響施工工期。鋼筋位置排布優(yōu)化主要遵循優(yōu)先調(diào)整預(yù)制柱中部縱筋、預(yù)制梁端部縱向鋼筋位置，保證預(yù)制柱四根角筋位置不變的原則。

圖3 某項目裝配式框架結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點內(nèi)鋼筋BIM模型

D市某公共建筑項目，占地約4.7萬m2，總建筑面積5.9萬m2，地上1層，局部4層，地下2層，建筑高度24.7m，建筑類別為多層民用公共建筑，主要包含4大區(qū)域。結(jié)構(gòu)形式包含現(xiàn)澆框架剪力墻結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、裝配式框架結(jié)構(gòu)；其中，預(yù)制框架結(jié)構(gòu)區(qū)域預(yù)制柱截面尺寸為 1m×1m，預(yù)制柱高度最大超過17m，預(yù)制梁最大截面尺寸為0.45m×1.7m，跨度超過16m，施工場地較為狹窄，預(yù)制結(jié)構(gòu)施工難度大，現(xiàn)場吊裝作業(yè)如圖4所示。該項目裝配式框架結(jié)構(gòu)“牛腿+漿錨”梁柱節(jié)點連接如圖5所示。

圖4 某項目裝配式框架結(jié)構(gòu)預(yù)制梁吊裝施工

圖5 某項目裝配式框架結(jié)構(gòu)“牛腿+漿錨”梁柱節(jié)點連接

由于預(yù)制框架結(jié)構(gòu)采用了“牛腿+漿錨”梁柱節(jié)點，相比現(xiàn)澆混凝土框架結(jié)構(gòu)，節(jié)約了高大模板的支模時間以及支撐腳手架的搭設(shè)時間，同時由于不需要現(xiàn)場澆筑混凝土，節(jié)約了混凝土澆筑時間和養(yǎng)護(hù)拆模時間；施工工期比原計劃工期提前了10天，吊裝機(jī)械費用和措施費也有相應(yīng)的減少，經(jīng)濟(jì)效益較為顯著。

“牛腿+漿錨”的大跨度裝配式框架結(jié)構(gòu)梁柱連接方式，不僅解決了裝配式框架結(jié)構(gòu)中梁柱節(jié)點抗震性能和整體性差的缺點，而且使節(jié)點具備了較好的結(jié)構(gòu)延性和承載力。在施工工藝方面更具有可操作性，施工方便、簡單快捷，有效降低了施工成本，提升了吊裝效率，同時在施工過程中減少了環(huán)境污染，實現(xiàn)了綠色建筑高質(zhì)量發(fā)展的目標(biāo)。