建筑工程主体结构施工技术优化路径探讨

摘要：建筑工程主体结构是建筑物的核心组成部分，本文聚焦建筑工程主体结构施工技术优化，分析混凝土、钢筋、模板施工现存问题，提出针对性优化路径，旨在提升施工效率与质量，推动建筑行业可持续发展。

关键词：建筑工程；主体结构；技术；优化

引言：随着城市化进程的加速，建筑工程规模不断扩大，对主体结构施工技术提出了更高要求。优化主体结构施工技术，不仅能提高施工效率、降低成本，还能保障建筑质量与安全，对建筑行业的可持续发展具有重要意义[1]。

一、建筑工程主体结构施工技术现存问题

（一）混凝土施工技术系统性缺陷

（1）材料质量管控体系失效：当前混凝土施工普遍存在原材料质量溯源机制缺失的问题。砂石骨料含泥量超标、水泥标号虚标等违规现象屡禁不止，根源在于现行质量监管体系存在"验收抽检"与"过程使用"脱节的管理漏洞。实验室检测数据与现场实际用料存在显著偏差，导致混凝土配合比设计失去科学依据。尤其对矿物掺合料活性指数、外加剂适配性等关键指标缺乏动态监控，直接影响混凝土早期强度发展及耐久性指标。（2）施工工艺控制失准：在浇筑环节中，普遍存在振捣参数与混凝土坍落度不匹配的现象。操作人员过度依赖经验判断，未建立坍落度损失-振捣时间-分层厚度的动态控制模型。特别是在大体积混凝土施工中，温控措施执行不到位导致的核心温度梯度超标，直接引发温度应力裂缝。养护阶段普遍存在湿度控制不达标、拆模时间过早等问题，造成表面碳化深度超标，严重影响结构使用寿命[2]。

（二）钢筋施工技术关键控制点缺失

（1）加工工艺标准化不足：现代建筑对钢筋机械连接技术的要求日益提高，但实际施工中仍存在套筒螺纹加工精度不足、镦粗头成型质量不稳定等技术痛点。传统冷加工工艺导致的材料脆性增加问题未得到有效解决，特别是高强钢筋应用场景下，弯曲半径与角度的控制偏差直接影响抗震性能。数字化加工设备的普及率不足，导致复杂节点部位的钢筋成型精度难以满足设计要求。（2）安装定位精度失控：三维空间定位技术在实际应用中存在执行偏差，特别是梁柱节点区的钢筋密集部位，常出现有效锚固长度不足、机械连接接头位置错误等质量隐患。保护层厚度控制仍依赖人工垫块，未形成基于BIM模型的智能定位系统，导致钢筋与模板体系的协同定位精度难以保证。在预应力施工中，张拉顺序与应力控制的技术交底流于形式，存在应力损失超标风险[3]。

（三）模板工程系统性风险

（1）力学计算模型失实：模板支撑体系设计普遍存在荷载计算简化过度的问题，未充分考虑泵送混凝土冲击荷载、施工活荷载的动态叠加效应。对高大模板支架的稳定性分析多采用静态计算方法，忽视风荷载与施工振动的耦合作用。材料刚度折减系数取值不当，导致实际施工中模板变形量超出设计允许值，严重影响结构截面尺寸精度。（2）施工动态控制缺失：模板拼装过程中未建立实时监测系统，对支架沉降、侧向位移等关键参数缺乏过程监控。早拆体系应用存在盲目性，混凝土强度发展监测手段落后，拆模决策多依赖经验判断。清水混凝土施工中，模板密封性控制标准执行不严，接缝处漏浆现象导致表面质量缺陷率居高不下。新型模板体系的应用缺乏配套工艺标准，常出现体系转换部位的结构连续性受损问题。

（四）技术管理协同性缺陷

当前施工技术管理存在明显的专业割裂现象，混凝土浇筑、钢筋绑扎、模板支设等工序缺乏有效的三维协同机制。技术交底仍停留在二维图纸层面，未实现BIM模型的施工推演应用。质量验收标准与过程控制指标不统一，导致关键工序的隐蔽验收存在技术盲区。施工人员技能培训体系滞后，传统工艺与现代技术装备的应用存在明显代际断层，直接影响复杂节点的施工质量[4]。

二、建筑工程主体结构施工技术优化路径

（一）混凝土工程全周期精益化控制

（1）材料智能配比系统构建：基于物联网技术建立混凝土原材料动态监测平台，实现水泥活性、骨料级配、外加剂效能等参数的实时反馈。采用机器学习算法对历史配合比数据进行深度学习，构建环境温湿度-材料特性-强度发展的多变量预测模型。引入纳米晶核材料等新型添加剂，通过调控水化反应进程优化混凝土微观结构，同步提升早期强度和后期耐久性。建立基于区块链技术的质量溯源体系，实现从原材料进场到浇筑成型的全流程数据不可篡改式记录。（2）热力学耦合施工工艺：对大体积混凝土实施四维温度场监控，埋设分布式光纤传感器网络，实时采集核心温度梯度数据。应用有限元分析法建立温度应力预测模型，动态调整冷却水管布置间距与通水流量。开发相变储能养护系统，利用微胶囊化相变材料实现养护温度的精准调控。针对超高层泵送作业，采用压力敏感型自密实混凝土，通过流变改性剂调节扩展度损失率，确保600米以上泵送过程的施工性能稳定性。

（二）钢筋工程数字化升级

智能加工体系创新：部署基于机器视觉的钢筋智能下料系统，通过三维扫描逆向建模技术自动生成优化切割路径。应用五轴数控弯曲中心实现复杂形状钢筋的精准成型，弯曲角度误差控制在±0.5°以内。研发预应力筋智能张拉装备，集成应力传感器与液压伺服系统，实现多锚点同步张拉的力值偏差≤1%。建立BIM-MES集成平台，将设计模型直接转换为加工指令，消除传统放样环节的尺寸转换误差。

（三）模板工程力学性能强化

（1）动态承载体系设计：建立考虑施工时变效应的模板支撑系统有限元模型，集成混凝土流变特性、施工荷载时程变化等动态参数。开发智能液压支撑杆件，根据压力传感数据自动调节顶托高度，将支架沉降量控制在3mm/m以内。针对超限模板工程，采用预应力拉索补偿技术，通过张力监测系统实时抵消混凝土浇筑产生的侧向推力。应用拓扑优化算法对模板背楞体系进行轻量化设计，在保证刚度的前提下降低材料用量40%以上。（2）界面性能提升工艺：研发纳米涂层模板面材，通过表面能调控实现混凝土-模板界面的最优剥离特性。开发自感知智能模板，内嵌光纤光栅传感器阵列，实时监测浇筑过程中的压力分布与变形情况。

（四）施工协同管理平台建设

构建基于数字孪生的施工过程仿真系统，集成结构力学分析、工艺参数优化、资源调度模拟等功能模块。部署边缘计算终端实现施工现场数据的毫秒级响应，通过数字镜像比对及时发现质量偏差。建立多专业BIM协同机制，开发冲突自动检测算法，消除钢筋密集区与管线预留洞的空间干涉。应用增强现实技术进行三维可视化交底，通过虚实叠加显示实现复杂节点施工要点的沉浸式培训。

结语：

建筑工程主体结构施工技术的优化是一个系统工程，需要从混凝土、钢筋、模板等多个方面入手，采取有效的优化措施，保障建筑结构的安全性和耐久性。在未来的建筑工程施工中，要不断探索和创新施工技术，推动建筑行业向绿色、智能、高效方向发展。

参考文献：

[1]鄢宇波. 建筑主体结构工程施工技术要点探析[J]. 房地产世界， 2024， （22）： 155-157.

[2]陈小海. 建筑工程主体结构施工技术与质量控制研究[J]. 房地产世界， 2024， （21）： 167-169.

[3]缪成森， 李广杰. 建筑工程装修与主体结构同步施工技术研究[J]. 中国建筑装饰装修， 2024， （17）： 160-162.

[4]唐毅. 建筑工程主体结构绿色施工监测技术与评价方法研究[J]. 科学技术创新， 2024， （17）： 197-200.