PC構(gòu)件在某城市綜合體裝配式地下室中的應(yīng)用探討

粟莊宇,唐永紅,許 倩,賈 霖

(西華大學(xué),四川 成都 610039)

1 前言

裝配式建筑是用預(yù)制部品部件在工地裝配而成的建筑。裝配式建筑是建造方式的重大變革,是推進(jìn)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革和新型城鎮(zhèn)化發(fā)展的重要舉措。這種建筑的優(yōu)點(diǎn)是建造速度快,受氣候條件制約小,節(jié)約勞動(dòng)力并可提高建筑質(zhì)量[1]。

2 應(yīng)用案例

2.1 工程概況

某城市綜合體作為一種標(biāo)志性地標(biāo)建筑,首次將地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為裝配式形式,其裝配化結(jié)構(gòu)分布圖如圖1所示。該項(xiàng)目建筑面積為102619.57m2,建筑高度約為40m,綜合劇場基底面積為13939.24m2。由于該項(xiàng)目場地異形,主體功能復(fù)雜,故本工程工業(yè)化區(qū)域只包括-3層、-2層及-1層夾層共計(jì)三層,建筑面積約1700m2。預(yù)制構(gòu)件包括樓板(預(yù)制現(xiàn)澆疊合板)和主次梁,預(yù)制率達(dá)到30%以上。

圖1 工程地形平面圖

2.2 PC和RC體系的建立

PC(Prefabricated concrete)體系是針對裝配式混凝土建筑深化拆分和設(shè)計(jì)的模式,深化的核心原則是等同現(xiàn)澆,其考慮的主要因素包括：受力合理、預(yù)制構(gòu)件配筋構(gòu)造、制作模具的可操作性、運(yùn)輸構(gòu)件的規(guī)格限制和吊裝的重量等。PC構(gòu)件生產(chǎn)高效,施工吊裝非常便捷,可迅速實(shí)現(xiàn)大規(guī)模建筑產(chǎn)業(yè)化[2]。

RC(Reinforced concrete)體系是基于PC體系的一種模式,通過對PC構(gòu)件各個(gè)節(jié)點(diǎn)的深化設(shè)計(jì),將PC構(gòu)件進(jìn)行符合項(xiàng)目特點(diǎn)的安裝順序編排,做到運(yùn)輸高效、吊裝安全、安裝便捷,為業(yè)主提供裝配式建筑生產(chǎn)、安裝、售后于一體的全方位服務(wù),實(shí)現(xiàn)合作共贏[3]。

2.3 深化設(shè)計(jì)

(1)結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)。地下室工業(yè)化部分共有預(yù)制構(gòu)件213個(gè),其中預(yù)制主、次梁75根,預(yù)制桁架樓板138塊。樓板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用了雙向板兩面出筋的設(shè)計(jì)方式,即便于工廠生產(chǎn),也有利于現(xiàn)場預(yù)制樓板的安裝。預(yù)制樓板由于跨度大,故采用了B80桁架鋼筋；板面采用拉毛工藝處理,板側(cè)采用水洗工藝,大大的加強(qiáng)了預(yù)制層和現(xiàn)澆層的結(jié)合作用。預(yù)制主梁采用傳統(tǒng)的彎錨工藝,由于框架柱均為型鋼混凝土柱,故在設(shè)計(jì)階段做了詳細(xì)了鋼筋避讓模擬,工廠生產(chǎn)也做到鋼筋精確定位,從而使得鋼筋在現(xiàn)場安裝時(shí)能與型鋼巧妙的避開。主梁箍筋在非加密區(qū)采用了開口箍,便于現(xiàn)場施工梁上部鋼筋的放入。次梁與主梁連接處采用了擱置式節(jié)點(diǎn)處理,避免了次梁底筋伸入主梁,大大加快了施工速度。次梁箍筋則全部采用開口箍,進(jìn)一步加快了上筋的放入速度。其中,個(gè)別預(yù)制構(gòu)件如擱置式的預(yù)制次梁采用人工添加節(jié)點(diǎn)(見圖2)。

圖2 擱置次梁平面及剖面圖

(2)水電深化設(shè)計(jì)。本項(xiàng)目水電部分共有預(yù)埋線盒71個(gè),預(yù)留洞孔11個(gè)。其中線盒有PVC和KBG兩種類型,洞孔有截面尺寸90*90mm2的方孔,直徑160以及直徑250的圓孔三種類型。預(yù)埋的線盒是根據(jù)圖紙精確設(shè)置,其高度為100mm,線盒底部與板底齊平,超出部分用于現(xiàn)場穿線,并與預(yù)留的方形通孔配套穿管。而圓形通孔是根據(jù)提供的水施圖紙以及施工工藝進(jìn)行預(yù)留。不僅定位準(zhǔn)確,還為施工現(xiàn)場節(jié)約一定的施工工序。

2.4 生成圖紙和匯總工程量

BPC-Maker是應(yīng)用于裝配式建筑的設(shè)計(jì)軟件,包含鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、水電深化設(shè)計(jì),項(xiàng)目管理等模塊。并且,BPC可實(shí)現(xiàn)建筑構(gòu)件以及預(yù)埋件的精確建立和細(xì)致管理,將構(gòu)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),水電預(yù)埋設(shè)計(jì),工程量提取,工廠生產(chǎn)控制等環(huán)節(jié)預(yù)先參數(shù)化設(shè)置,可根據(jù)需要定制輸出各種形式的統(tǒng)計(jì)報(bào)表。本工程項(xiàng)目對PC構(gòu)件數(shù)量及材料用量分類匯總,即可獲得某個(gè)構(gòu)件詳細(xì)的工程量統(tǒng)計(jì)(如預(yù)制梁、板見圖3)以及輸出工程量清單。清單的輸出內(nèi)容包括截面尺寸、編號(hào)、類型、規(guī)格、混凝土的用量、鋼筋的用量、預(yù)埋件的數(shù)量及類型、水電預(yù)埋件的數(shù)量及類型等信息。

圖3 預(yù)制梁、板工程量統(tǒng)計(jì)信息表

2.5 PC構(gòu)件的吊裝和施工技術(shù)

(1)PC構(gòu)件的運(yùn)輸及吊裝。工業(yè)化地下室結(jié)構(gòu)異型,原圖紙經(jīng)過深化設(shè)計(jì)拆分后,PC構(gòu)件的大小、重量差異較大。在運(yùn)輸過程中,需保證PC構(gòu)件受力均勻,避免變形造成得開裂；還需考慮吊裝順序,從而達(dá)到不增加運(yùn)輸成本、不影響施工便捷性的目的。施工現(xiàn)場原有塔吊為STT553一臺(tái),為了保證PC構(gòu)件吊裝不過多占用塔吊使用率,對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了拆分,重點(diǎn)考慮塔吊的起吊重量、起吊距離以及吊裝順序。由于該項(xiàng)目包含了鋼結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力構(gòu)件以及PC構(gòu)件等多種形式,故所采用的吊具種類較多。在選用吊具時(shí),需綜合考慮關(guān)鍵連接節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)形式,以保證吊具的適用性,使吊裝時(shí)PC構(gòu)件重心平穩(wěn),從而編排合理的吊裝順序。

(2)PC構(gòu)件的安裝及節(jié)點(diǎn)處理。在PC梁構(gòu)件安裝時(shí),需保證誤差在±3mm精度內(nèi),才能使PC板構(gòu)件順利安裝,達(dá)到設(shè)計(jì)要求的搭接長度,保證結(jié)構(gòu)的安全性。特別是塔樓部分型鋼混凝土柱連接處,PC梁下部筋錨固長度長達(dá)1m,且下部筋間距小于鋼柱加鉚釘?shù)某叽?安裝時(shí)操作難度大,容易造成安裝偏位。針對板與板,梁與梁以及板與梁等關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的連接處理,需要通過增加一定的施工工序才能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。比如兩張PC板之間的拼縫位置,為達(dá)到抗震、抗裂要求,需要多道施工工序協(xié)同完成,對施工質(zhì)量、技術(shù)要求較高。

(3)PC構(gòu)件的技術(shù)優(yōu)勢。根據(jù)PC板不同的尺寸、重量以及吊環(huán)預(yù)埋的分布情況,對PC板的吊具做了仔細(xì)的研究。若采用傳統(tǒng)方式對PC板進(jìn)行吊裝,在吊裝時(shí)既無法保持PC板的平衡,又對安裝工人的操作便捷性也有一定影響。但采用大小合適的井字形吊具,兩端為固定點(diǎn),中間為兩個(gè)動(dòng)滑輪,不僅可以在吊裝過程中保證重心平衡,還可以大大增加工人的可操作性,從而間接縮短了吊裝時(shí)間,加快了施工工期[4]。

3 結(jié)論

本文結(jié)合某工程案例的應(yīng)用,進(jìn)行從設(shè)計(jì)到施工工程中PC構(gòu)件工業(yè)化應(yīng)用的技術(shù)分析探討,可以得到以下結(jié)論：①與現(xiàn)澆混凝土相比,建筑構(gòu)件的質(zhì)量和工藝通過機(jī)械化生產(chǎn)能得到更好地控制；②與傳統(tǒng)構(gòu)件相比,PC構(gòu)件趨于生產(chǎn)工業(yè)化,設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化,成本細(xì)致化；③在施工現(xiàn)場,預(yù)制件尺寸及特性的標(biāo)準(zhǔn)化能顯著加快安裝速度和建筑工程進(jìn)度[5]。

[1]蔣勤儉.國內(nèi)外裝配式混凝土建筑發(fā)展綜述[J].建筑技術(shù),2010,41(12)：1074-1077．

[2]吳水根,柏建韋.裝配式建筑部品施工的質(zhì)量評價(jià)[J].結(jié)構(gòu)施工,2013,(2)：116-118．

[3]劉道華.淺談裝配式建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化[J].江西建材,2017(16)：18-18．

[4]石帥,王海濤,王曉琪.預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用[J].施工技術(shù),2014(15)：16-20．

[5]鐘志強(qiáng).淺談住宅產(chǎn)業(yè)化與建筑工業(yè)化[J].住宅產(chǎn)業(yè),2011(3)：49-50．