辦公樓裝配式混凝土建筑結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

祝興業(yè)

上海建工五建集團有限公司 上海 200063

裝配式建筑是指把傳統(tǒng)建造方式中的大量現(xiàn)場作業(yè)工作轉(zhuǎn)移到工廠進行，在工廠加工制作好建筑用的構(gòu)件和配件（如樓板、墻板、樓梯、陽臺等），然后將其運輸?shù)浇ㄖ┕がF(xiàn)場，通過可靠的連接方式在現(xiàn)場裝配安裝而成的建筑[1-3]。

1 工程概況

背景工程建設(shè)地點位于上海市閔行區(qū)七寶鎮(zhèn)645街坊5/4丘，東至臻景苑、南至楊新港路、西至中春路、北至蒲匯塘?？傆玫孛娣e24 979.2 m2，總建筑面積為85 032.95 m2，地上建筑面積為45 639.95 m2，地下建筑面積為39 393 m2。本項目包括1棟4層商務(wù)/文體綜合樓，2棟8層辦公樓，7棟3層辦公樓，2層地下車庫。

地上號房均為裝配整體式框架結(jié)構(gòu)體系，包括預(yù)制柱、水平疊合（混凝土疊合梁、疊合板）、預(yù)制樓梯，預(yù)制率約40%。質(zhì)量最大的豎向構(gòu)件為預(yù)制柱，截面1 100 mm×1 300 mm，質(zhì)量12.25 t；質(zhì)量最大的水平構(gòu)件為預(yù)制疊合梁，截面400 mm×700 mm，質(zhì)量4.25 t；疊合板厚度為70 mm，質(zhì)量0.8～2.0 t；預(yù)制樓梯質(zhì)量1.8～2.4 t。

2 施工難點及特點

1）梁柱等部位節(jié)點復(fù)雜，定位困難。梁柱節(jié)點現(xiàn)澆段位置鋼筋錯綜復(fù)雜，各種交錯疊加，稍有誤差，就會造成鋼筋碰撞，鋼筋的沖突無法合理解決，部分鋼筋可能出現(xiàn)無法綁扎的情況，施工質(zhì)量無法保證；預(yù)制完成的柱和梁預(yù)留的鋼筋已無法現(xiàn)場調(diào)整位置，柱底預(yù)留鋼筋必須與預(yù)制柱底套筒位置一致；基于上述原因，對前期的現(xiàn)場定位放線提出了極高的精度要求。

2）水電預(yù)埋管線安裝難度大，主要有強、弱電及消防系統(tǒng)的線管、線盒的預(yù)留預(yù)埋，防雷接地安裝等。由于裝配式建筑的預(yù)制構(gòu)件是在工廠內(nèi)預(yù)制完成，原則上在施工現(xiàn)場不允許鑿洞、開槽，以避免傷及預(yù)制構(gòu)件，影響質(zhì)量及觀感，因此裝配式建筑的管線安裝應(yīng)做到標準化。本工程樓板厚度為130 mm，其中疊合板厚度70 mm，現(xiàn)澆層厚度60 mm，疊合板厚度不足以預(yù)埋雙層交叉管線。對于防雷接地安裝，在屋頂設(shè)置接閃器，利用柱內(nèi)主筋作為防雷引下線，借用建筑物基礎(chǔ)內(nèi)的鋼筋作為接地極。對于裝配式建筑，采用預(yù)制構(gòu)柱內(nèi)滿足防雷要求的鋼筋作為防雷引下線。但由于柱與柱鋼筋之間的不連續(xù)，不能滿足電氣貫通的要求。

3）排架支撐水平精度要求高。本工程樓板厚130 mm，其中疊合板厚70 mm，現(xiàn)澆層厚60 mm。由于本工程的房間開間較大，疊合板部位大部分為兩端擱置在疊合梁上，疊合板長邊大部分長3～5 m，為了模板架體的整體性和穩(wěn)定性，本工程樓層上的板支架均按照扣件式排架滿堂搭設(shè)，疊合板處采用立桿配合可調(diào)托座設(shè)置。為確保疊合板中部不會下彎，須確保排架立桿每個點位都均勻有效受力，對板底水平精度提出了極高的要求。

4）構(gòu)件質(zhì)量大，局部區(qū)域塔吊覆蓋范圍內(nèi)起吊質(zhì)量不夠。通常裝配式建筑的預(yù)制構(gòu)件都是通過塔吊來實現(xiàn)吊裝的。本工程塔吊滿足旋轉(zhuǎn)半徑內(nèi)全覆蓋施工區(qū)域，但是局部區(qū)域的少量預(yù)制柱位于塔吊大臂末端，超出了塔吊起吊質(zhì)量。

3 預(yù)制結(jié)構(gòu)施工技術(shù)實施

3.1 裝配式構(gòu)件深化設(shè)計

本工程裝配式構(gòu)件涉及預(yù)制柱、水平疊合（混凝土疊合梁、疊合板）、預(yù)制樓梯。

在預(yù)制裝配式混凝土施工前需對施工圖紙進行深化設(shè)計，圖紙深化設(shè)計是滿足各專業(yè)協(xié)同工作及構(gòu)件順利生產(chǎn)的保證。為此，在圖紙深化工作中我們引入了BIM技術(shù)，以提高設(shè)計精度，從而實現(xiàn)高效、精確的設(shè)計和優(yōu)化。

1）預(yù)制梁柱等節(jié)點優(yōu)化措施：通過BIM技術(shù)，提前發(fā)現(xiàn)梁柱節(jié)點位置的鋼筋碰撞，從而有針對性地進行調(diào)整，減少了今后施工現(xiàn)場的返工。

① 預(yù)制框架柱豎向連接常采用縱筋套筒灌漿連接，下層柱縱筋出構(gòu)件錨入上層柱套筒內(nèi)，水平接縫及套筒鋼筋結(jié)合處采用水泥基灌漿料填充，保證上、下柱受力的連續(xù)性。考慮到梁柱節(jié)點鋼筋繁多，在結(jié)構(gòu)設(shè)計認可的情況下，減少柱縱筋數(shù)量，調(diào)大鋼筋直徑，既滿足結(jié)構(gòu)受力要求，又避免鋼筋碰撞，加快了施工進度。

② 框架梁柱節(jié)點的框架梁縱筋避讓：對于同向框架梁縱筋采用水平偏位，對于不同向框架梁縱筋采用豎向偏位處理（圖1）。

圖1 梁縱筋水平偏位及豎向偏位處理

2）預(yù)制柱底預(yù)留鋼筋定位的優(yōu)化措施：柱底現(xiàn)澆部分的預(yù)留鋼筋在插筋和混凝土澆筑過程中均會造成碰撞，導(dǎo)致插筋偏位。經(jīng)過多方協(xié)商溝通確定，在插筋完成后，增加1套有孔洞的定位鋼板，幫助插筋穩(wěn)固，確保定位后不產(chǎn)生較大偏差。定位鋼板截面同預(yù)制柱截面，厚度為5 mm，鋼板孔洞與預(yù)制柱底孔洞位置對應(yīng)，孔洞大小與插筋大小匹配，定位鋼板底標高為結(jié)構(gòu)完成面標高＋0.02 m。

3）預(yù)制疊合樓板的優(yōu)化：原施工圖紙中，預(yù)制疊合樓板起吊采用預(yù)埋吊環(huán)，吊環(huán)尺寸過高，會導(dǎo)致高出樓板，現(xiàn)場還需要二次截斷，施工不便。經(jīng)優(yōu)化，取消預(yù)埋吊環(huán)，調(diào)整為桁架筋起吊的方式，不僅可以節(jié)省材料成本，還優(yōu)化了施工工藝，并且保證了吊環(huán)的安全穩(wěn)定性。起吊時，取與圖示吊點位置最近的上弦節(jié)點。吊點位置兩側(cè)各設(shè)置2道附加鋼筋，附加鋼筋長280 mm，采用直徑為8 mm的三級鋼筋，附加鋼筋位置為底板內(nèi)腹桿與下弦桿的節(jié)點處（圖2）。在工廠內(nèi)加工過程中，吊點位置需用紅漆重點標注，便于現(xiàn)場施工人員施工。起重機械4個吊裝點吊裝，采用鋼扁擔起吊，吊裝時慢起慢落，并防止與其他物體相撞。吊索與構(gòu)件水平夾角不宜大于60°，不應(yīng)小于45°。

圖2 疊合板桁架筋吊點位置選取及附加筋處理

4）預(yù)埋管線的優(yōu)化：通過BIM技術(shù)，直觀地反映出預(yù)留管線線盒位置和管線走向。

① 對于管線走向，疊合板的后澆混凝土部分只有60 mm，在過程中勢必會出現(xiàn)兩管交叉的情況，扣除保護層厚度15 mm，再扣除鋼筋的厚度8 mm×2，能夠敷設(shè)管線的垂直空間只有29 mm，那么理論值就是只能允許DN20 mm管線在結(jié)構(gòu)內(nèi)敷設(shè)。由此我們考慮調(diào)整交叉管線走向，僅保留單層管線，避免雙向交叉管線出現(xiàn)，管線統(tǒng)一從桁架筋下穿過。

② 對于預(yù)制柱防雷接地，采用40 mm×4 mm熱鍍鋅扁鋼在工廠里事先與預(yù)制柱主筋焊接留長，在預(yù)制柱現(xiàn)場完成吊裝后，再用一段40 mm×4 mm熱鍍鋅扁鋼連接下層柱主筋和上層預(yù)制柱中的熱鍍鋅扁鋼。通過分段連接的方式來達到電氣貫通的要求（圖3）。

3.2 樓層內(nèi)支撐搭設(shè)

本工程樓層上的板支架均按照扣件式排架滿堂搭設(shè)，疊合板處采用立桿配合可調(diào)托座，托座上設(shè)置雙鋼管，通過調(diào)節(jié)可調(diào)托座來控制橫桿雙鋼管的標高，同時對疊合板的標高進行控制（圖4）。鋼管搭接采用頂接形式，疊合板底和疊合梁底均設(shè)置可調(diào)托座，托座上設(shè)置雙鋼管?？烧{(diào)托座須人工整體水平找平，并采用水平尺復(fù)核平整度，確保橫桿雙鋼管整體平整度，使預(yù)制構(gòu)件底部所有立桿均勻受力。

圖3 預(yù)制柱防雷接地節(jié)點

圖4 支撐排架剖面

3.3 起重機械選型

3.3.1 選型原則

將設(shè)計完成后的全裝配式結(jié)構(gòu)按照混凝土的形式大致計算，確定塔吊最大作業(yè)半徑、預(yù)制構(gòu)件最大質(zhì)量，塔吊作業(yè)半徑需考慮預(yù)制構(gòu)件卸車與堆放位置、塔吊與塔吊間距是否滿足要求等內(nèi)容。結(jié)合情況選擇合理的施工塔吊，對于部分區(qū)域塔吊額定起重能力不足的，綜合現(xiàn)場情況及成本因素，采用配備汽車吊代替塔吊吊裝作業(yè)（圖5）。

圖5 塔吊和汽車吊布置平面

以箭頭指示號房E1棟為例，1#塔吊大臂覆蓋半徑55 m，E1棟號房局部區(qū)域未覆蓋在內(nèi)，該區(qū)域需采用汽車吊起重吊裝。最遠構(gòu)件為疊合梁2LH201-B，質(zhì)量3.02 t，采用80 t汽車吊，大臂覆蓋半徑20 m，額定起重能力5.2 t，負載率58.1%，滿足起重吊裝要求。部分汽車吊起重構(gòu)件質(zhì)量超出汽車吊額定起重量時，需通過汽車吊移位，縮近起重距離，以最大額定起重量起吊，均可滿足起吊要求。

3.3.2 起重選型及參數(shù)

根據(jù)各棟單體實際吊裝需求和現(xiàn)場實際情況，現(xiàn)場共配置塔吊3臺，1棟4層辦公樓配置ZJ7035塔吊，回轉(zhuǎn)半徑55 m，1棟8層辦公樓配置STT553塔吊，回轉(zhuǎn)半徑40 m，8層辦公樓配置STT403塔吊，回轉(zhuǎn)半徑40 m，7棟3層辦公樓由于位置偏遠，塔吊覆蓋半徑內(nèi)起重量不足以吊起預(yù)制構(gòu)件質(zhì)量，故配置80 t汽車吊移位吊裝。

4 結(jié)語

對于不同的梁柱節(jié)點情況，只有通過采用不同的鋼筋布置及節(jié)點連接方式，才能達到既便于施工，又節(jié)省工程造價的目的。對于多排底筋的情況應(yīng)該盡量截斷2排及3排鋼筋，以便于施工拼裝，當然前提是要滿足拼縫的抗剪承載力驗算。應(yīng)盡量做到減少或者避免梁柱偏位齊平布置，以免增加施工拼裝難度。

本工程上部辦公樓結(jié)構(gòu)標準層建筑面積2 500 m2，如果按照現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)考慮，預(yù)計單層標準層施工周期15日歷天，現(xiàn)在裝配式框架結(jié)構(gòu)單層標準層施工周期為10日歷天，比現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)施工周期快了1/3，由此，我們想到裝配式框架結(jié)構(gòu)施工周期應(yīng)該可以更短。

裝配式建筑采用的疊合板自身存在一定的剛度，類似于壓型鋼板或樓承板，所以疊合板理論上可以取消支撐體系，不應(yīng)該沿用目前現(xiàn)澆用的腳手架支撐體系。在今后的類似工程中，可以逐步嘗試對疊合板支撐體系進行簡化，甚至是取消支撐體系，這樣可以使裝配式結(jié)構(gòu)施工的周期更短。

本文通過對裝配式建筑結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的研究，總結(jié)出一套比較系統(tǒng)的辦公樓裝配式建筑施工技術(shù)，使工程造價降低，縮短施工工期，便捷施工，也最終保證了工程節(jié)點的順利完成。同時也提到了一些建設(shè)性理論，希望可以在以后類似工程的施工中逐步嘗試和具體化。