外掛墻板柔性連接節(jié)點設(shè)計與高精度施工技術(shù)*

周鵬洋，柳躍強，陳 忠，崔 嵬

(浙江大東吳建筑科技有限公司，浙江 湖州 313071)

0 引言

隨著建筑產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的推動，裝配式PEC結(jié)構(gòu)建筑作為新型建造方式，在市場上得到較廣泛的使用[1]。預(yù)制混凝土外掛墻板作為裝配式建筑的重要組成部分[2]，安裝靈活、適應(yīng)能力較好[3]，已形成標(biāo)準(zhǔn)圖集化的柔性連接節(jié)點做法和施工方法[4]。

在裝配式鋼結(jié)構(gòu)或裝配式混凝土結(jié)構(gòu)運用中，外掛墻板柔性連接節(jié)點出現(xiàn)構(gòu)造復(fù)雜、過重過大等情況，如圖1所示，造成牛腿后裝后焊，施工繁瑣，精度控制難、需要大量工器具配合校正等弊端。因此裝配式PEC結(jié)構(gòu)建筑外掛墻板設(shè)計與施工時，需對柔性連接節(jié)點進行輕量化、簡潔化設(shè)計，使之便于施工，并有節(jié)點連接可靠、施工簡單、精度校正快捷的優(yōu)點。

圖1 以往工程外掛墻節(jié)點

東升和府10號樓商品住宅項目外掛墻板的節(jié)點設(shè)計和裝配施工中，依托外掛墻板設(shè)計原理，對功能進行歸集和重新定義，實現(xiàn)節(jié)點輕量化和簡潔化，并系統(tǒng)性總結(jié)配套施工技術(shù)，施工簡單、保證節(jié)點可靠連接及外掛墻板的高精度施工。

1 工程概況

東升和府10號樓項目為地下2層、地上17層的板式高層住宅，地上建筑面積1.1萬m2。建筑平面長48.4m、寬12.4m，結(jié)構(gòu)高53.8m。首層高5.9m，標(biāo)準(zhǔn)層高3m，如圖2所示。結(jié)構(gòu)體系為部分包覆鋼筋-混凝土組合框架的支撐體系，采用的預(yù)制構(gòu)件有PEC柱、PEC梁、疊合板、局部疊合板、預(yù)制樓梯、預(yù)制混凝土外掛墻板、ALC內(nèi)墻板等，裝配率94%，達到綠建二星標(biāo)準(zhǔn)。

圖2 東升和府10號樓項目

2 節(jié)點設(shè)計

2.1 墻板板型劃分

本項目綜合考慮墻板建筑功能、窗洞布置、主體結(jié)構(gòu)層間位移限值、墻板受力，墻板生產(chǎn)、運輸、施工便利性等因素，對墻板進行布置和拆分。標(biāo)準(zhǔn)層外掛墻板拆分如圖3所示。預(yù)制混凝土外掛墻板三維模型如圖4所示。

圖3 標(biāo)準(zhǔn)層平面預(yù)制混凝土外掛墻板拆分

圖4 預(yù)制混凝土外掛墻板三維模型

2.2 墻板連接節(jié)點輕量化、簡潔化構(gòu)造設(shè)計

本項目外掛墻板與主體結(jié)構(gòu)間采用點支撐柔性連接，墻板可平移，墻板位移原理如圖5所示，連接節(jié)點構(gòu)造如圖6所示，下承節(jié)點分解構(gòu)造如圖7所示。

圖5 平移式外掛墻板

圖6 預(yù)制外墻連接節(jié)點構(gòu)造

圖7 下承節(jié)點分解構(gòu)造

外掛墻板為下承式連接，節(jié)點由下承預(yù)埋節(jié)點、節(jié)點鋼支座、定位底板組成。上部連接節(jié)點由2個螺桿、墊板、螺栓組成，一個螺桿承擔(dān)外掛墻板-x向荷載，一個螺桿承擔(dān)外掛墻板+x向荷載。該節(jié)點系統(tǒng)可實現(xiàn)外掛墻板安裝階段三向調(diào)節(jié)，設(shè)計使用階段豎向位移、y向水平位移釋放，實現(xiàn)墻板平移式位移釋放，為柔性連接節(jié)點。

下承預(yù)埋節(jié)點由鋼板拼焊而成，頂部水平向鋼板上穿豎向承重螺栓，承擔(dān)墻板豎向荷載，同時可調(diào)節(jié)墻板安裝階段標(biāo)高。

節(jié)點鋼支座由中間U形鋼支座及兩側(cè)耳板組成。中間U形鋼支座穿入水平限位螺栓，可承擔(dān)墻板y向荷載，同時可調(diào)節(jié)墻板安裝階段y向水平位置；兩側(cè)耳板中開有x向水平長圓孔，可供墻板安裝階段調(diào)節(jié)x向水平位置。

定位底板由定位鋼板、定位螺桿、定位螺栓、墊板組成，定位鋼板和定位螺桿在工廠一體化焊接，焊接至鋼梁上面后出廠，現(xiàn)場安裝墊板及定位螺栓臨時固定節(jié)點鋼支座，同時可實現(xiàn)安裝過程墻板x向水平調(diào)節(jié)。

3 施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 關(guān)鍵控制點

1)外掛墻板施工精度 直觀影響外立面觀感效果，如接縫寬窄不一和不橫平豎直、外掛墻板相接處高低不平，嚴(yán)重的會影響外掛墻板功能，如墻板錯位或接縫偏差過大，導(dǎo)致氣密條無法壓緊兩側(cè)墻板，防水防線失效。因此對外掛墻板的施工精度允許偏差要求為標(biāo)高±5mm，相鄰墻板平整度2mm，垂直度層高5mm，垂直度全高為H/2 000且≤15mm，相鄰接縫高3mm，接縫寬度±5mm，接縫中心線與軸線距離5mm[6]。安裝過程中，必須采取相應(yīng)施工技術(shù)及措施從嚴(yán)控制，方可保證尺寸偏差要求。

2)外掛墻板節(jié)點連接可靠性 外掛墻板采用下承式連接節(jié)點，節(jié)點零部件眾多，通過螺栓、螺桿及焊接連接，施工過程必須有相應(yīng)技術(shù)和管理措施，確保節(jié)點連接可靠性。

3.2 施工流程

施工流程如下：施工準(zhǔn)備→鋼支座定位安裝→外掛墻板吊裝就位→精度校正→支座焊接和緊固→節(jié)點防腐涂裝。

3.3 總體安裝順序

本項目外掛墻板安裝順序根據(jù)外立面形狀、搭接關(guān)系，每層劃分為8個區(qū)段進行施工，每個區(qū)段外掛墻板6～8塊。同層外掛墻板總體安裝順序由兩側(cè)向中間推進，每個區(qū)段依據(jù)先定角、后對邊、嚴(yán)禁塞裝的原則安裝，同層外掛墻板區(qū)段劃分及施工順序如圖8所示。

圖8 區(qū)段劃分及施工順序

3.4 施工準(zhǔn)備

1)構(gòu)件準(zhǔn)備 外掛墻板必須進場驗收合格后才可卸貨至堆場立架上，板寬中心線和標(biāo)高線是控制外掛墻板安裝精度的重要基準(zhǔn)線，工廠生產(chǎn)時做好標(biāo)識，如圖9所示，進場后應(yīng)進行復(fù)核。

圖9 外掛墻板定位標(biāo)識線

吊裝前，外掛墻板下節(jié)點的豎向承重螺栓預(yù)先安裝到下承預(yù)埋節(jié)點上，如圖10所示。氣密條按設(shè)計位置粘貼牢固，避免外掛墻板就位后臨時安裝影響施工效率。

圖10 豎向承重螺栓預(yù)先安裝在下承預(yù)埋節(jié)點上

2)工作面準(zhǔn)備 外掛墻板內(nèi)側(cè)與主體結(jié)構(gòu)PEC梁柱凈距為20mm，主體結(jié)構(gòu)安裝時會有允許范圍內(nèi)的整體立面偏移，因此必須復(fù)測已完成結(jié)構(gòu)的外立面尺寸，重點復(fù)測各立面兩端對定位軸線的實際偏差和每層結(jié)構(gòu)邊與定位軸線的實際偏差，根據(jù)實測偏差值重新確定外掛墻板定位尺寸，避免外掛墻板與主體結(jié)構(gòu)碰撞或外掛墻板外立面隨主體結(jié)構(gòu)整體偏移。

通過軸線控制點引測軸線控制線到樓層樓板上，利用標(biāo)高控制點引測每層標(biāo)高控制線到PEC柱上。根據(jù)重新確定的定位尺寸，以軸線控制線為基準(zhǔn)，在樓板上彈出左右控制線、進出控制線、PEC梁上鋼支座安裝定位線，如圖11所示。

圖11 測放安裝定位控制線

3.5 鋼支座定位安裝

依據(jù)安裝定位線對齊對正鋼支座，擰緊螺栓防止外掛墻板落位時帶動鋼支座滑動。

3.6 吊裝就位

1)構(gòu)件吊裝 起吊遵循333制[5]，外掛墻板吊起距地面300mm后停穩(wěn)30s，確認吊裝狀態(tài)合格后起吊，人員距構(gòu)件3m遠，起吊時用纜風(fēng)繩控制高空位置。構(gòu)件吊至安裝位置外側(cè)，采用纜風(fēng)繩調(diào)節(jié)墻板方向，緩慢靠近安裝位置，吊至作業(yè)層上方600mm時，施工人員扶住構(gòu)件，調(diào)整墻板位置，緩慢下落墻板。

2)下部節(jié)點就位 步驟如下：①步驟1 下承預(yù)埋節(jié)點U形槽對正節(jié)點鋼支座后，緩慢下落；②步驟2 采用激光標(biāo)線儀初步對正板寬中心線與左右控制線后，將外掛墻板落位；③步驟3 將豎向承重螺栓支承在鋼支座上，穿入水平限位螺栓；④步驟4 完成下部節(jié)點初步安裝就位，如圖12所示。

3)上部節(jié)點就位 步驟如下：①步驟1 吊裝外掛墻板前，先將頂緊螺桿預(yù)裝在PEC梁內(nèi)，頂緊面不超過PEC梁側(cè)表面，以免妨礙外掛墻板落位；②步驟2 下部節(jié)點就位后，外掛墻板上的上部節(jié)點螺栓套筒對正PEC梁頂留洞口；③安裝拉緊螺桿機配套滑移件、墊板和螺母；④步驟4 采用靠尺初步保證垂直度，分別擰緊頂緊螺桿和拉緊螺桿，如圖13所示。外掛墻板初步安裝就位，吊機摘勾。

3.7 自調(diào)節(jié)精度校正技術(shù)

外掛墻板精度校正按照以上順序：①進出位置精度調(diào)整 外掛墻板初步安裝就位后，采用鋼尺和進出控制線復(fù)測外掛墻板進出位置精度，超差的擰松鋼支座與定位鋼板連接螺栓上的螺母，采用撬棍或倒鏈微調(diào)到位后，擰緊螺栓，如圖14所示；②標(biāo)高精度調(diào)整 采用激光標(biāo)線儀對正PEC柱上標(biāo)高控制線，通過調(diào)節(jié)下部節(jié)點豎向承重螺栓，控制外掛墻板上的標(biāo)高控制線與PEC柱上的標(biāo)高控制線吻合，如圖15所示；③左右位置精度調(diào)整 采用激光標(biāo)線儀對正樓板上左右控制線，通過調(diào)節(jié)下部節(jié)點水平限位螺栓，推動外掛墻板位移，調(diào)節(jié)至板寬中心線與樓板上左右控制線相吻合，如圖16所示；④垂直度精度調(diào)整 采用經(jīng)緯儀核查垂直度，通過微調(diào)上部節(jié)點頂緊螺桿和拉緊螺桿，使垂直度達到要求。

圖14 進出位置精度校正

圖15 標(biāo)高精度校正

圖16 左右位置精度校正

3.8 支座焊接和緊固

每個施工區(qū)段吊裝完成后須統(tǒng)一再次進行精度復(fù)核，合格后，方可將鋼支座與PEC梁上的定位鋼板進行焊接固定。并對所有螺栓進行復(fù)擰，且在節(jié)點涂裝前進行專項檢查，確保節(jié)點連接的可靠性。

3.9 節(jié)點防腐涂裝

一層外掛墻板安裝完成且檢驗合格后，對節(jié)點區(qū)域刷涂防腐油漆進行除銹。

4 結(jié)語

在東升和府10號樓住宅項目中，PEC結(jié)構(gòu)外掛墻板柔性連接節(jié)點連接方式簡單，功能歸集，降低施工難度，提高效率，實現(xiàn)通過節(jié)點螺桿進行左右位置、標(biāo)高及垂直度的自調(diào)節(jié)精度校正，減少常規(guī)外掛墻板斜支撐工裝及定位、調(diào)整工器具措施。通過調(diào)整螺桿絲扣，可達到絲級精度。經(jīng)過不斷優(yōu)化施工過程，形成配套施工技術(shù)，明確施工程序、控制要點，保證施工可靠性和精度可控性。