東升和府10號(hào)樓PEC裝配式建筑施工技術(shù)*

婁 峰，柳躍強(qiáng)，周鵬洋，崔 嵬，陳佳輝

(浙江大東吳建筑科技有限公司，浙江 湖州 313071)

1 工程概況

東升和府10號(hào)樓項(xiàng)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。

地上住宅樓為裝配式建筑，裝配率為94%，綠建二星設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，由結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、樓面系統(tǒng)、屋面系統(tǒng)、樓電梯系統(tǒng)、外墻系統(tǒng)、內(nèi)墻系統(tǒng)組成，如圖1所示。結(jié)構(gòu)系統(tǒng)為部分包覆鋼-組合框架-支撐體系，樓面系統(tǒng)為全預(yù)制局部疊合板，屋面系統(tǒng)為鋼筋桁架疊合板，樓電梯系統(tǒng)為PC預(yù)制樓梯，外墻系統(tǒng)為外掛單元式混凝土墻板，內(nèi)墻系統(tǒng)為ALC條板隔墻。

圖1 系統(tǒng)組成

2 工程特點(diǎn)

PEC結(jié)構(gòu)具有安全性高，充分發(fā)揮鋼、混凝土優(yōu)勢(shì)性能，承載力高、剛度大、延續(xù)性和變形性好、節(jié)點(diǎn)連接質(zhì)量可控、節(jié)點(diǎn)抗震性能優(yōu)越、經(jīng)濟(jì)性良好、耐久性、舒適性及便于后期裝飾裝修的特點(diǎn)。相比純鋼結(jié)構(gòu)建筑，本項(xiàng)目裝配率達(dá)94%，施工優(yōu)缺點(diǎn)如下。

2.1 PEC構(gòu)件質(zhì)量大

不同于傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)施工采用鋼柱、鋼梁，現(xiàn)場(chǎng)安裝后再澆筑混凝土的施工方法，部分包覆鋼-混組合框架-支撐體系采用PEC柱和PEC梁，除連接節(jié)點(diǎn)外，其余部位混凝土均在工廠進(jìn)行預(yù)制，現(xiàn)場(chǎng)僅澆筑連接節(jié)點(diǎn)處混凝土即可。由于增加預(yù)制混凝土，PEC構(gòu)件質(zhì)量遠(yuǎn)超鋼構(gòu)件，相比傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)，PEC構(gòu)件對(duì)起重機(jī)起重性能要求更高。

2.2 部品構(gòu)件安裝精度要求更高

1)PEC結(jié)構(gòu)屬于裝配式鋼結(jié)構(gòu)類型，施工方法與鋼結(jié)構(gòu)類似，但比純鋼結(jié)構(gòu)增加預(yù)制混凝土部分，結(jié)構(gòu)剛度大幅提高，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)結(jié)構(gòu)偏差的調(diào)整存在困難，且預(yù)制PEC構(gòu)件的鋼骨壁厚相對(duì)較薄，對(duì)安裝精度更敏感，安裝精度偏差過大會(huì)嚴(yán)重削弱有效受力面積，因此PEC結(jié)構(gòu)比裝配式鋼結(jié)構(gòu)對(duì)安裝精度有更高要求。

2)主體結(jié)構(gòu)整體立面偏移允許偏差為H/2 500+10且≤30mm，外掛墻板安裝尺寸允許偏差為墻面垂直度全高H/2 000且≤15mm。本項(xiàng)目作為系統(tǒng)工程，以PEC結(jié)構(gòu)為主體，在現(xiàn)場(chǎng)將建筑各系統(tǒng)預(yù)制部品部件有序進(jìn)行高度集成裝配安裝，PEC結(jié)構(gòu)施工精度必須與部品部件的安裝精度相匹配且從嚴(yán)執(zhí)行，方能保證完成后的尺寸偏差要求。

2.3 樓板免模板、無支撐施工

本項(xiàng)目采用局部疊合樓板，進(jìn)行工廠預(yù)制，落位后快速形成工作面，僅需對(duì)接縫處進(jìn)行少量濕作業(yè)。兩邊支撐無支撐跨度3.2m，四邊支撐無支撐跨度3.6m，相較常規(guī)建筑施工，實(shí)現(xiàn)免模板、無支撐施工。

2.4 安裝順序不同

傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)施工可將1節(jié)柱3層梁或2層梁全部安裝完成后，再鋪裝鋼筋桁架樓承板。PEC裝配式建筑局部疊合樓板為工廠預(yù)制部件，支承在PEC梁上，若全部安裝1節(jié)PEC柱3層PEC梁后，再安裝局部疊合樓板，則下層局部疊合樓板會(huì)被上層鋼梁阻擋而無法直接落位。因此PEC結(jié)構(gòu)安裝順序必須根據(jù)局部疊合樓板安裝進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。

3 施工技術(shù)與措施

3.1 起重機(jī)選型

本項(xiàng)目最重構(gòu)件為PEC柱，3層1節(jié)吊裝最大質(zhì)量為7t，考慮場(chǎng)地、環(huán)境及工期吊次等因素，布置1臺(tái)S315K16塔式起重機(jī)(臂長50m)作為主要垂直運(yùn)輸機(jī)械，最不利吊裝工況37m處額定吊重8.3t>7t，滿足需求，并布置3臺(tái)汽車式起重機(jī)吊裝覆蓋范圍內(nèi)的部品、構(gòu)件，減少塔式起重機(jī)吊次壓力。

3.2 總體安裝順序

圖2 施工分區(qū)

圖3 PEC梁安裝狀態(tài)

圖4 中層與上層PEC梁安裝狀態(tài)

圖5 上層PEC梁安裝狀態(tài)

2)預(yù)制樓梯先安裝歇臺(tái)板，再安裝梯段。以樓梯為起點(diǎn)，分區(qū)段逆時(shí)針或順時(shí)針安裝預(yù)制樓板，如圖6所示。

圖6 預(yù)制樓板施工區(qū)段劃分及施工順序

3)安裝兩節(jié)柱的PEC結(jié)構(gòu)和預(yù)制樓板后，方可由下向上逐層安裝外掛墻板，每層劃分8個(gè)區(qū)段，從東西兩側(cè)向中部安裝，先安裝角部，每個(gè)區(qū)段由一個(gè)角部向另一個(gè)角部推進(jìn)，避免塞裝，如圖7所示。

圖7 區(qū)段劃分及施工順序

4)安裝完外掛墻板的樓層安裝ALC條板隔墻。

3.3 PEC結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

PEC結(jié)構(gòu)預(yù)制構(gòu)件的吊裝、測(cè)量及校正與純鋼結(jié)構(gòu)相似，但PEC柱3層1節(jié)分段安裝，構(gòu)件質(zhì)量大，節(jié)點(diǎn)連接處混凝土后澆筑，安裝時(shí)有長細(xì)比大、頭重腳輕、節(jié)點(diǎn)區(qū)域剛性相對(duì)薄弱等特點(diǎn)，因此PEC柱的吊裝就位需保證安裝就位精度與穩(wěn)定性。

3.3.1PEC柱吊裝

PEC柱吊點(diǎn)設(shè)置在PEC柱上部，利用臨時(shí)連接耳板作為吊點(diǎn)。PEC柱起吊回轉(zhuǎn)嚴(yán)禁以弱軸為旋轉(zhuǎn)中心，應(yīng)以翼緣板面為旋轉(zhuǎn)中心，吊索應(yīng)具有一定有效高度。

PEC柱采用靠板進(jìn)行快速高精度就位，在下節(jié)柱頂腹板和翼緣板一側(cè)設(shè)置靠板，如圖8所示。上節(jié)柱落位時(shí)緩慢下落，當(dāng)柱底翼腹板臨近下節(jié)柱頂靠板時(shí)，工人手扶上節(jié)柱腹板和一側(cè)翼板靠緊靠板，然后上節(jié)柱再緩慢下降，即可快速落位。上節(jié)柱落位后，靠板轉(zhuǎn)變功能為馬板，通過打鋼楔等措施調(diào)整對(duì)接口精度，鋼柱校正合格后，將靠板焊接上節(jié)柱，即可保證鋼柱安裝后的精度和穩(wěn)定性。

圖8 上節(jié)柱靠板就位

預(yù)制PEC柱現(xiàn)場(chǎng)對(duì)接口處需進(jìn)行混凝土后澆筑，常規(guī)連接耳板設(shè)置在翼緣板板厚方向上，如圖9a所示。PEC柱施工中切除耳板后，需進(jìn)行二次打磨，才能保證模板與鋼柱翼緣板貼合，耗時(shí)耗能耗工，不符合綠色裝配理念。因此將連接耳板設(shè)置在翼緣板內(nèi)側(cè)，與翼緣板進(jìn)行搭接后三面圍焊，如圖9b所示。PEC柱焊接完成后，直接割除耳板并磨除氧化層即滿足使用需求。

圖9 連接耳板設(shè)置方式

3.3.2PEC梁吊裝

PEC梁安裝總體隨PEC柱安裝順序進(jìn)行，相鄰PEC柱安裝完畢后，及時(shí)安裝PEC梁，使安裝構(gòu)件及時(shí)形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。PEC梁吊裝就位時(shí)應(yīng)注意PEC梁的方向性，確保安裝正確。PEC梁安裝就位后，及時(shí)夾好連接板，螺栓孔有偏差時(shí)，采用沖釘配合調(diào)整，再用普通安裝螺栓臨時(shí)連接，普通安裝螺栓數(shù)量不得少于該節(jié)點(diǎn)螺栓總數(shù)的1/3，且≥2個(gè)。

PEC柱進(jìn)行3層1節(jié)安裝時(shí)，為保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，便于校正和精確安裝，減少焊接變形對(duì)邊柱安裝精度的影響，對(duì)不影響下層局部疊合樓板直接落位的中層和上層PEC梁進(jìn)行安裝，且按照先固定上層PEC梁，再固定下層PEC梁，最后固定中間PEC梁的順序安裝焊接PEC梁。

3.3.3PEC結(jié)構(gòu)后澆節(jié)點(diǎn)施工

PEC結(jié)構(gòu)后澆節(jié)點(diǎn)施工包括PEC鋼骨焊接和后澆節(jié)點(diǎn)混凝土施工，PEC柱、PEC梁最終調(diào)正后焊接節(jié)點(diǎn)，施焊遵循減少焊接殘余應(yīng)力，控制結(jié)構(gòu)變形，保證焊接質(zhì)量的原則，重點(diǎn)保證豎向構(gòu)件垂直度和水平構(gòu)件平整度。待節(jié)點(diǎn)區(qū)鋼骨、附加縱筋、箍筋施焊完畢，且隱蔽驗(yàn)收合格后澆筑節(jié)點(diǎn)后澆區(qū)，采用鋁模板或木模板+C60高強(qiáng)無收縮灌漿料自重法進(jìn)行灌漿施工。

3.4 預(yù)制樓梯吊裝施工

在PEC梁上彈出樓梯安裝控制線，調(diào)節(jié)定位螺桿上的墊片螺母標(biāo)高至設(shè)計(jì)標(biāo)高，預(yù)制樓梯板吊裝梁采用4點(diǎn)吊裝法，配合倒鏈?zhǔn)固げ矫嫣幱谒轿恢茫鐖D10所示。試吊合格后，將預(yù)制樓梯吊至梁上方300mm處，調(diào)整預(yù)制樓梯上的定位孔與PEC梁上的定位螺桿基本對(duì)正后緩慢下落，并將構(gòu)件根據(jù)已放出的樓梯控制線進(jìn)行精確就位，先保證樓梯兩側(cè)準(zhǔn)確就位，再使用水平尺和倒料調(diào)節(jié)樓梯水平。

圖10 預(yù)制樓梯吊裝方式

3.5 局部疊合樓板吊裝施工

PEC梁焊接檢驗(yàn)合格后，采用4點(diǎn)吊裝法吊裝局部疊合樓板，試吊合格后，將局部疊合樓板吊裝至作業(yè)層上空500mm處，當(dāng)局部疊合樓板穿過上層PEC梁進(jìn)行落位時(shí)，應(yīng)起吊至上層PEC梁上方500mm處懸停，工人拉住牽引繩，對(duì)準(zhǔn)上層PEC梁洞口后再緩降至作業(yè)層上空500mm處，避免局部疊合樓板與上層PEC梁碰撞磕損。

局部疊合樓板吊裝至作業(yè)層上空500mm處時(shí)，按照?qǐng)D紙中的構(gòu)件位置和箭頭標(biāo)識(shí)方向進(jìn)行就位。就位后，檢查局部疊合樓板4個(gè)角點(diǎn)位置與PEC梁中線距離，并以此控制局部疊合樓板精確就位。就位合格后，焊接局部疊合樓板預(yù)埋件與PEC梁上翼緣板的角焊縫。

3.6 外掛墻板吊裝施工

外掛墻板安裝前復(fù)測(cè)主體結(jié)構(gòu)，并按實(shí)測(cè)結(jié)果復(fù)核外掛墻板設(shè)計(jì)，分配主體結(jié)構(gòu)偏差。安裝施工前進(jìn)行測(cè)量放線，分別放出外掛墻板上的板寬中心線、1m標(biāo)高線和樓層上的進(jìn)出控制線、左右控制線、標(biāo)高控制線等安裝定位標(biāo)識(shí)，并依此進(jìn)行初步安裝就位。外掛墻板按照進(jìn)出位置→高度→左右位置→垂直度的順序進(jìn)行精度校正，并結(jié)合量測(cè)工具進(jìn)行高精度校正，如圖11所示。每個(gè)施工區(qū)段吊裝完成后需統(tǒng)一進(jìn)行精度復(fù)核，合格后，方可對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行最終的焊接和緊固。

圖11 柔性連接節(jié)點(diǎn)構(gòu)造

3.7 外掛墻板防水施工

密封膠施工前，使用鏟刀及毛刷清理接縫內(nèi)及接縫周圍的殘留物，保證基層表面平整、清潔。在接縫邊緣2mm左右兩側(cè)粘貼美紋紙膠帶，避免密封膠施工時(shí)不慎污染墻板表面。接著在縫內(nèi)塞入PE棒作為背襯材料以控制施膠厚度，PE棒本身自有的膨脹性阻止水流，填塞時(shí)盡量避免使用銳器，以防戳破泡沫棒?？p內(nèi)兩側(cè)涂刷界面劑，以保證密封膠與混凝土間的黏結(jié)性能。板塊拼縫密封膠寬度同縫寬，膠厚度取縫寬的0.5倍且≥8mm。密封膠施工時(shí)，將膠嘴探至接縫底部，并保持合適的擠壓速度，以保證施膠密實(shí)。當(dāng)密封膠需后續(xù)連接時(shí)，尾部修整成45°。接縫處施膠后應(yīng)刮平、壓實(shí)膠體，膠體邊緣處應(yīng)注意涂抹充實(shí)，避免孔洞缺陷。

4 結(jié)語

1)PEC構(gòu)件與傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)安裝方法類似，但PEC結(jié)構(gòu)總體安裝順序與傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)施工有所區(qū)別，主要是因?yàn)橄到y(tǒng)組成不同，PEC結(jié)構(gòu)整體安裝順序需考慮局部疊合樓板的安裝空間需求。

2)PEC結(jié)構(gòu)安裝精度要求高于傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)，主要是因?yàn)镻EC結(jié)構(gòu)安裝精度需與外掛墻板安裝精度相匹配，應(yīng)從嚴(yán)控制安裝實(shí)施過程，才能確保安裝精度匹配各系統(tǒng)間精度。

3)PEC柱3層1節(jié)、頭重腳輕現(xiàn)象嚴(yán)重，需采取較多措施保證穩(wěn)定性。因局部疊合樓板的安裝需要，上層和中間PEC梁部分不能安裝，沒有完全形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，部分PEC柱懸挑達(dá)兩層高度，對(duì)PEC柱垂直度控制難度較大，若調(diào)整PEC柱分段為2層1節(jié)，應(yīng)有明顯改善。

4)PEC結(jié)構(gòu)對(duì)起重機(jī)起重能力和數(shù)量的要求，均高于傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)。