裝配式建筑預(yù)制梁下外墻板節(jié)點(diǎn)連接技術(shù)研究

申景濤

(中鐵城建集團(tuán)有限公司 湖南長(zhǎng)沙 410208)

1 引言

裝配式建筑運(yùn)用工業(yè)化的生產(chǎn)模式，首先在工廠生產(chǎn)單個(gè)PC構(gòu)件，然后運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)組裝形成一個(gè)整體。在組裝過(guò)程中，節(jié)點(diǎn)連接主要分為墻板節(jié)點(diǎn)連接與框架節(jié)點(diǎn)連接，連接部位是整個(gè)建筑物的薄弱點(diǎn)，連接部位性能的好壞直接關(guān)系到建筑的抗震性能、使用壽命以及人的生命財(cái)產(chǎn)安全。因此，節(jié)點(diǎn)連接的問(wèn)題直接影響裝配式建筑的發(fā)展進(jìn)程，具有十分重要的意義[1]。

與現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)相比，裝配式結(jié)構(gòu)具有大量的節(jié)點(diǎn)連接部位、水平接縫和豎向接縫，采用不同的連接方式將PC構(gòu)件連接成整體，直接影響整個(gè)建筑的剛度、延性和承載能力，以及抗震、抗風(fēng)、抗荷載的性能，因此，節(jié)點(diǎn)連接部位是裝配式結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵[2]，對(duì)該結(jié)構(gòu)形式能否推廣應(yīng)用起決定性的作用。

2 工程概況

某財(cái)政經(jīng)濟(jì)學(xué)院新建學(xué)生公寓16、17棟工程為“E”字型建筑，地上15層，地下1層，總建筑面積約47 857.11 m2，主樓結(jié)構(gòu)體系為裝配整體式框架-現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)體系，裝配率為51.3%。采用裝配式構(gòu)件的主要部位為:預(yù)制PC外墻板、疊合梁板、預(yù)制樓梯(梯段)、預(yù)制衛(wèi)生間沉箱、預(yù)制內(nèi)墻板(新型輕質(zhì)墻體材料)。

3 技術(shù)重難點(diǎn)分析

常見的預(yù)制外墻板為內(nèi)澆外掛式[3]，本裝配式預(yù)制外墻板因受層高限制采用梁下板施工，梁下板比內(nèi)澆外掛墻板施工具有更多的難度:

(1)外墻板與疊合梁、現(xiàn)澆梁、沉箱等連接節(jié)點(diǎn)之間縫隙多，易出現(xiàn)開裂、滲水等質(zhì)量問(wèn)題，增加大量維修成本。

(2)外墻企口防水措施的施工質(zhì)量和精度要求高。

(3)外墻板安裝節(jié)點(diǎn)施工難度大。

(4)外墻與柱、窗臺(tái)等現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)需安裝模板，連接節(jié)點(diǎn)有待優(yōu)化。

4 預(yù)制梁下外墻板節(jié)點(diǎn)優(yōu)化設(shè)計(jì)

4.1 外墻板節(jié)點(diǎn)連接方式

裝配式混凝土結(jié)構(gòu)連接方式以鋼筋套筒灌漿連接為主，輔以焊接、綁扎搭接、機(jī)械連接、漿錨搭接[4]方式。

本裝配式工程PC構(gòu)件之間的連接以現(xiàn)澆節(jié)點(diǎn)為主，PC構(gòu)件預(yù)留鋼筋直接伸入現(xiàn)澆構(gòu)件中進(jìn)行錨固連接[5]，新舊混凝土之間根據(jù)后澆帶方式處理，這樣不僅徹底消除了PC構(gòu)件制作與安裝誤差，而且保證了結(jié)構(gòu)的整體性，避免出現(xiàn)滲水、不隔音等問(wèn)題。

主要承擔(dān)水平荷載的垂直承重構(gòu)件如框架柱、剪力墻等均采用現(xiàn)澆的方式，其他非主要結(jié)構(gòu)承重構(gòu)件和非承重構(gòu)件考慮預(yù)制或疊合梁板的方式，這樣不僅保證了結(jié)構(gòu)的荷載承受力，而且PC構(gòu)件之間以及與承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間采用現(xiàn)澆方式連接，消除了大量縫隙，從而避免了滲水和不隔音方面的問(wèn)題，同時(shí)有利于大大減少構(gòu)件制作與安裝的誤差，提高結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量。

4.2 外墻板連接節(jié)點(diǎn)優(yōu)化設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目為EPC模式，在進(jìn)場(chǎng)初期深度參與了外墻板連接節(jié)點(diǎn)優(yōu)化設(shè)計(jì)，以強(qiáng)接縫、弱構(gòu)件為原則，通過(guò)對(duì)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)方案多次論證對(duì)比選出最優(yōu)方案，使裝配式結(jié)構(gòu)具有與現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)等同的穩(wěn)定性、耐久性和整體性。本項(xiàng)目研究的連接節(jié)點(diǎn)主要為外墻板與疊合梁、現(xiàn)澆梁、沉箱等連接節(jié)點(diǎn)[6]。

(1)預(yù)制外墻板上部與疊合梁連接采用“一”型連接件和直徑16 mm螺栓組成?！耙弧毙瓦B接件規(guī)格尺寸為300 mm×100 mm×5 mm，即外墻板上部與疊合梁采用“一”型連接件連接，外墻板與疊合梁套筒采用插筋連接然后用細(xì)石混凝土填塞[7](見圖1)。

圖1 裝配式預(yù)制外墻板與疊合梁連接節(jié)點(diǎn)

(2)預(yù)制墻板下部連接有兩種形式:一種是外墻板底部預(yù)埋2φ16 mm套筒通過(guò)“L”型連接件(見圖2)與樓板相連，“L”型連接件規(guī)格尺寸為110 mm×200 mm×10 mm角鋼，現(xiàn)澆樓板采用自攻釘固定連接件[8]；另一種是與帶衛(wèi)生間的防水混凝土反坎相連接，在外墻板底部預(yù)埋2φ16mm套筒，防水混凝土反坎通過(guò)加長(zhǎng)版“一”型連接件[9]，外墻板下部企口為高低口，內(nèi)外口高差為80 mm，企口和防水混凝土反坎為現(xiàn)澆，節(jié)點(diǎn)處采用塑料墊板控制縫寬，縫內(nèi)注漿，接縫外側(cè)采用膠棒填堵，并用耐候膠封閉[10](見圖3)。

圖2 裝配式預(yù)制外墻板與現(xiàn)澆梁連接節(jié)點(diǎn)

圖3 外墻與沉箱反坎連接節(jié)點(diǎn)

為保證整體拼裝美觀和下一步裝修施工質(zhì)量，將預(yù)制外墻板內(nèi)側(cè)“L”型和外側(cè)“一”型連接部位施工工藝優(yōu)化，安裝部位開設(shè)20 mm凹槽，連接件安裝后抹灰將其遮蓋。

(3)預(yù)制外墻板兩側(cè)連接主要是與現(xiàn)澆柱和現(xiàn)澆窗臺(tái)相連接，外墻板兩側(cè)各預(yù)埋4φ12 mm套筒，通過(guò)插筋與現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)連接[11](見圖4)。

圖4 外墻板兩側(cè)與現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)

5 預(yù)制梁下外墻板節(jié)點(diǎn)施工技術(shù)

5.1 確定外墻板安裝起點(diǎn)和順序

(1)根據(jù)PC構(gòu)件的詳圖及設(shè)計(jì)圖紙編制裝配式構(gòu)件的吊裝施工方案，首先在圖紙上對(duì)各構(gòu)件按照吊裝順序編號(hào)，然后指導(dǎo)工人嚴(yán)格按照編號(hào)的順序進(jìn)行吊裝。

(2)第一塊外墻板吊裝應(yīng)優(yōu)先從大陽(yáng)角處開始，優(yōu)先吊裝外墻板，其次疊合梁和疊合樓板，吊裝安排在剪力墻柱混凝土澆筑完畢后面進(jìn)行。

5.2 外墻板吊裝施工及節(jié)點(diǎn)部位注意事項(xiàng)

(1)工藝流程:檢查預(yù)制外墻板控制邊線→檢查預(yù)制外墻板下反坎和企口標(biāo)高→預(yù)制外墻板吊裝→安裝外墻斜支撐→預(yù)制外墻板校正→安裝預(yù)制外墻板連接件。

(2)PC構(gòu)件是否安裝平整直接影響節(jié)點(diǎn)部位的拼接質(zhì)量，構(gòu)件吊裝前，應(yīng)根據(jù)已放出的樓層標(biāo)高控制線，采用專用墊片調(diào)整預(yù)制外墻板的標(biāo)高及找平，并用水準(zhǔn)儀測(cè)量，確保其在同一個(gè)水平標(biāo)高上。

(3)為確保外墻板接縫安裝平直，吊裝外墻板時(shí)，采用兩點(diǎn)或四點(diǎn)起吊，就位應(yīng)垂直平穩(wěn)，吊裝鋼絲繩與構(gòu)件水平面夾角不宜小于60°，起吊后要小心緩慢地將墻板放置于墊片之上。

(4)預(yù)制外墻板的校正，應(yīng)對(duì)橫向、豎向接縫高低差進(jìn)行嚴(yán)格控制，確保預(yù)制結(jié)構(gòu)與現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙預(yù)留20 mm縫隙。

(5)安裝預(yù)制外墻板連接件，用專用固定螺栓將外墻板連接件與外墻板上預(yù)埋的套筒相連，安裝時(shí)應(yīng)注意觀察外立面的接縫高低差。

5.3 預(yù)制疊合梁吊裝及節(jié)點(diǎn)部位注意事項(xiàng)

(1)根據(jù)吊裝圖上PC疊合梁吊裝順序圖吊裝，不能搞錯(cuò)吊裝順序，否則一些梁不能安裝就位。

(2)疊合梁的位置和標(biāo)高要嚴(yán)格控制，如果梁偏移，會(huì)影響疊合樓板與其搭接的一邊空隙較大，另外一邊搭接較多，侵入疊合梁箍筋處；如果疊合梁位置高低不一，將相應(yīng)地影響疊合板標(biāo)高，造成安全和質(zhì)量隱患。

5.4 預(yù)制疊合板、沉箱吊裝及節(jié)點(diǎn)部位注意事項(xiàng)

(1)根據(jù)吊裝圖上PC疊合板的吊裝順序吊裝，注意板上標(biāo)明了箭頭方向，板方向不能搞錯(cuò)，否則板上預(yù)留的孔洞、線盒位置與原設(shè)計(jì)位置不相符合。

(2)板吊裝前在梁上做好板邊線位置控制點(diǎn)，以免板吊裝不方正，與梁成一夾角而有縫隙。

5.5 節(jié)點(diǎn)部位企口澆筑

(1)外墻板下部企口為高低口，內(nèi)外口高差為80 mm，企口為現(xiàn)澆，模板安裝時(shí)必須嚴(yán)格控制軸線位置及模板高度，保證外墻板吊裝的位置準(zhǔn)確及外墻板與企口之間的縫寬，模板安裝完成后對(duì)鋼筋工程進(jìn)行隱蔽驗(yàn)收，方能進(jìn)行混凝土澆筑[12]。

(2)嚴(yán)格控制反坎澆筑標(biāo)高及企口澆筑標(biāo)高，確保拆模后現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)與預(yù)制外墻板嚴(yán)絲合縫，澆筑過(guò)程中應(yīng)一次成型，不應(yīng)在反坎和企口位置形成冷縫，確?；炷两Y(jié)構(gòu)自防水的效果，澆筑完成后在反坎表面采用木條進(jìn)行壓槽。

(3)混凝土澆筑完成后對(duì)現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，帶模養(yǎng)護(hù)24 h后進(jìn)行拆模。反坎及企口混凝土澆筑完畢后，應(yīng)注意反坎和企口成品保護(hù)。

5.6 節(jié)點(diǎn)部位堵縫處理

(1)墻板安裝完成后，墻板與反坎和企口之間留有20 mm寬縫隙，墻板與疊合梁之間留有10 mm縫隙，而這些縫隙通常是室外水滲入到室內(nèi)的通道，需對(duì)這些水平縫隙進(jìn)行有效封堵。

(2)為保證接縫處縫隙防水施工質(zhì)量，采取在預(yù)制外墻板與反坎和企口縫隙處灌注H40自流動(dòng)性好、無(wú)收縮、細(xì)骨料的灌漿料。

6 結(jié)論

(1)通過(guò)對(duì)裝配式梁下外墻板連接方式設(shè)計(jì)方案的多次論證對(duì)比，選定PC構(gòu)件的鋼筋伸入現(xiàn)澆構(gòu)件中進(jìn)行錨固，新舊混凝土之間按照后澆帶施工方式處理，同時(shí)在裝配式結(jié)構(gòu)中的梁下板形式梁、墻節(jié)點(diǎn)處理中項(xiàng)目部探索采用了“L”、“一”型連接件進(jìn)行進(jìn)一步的加固，優(yōu)化后的節(jié)點(diǎn)連接方法有利于結(jié)構(gòu)整體受力和施工，最終將裝配式建筑預(yù)制梁下外墻板節(jié)點(diǎn)連接技術(shù)在工程中成功應(yīng)用。

(2)針對(duì)裝配式建筑預(yù)制梁下外墻板節(jié)點(diǎn)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，對(duì)相應(yīng)的吊裝、澆筑、封堵等施工技術(shù)進(jìn)行了相應(yīng)改進(jìn)，保證了房屋的整體受力性能和施工質(zhì)量，有效解決了裂縫、滲水、隔音差等隱患，較大程度降低了工程成本。