裝配式建筑組合成型鋼筋制品一體化快速建造技術(shù)*

韓 超，葛 強(qiáng)，王媛媛，王文有，楊宏友

(1.中國建筑裝飾集團(tuán)有限公司，北京 100037；2.中煤建工集團(tuán)有限公司北京市政工程分公司，北京 100161；3.中建科技集團(tuán)有限公司，北京 100070)

0 引言

隨著建筑工業(yè)化相關(guān)技術(shù)和體系的不斷研發(fā)與落地，采用模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、信息化、一體化建造的建筑工業(yè)化已成為建筑業(yè)發(fā)展的必然趨勢。然而目前大多數(shù)施工現(xiàn)場仍采用傳統(tǒng)的單機(jī)模式進(jìn)行鋼筋加工生產(chǎn)，造成生產(chǎn)效率低、勞動強(qiáng)度大、安全隱患多、加工質(zhì)量和進(jìn)度難以控制等問題。這些問題不利于施工現(xiàn)場的管理和施工效率的提高，在一定程度上制約了建筑工業(yè)化的發(fā)展。

裝配式建筑組合成型鋼筋制品技術(shù)作為一種新型建筑工業(yè)化技術(shù)，在裝配式住宅項(xiàng)目中得到逐步推廣。該技術(shù)可廣泛適用于各種預(yù)制裝配建筑混凝土工程，特別適用于需要鋼筋大量集中加工的大型工程，是綠色施工、建筑工業(yè)化的重要組成部分。裝配式建筑組合成型鋼筋制品技術(shù)主要包括設(shè)計(jì)、加工、配送與裝配4個(gè)環(huán)節(jié)，是指由具有信息化生產(chǎn)管理系統(tǒng)的專業(yè)化鋼筋加工機(jī)構(gòu)進(jìn)行鋼筋大規(guī)模工廠化與專業(yè)化生產(chǎn)，形成三維成型鋼筋制品、商品化配送，然后由現(xiàn)場產(chǎn)業(yè)化工人進(jìn)行安裝的一種具有現(xiàn)代建筑工業(yè)化特點(diǎn)的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)。該技術(shù)具有以下特點(diǎn)：①加工效率高 可滿足大規(guī)模工程建設(shè)中鋼筋加工的需求；②采用加工自動化、智能化、工廠化的加工方式，能保證鋼筋制品的加工效率和質(zhì)量；③質(zhì)量可追溯 每批成型鋼筋制品均有完整的生產(chǎn)、檢驗(yàn)信息，結(jié)合二維碼等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能保證質(zhì)量可追溯，從而保證工程質(zhì)量；④綠色環(huán)保 現(xiàn)場沒有鋼筋加工帶來的噪聲和環(huán)境污染；⑤工廠加工 能確保施工現(xiàn)場文明整潔，消除鋼筋加工帶來的安全隱患；⑥提高施工效率 成型鋼筋制品可在地下結(jié)構(gòu)施工時(shí)同步制作，待地上施工時(shí)運(yùn)輸至現(xiàn)場直接安裝，縮短了工期[1-2]。

現(xiàn)階段對裝配式建筑組合成型鋼筋制品的加工和配送技術(shù)研究較多[3-6]，而對其設(shè)計(jì)、加工、配送及裝配一體化技術(shù)，特別是裝配施工中堆放、吊裝、安裝等技術(shù)的研究及應(yīng)用較少。本文結(jié)合某高層裝配式住宅項(xiàng)目，以一體化、系統(tǒng)化思維，將裝配式建筑組合成型鋼筋制品作為建筑產(chǎn)品，對該技術(shù)的設(shè)計(jì)、加工、配送及裝配關(guān)鍵流程、工序、重難點(diǎn)及應(yīng)用要點(diǎn)等進(jìn)行分析與總結(jié)，形成基于該建筑產(chǎn)品的一體化、產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)，從而推動該技術(shù)的有效落地與發(fā)展，實(shí)現(xiàn)建筑工業(yè)化的多樣發(fā)展。

1 工程概況

某項(xiàng)目位于石家莊市高新區(qū)倉盛與昆侖大街交叉口西北側(cè)，一期建筑面積161 591.55m2，其中地上129 091.55m2，地下32 500m2。本工程包括11棟24～26層高層和2棟多層、相關(guān)配套設(shè)施及地下車庫等。結(jié)構(gòu)形式主要為裝配整體式剪力墻、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)，裝配率為52%。裝配式結(jié)構(gòu)部分主要包括組合成型鋼筋制品、疊合板、疊合梁、預(yù)制樓梯、預(yù)制陽臺等，其中組合成型鋼筋制品應(yīng)用比例≥50%。典型樓棟組合成型鋼筋制品平面布置如圖1所示。

圖1 典型樓棟組合成型鋼筋制品平面布置

2 一體化關(guān)鍵技術(shù)

組合成型鋼筋制品技術(shù)涉及設(shè)計(jì)、加工、配送及安裝多個(gè)環(huán)節(jié)，各環(huán)節(jié)相互關(guān)聯(lián)，均對制品的應(yīng)用效果產(chǎn)生影響。因此，應(yīng)提前考慮各環(huán)節(jié)的相互影響和重難點(diǎn)，提前做好一體化策劃，采用設(shè)計(jì)、加工、配送及裝配一體化技術(shù)，保證制品應(yīng)用和技術(shù)實(shí)施滿足業(yè)主要求。

2.1 設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)是組合成型鋼筋制品技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。設(shè)計(jì)階段應(yīng)進(jìn)行一體化策劃，提前考慮加工工廠的生產(chǎn)工藝、配送運(yùn)輸及現(xiàn)場裝配要求。組合成型鋼筋制品的設(shè)置原則為：①采用組合成型鋼筋制品的一字型墻身；②采用組合成型鋼筋制品的邊緣構(gòu)件。

在設(shè)計(jì)階段，應(yīng)綜合考慮項(xiàng)目規(guī)模、工廠與項(xiàng)目的距離、工廠生產(chǎn)工藝等因素。拆分時(shí)，可將組合成型鋼筋制品作為預(yù)制剪力墻考慮，宜采用標(biāo)準(zhǔn)化一字型組合成型鋼筋制品墻身，兩端的構(gòu)造邊緣構(gòu)件(如端柱)及約束邊緣構(gòu)件可采用現(xiàn)場綁扎的形式，應(yīng)減少異型組合成型鋼筋制品的設(shè)計(jì)，便于工廠標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。組合成型鋼筋制品與兩端邊緣構(gòu)件的連接和預(yù)制剪力墻與兩端邊緣構(gòu)件的連接相同。典型組合成型鋼筋制品如圖2所示。

圖2 典型組合成型鋼筋制品

2.2 加工

組合成型鋼筋制品在鋼筋專業(yè)加工廠進(jìn)行加工。由具有一定能力的技術(shù)人員，采用成套自動化鋼筋加工設(shè)備，經(jīng)過合理的工藝流程，在固定的加工場所集中將鋼筋加工成各種成型鋼筋制品。

組合成型鋼筋制品加工應(yīng)采用信息化生產(chǎn)管理技術(shù)。根據(jù)深化設(shè)計(jì)圖紙、項(xiàng)目工期及質(zhì)量要求、施工技術(shù)要求、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)等信息，通過信息化管理軟件對鋼筋原材料采購、鋼筋成品設(shè)計(jì)規(guī)格與參數(shù)生產(chǎn)、加工任務(wù)分解、鋼筋下料優(yōu)化套裁、鋼筋與成品加工、產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)、產(chǎn)品捆扎包裝到成型鋼筋配送、成型鋼筋進(jìn)場檢驗(yàn)驗(yàn)收等全過程進(jìn)行管理[1]。

2.3 配送

組合成型鋼筋制品配送是指將項(xiàng)目所需型號的鋼筋制品按配送計(jì)劃運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場。配送計(jì)劃應(yīng)與現(xiàn)場裝配計(jì)劃協(xié)調(diào)一致，保證配送到場后，制品能在短時(shí)間內(nèi)完成裝配，減少現(xiàn)場堆放時(shí)間。組合成型鋼筋制品配送的設(shè)置原則如下。

1)運(yùn)輸車輛應(yīng)滿足成型鋼筋制品尺寸和載重要求，并避免超限運(yùn)輸。

2)當(dāng)成型鋼筋制品外伸鋼筋時(shí)，裝車超高、超寬、超長復(fù)核應(yīng)考慮伸出鋼筋的長度。

3)運(yùn)輸過程中，不得使成型鋼筋制品變形，當(dāng)采用立式運(yùn)輸時(shí)，車上應(yīng)設(shè)有專用架，且需采取可靠的穩(wěn)定構(gòu)件措施；當(dāng)采用臥式運(yùn)輸時(shí)，疊放層數(shù)不宜過多。車輛啟動應(yīng)慢速均勻，轉(zhuǎn)彎錯(cuò)車時(shí)要減速，且應(yīng)留意穩(wěn)定構(gòu)件措施的狀態(tài)，必要時(shí)在安全的情況下盡快進(jìn)行加固。

2.4 裝配

裝配環(huán)節(jié)是組合成型鋼筋制品技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，主要包括組合成型鋼筋制品的堆放、吊裝及安裝。

2.4.1組合成型鋼筋制品裝配工藝流程

組合成型鋼筋制品裝配工藝流程為：清理雜物→測量放線→綁扎鋼筋→起吊準(zhǔn)備→試吊→吊裝→與邊緣構(gòu)件綁扎固定→解鉤連接。

2.4.2進(jìn)場

組合成型鋼筋制品進(jìn)場后，對鋼筋制品的規(guī)格、型號進(jìn)行檢查，合格后方可卸車堆放。

2.4.3堆放

組合成型鋼筋制品堆放須保證制品不變形、不損壞，應(yīng)設(shè)置組合成型鋼筋制品專用堆放場地，場地須平整、硬化(100mm厚C20混凝土)干燥、無積水；每個(gè)成型鋼筋制品應(yīng)設(shè)有標(biāo)識牌，寫明型號、自重、使用位置等；堆放時(shí)應(yīng)安排好次序，便于使用時(shí)按序運(yùn)出，每個(gè)組合成型鋼筋制品應(yīng)標(biāo)有標(biāo)簽或二維碼,以實(shí)現(xiàn)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的組合成型鋼筋制品智慧管理[7]。

以某棟樓為例，每層的組合成型鋼筋制品面積約為350m2，其堆放方案如下。

1)方案1 組合成型鋼筋制品平放，疊放層數(shù)應(yīng)≤3層，各層間用木方隔開，按每棟樓備2層制品來計(jì)，每棟樓的組合成型鋼筋制品占地面積約350m2。

2)方案2 制作靠架組合成型鋼筋制品60°斜放(見圖3)，靠架采用鋼管扣件連接或 ∟30×40 焊接，2組背靠堆放，占地面積約200m2。

圖3 組合成型鋼筋制品斜放

2.4.4吊裝

1)利用塔式起重機(jī)進(jìn)行組合成型鋼筋制品的吊運(yùn)。對于自重較輕的組合成型鋼筋制品(≤50kg)，采用專用吊裝架，每次吊運(yùn)多個(gè)構(gòu)件至安裝作業(yè)面，依靠塔式起重機(jī)將單個(gè)組合成型鋼筋制品吊放到安裝部位進(jìn)行臨時(shí)綁扎安裝固定。對于自重較大的組合成型鋼筋制品，也可通過塔式起重機(jī)直接吊至相應(yīng)位置，臨時(shí)綁扎固定連接后塔式起重機(jī)解鉤?？刹捎?0mm寬綁帶吊裝。

2)吊點(diǎn)設(shè)置 組合成型鋼筋制品采用4點(diǎn)吊裝，4個(gè)點(diǎn)分別設(shè)在組合成型鋼筋制品豎向長度2/3位置。吊點(diǎn)位置可放置馬登筋或附加鋼筋與鋼筋網(wǎng)片焊接進(jìn)行加固，吊點(diǎn)設(shè)置如圖4所示。

圖4 組合成型鋼筋制品吊點(diǎn)設(shè)置

3)吊裝前試吊 起吊距地面500mm，檢查組合成型鋼筋制品是否有變形、塔式起重機(jī)各限位、安全裝置是否可靠。若有變形，應(yīng)根據(jù)組合成型鋼筋制品的變形位置及變形程度采取加固措施。

2.4.5安裝

組合成型鋼筋制品吊裝前要先將約束邊緣構(gòu)件的鋼筋綁扎完畢，組合成型鋼筋制品就位后應(yīng)先進(jìn)行其與約束邊緣構(gòu)件間的連接，同時(shí)完成與樓面預(yù)留豎向鋼筋的連接。保證同一側(cè)上、下層豎向鋼筋在同一直線上，保證保護(hù)層厚度。

2.4.6質(zhì)量控制要點(diǎn)

建筑用成型鋼筋制品加工與配送技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合JGJ 366—2015《混凝土結(jié)構(gòu)成型鋼筋應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》和GB/T 29733—2013《混凝土結(jié)構(gòu)用成型鋼筋制品》的有關(guān)規(guī)定，具體要求如下。

1)鋼筋進(jìn)廠時(shí)，加工配送企業(yè)應(yīng)按國家現(xiàn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定抽取試件進(jìn)行屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、伸長率、彎曲性能和重量偏差檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果應(yīng)符合GB/T 1 499.2—2018《鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋》的規(guī)定。

2)盤卷鋼筋調(diào)直應(yīng)采用無延伸功能的鋼筋調(diào)直切斷機(jī)進(jìn)行。平行輥式調(diào)直切斷機(jī)調(diào)直前、后鋼筋的質(zhì)量損耗應(yīng)≤0.5%，轉(zhuǎn)轂式和復(fù)合式調(diào)直切斷機(jī)調(diào)直前、后鋼筋的質(zhì)量損耗應(yīng)≤1.2%。調(diào)直后的鋼筋直線度每米應(yīng)≤4mm，總直線度不應(yīng)大于鋼筋總長度的0.4%，且不應(yīng)有局部彎折。

3)鋼筋單位長度允許重量偏差、鋼筋的工藝性能參數(shù)、單件及組合成型鋼筋加工尺寸形狀允許偏差應(yīng)分別符合《混凝土結(jié)構(gòu)成型鋼筋應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定。

4)成型鋼筋進(jìn)場時(shí)，應(yīng)抽取試件進(jìn)行屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、伸長率和重量偏差檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果應(yīng)符合《鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋》的規(guī)定；對由熱軋鋼筋制成的成型鋼筋，應(yīng)有施工單位或監(jiān)理單位的代表駐廠監(jiān)督生產(chǎn)過程，并提供原材鋼筋力學(xué)性能第三方檢驗(yàn)報(bào)告時(shí)，方可僅進(jìn)行重量偏差檢驗(yàn)。

3 結(jié)語

裝配式組合成型鋼筋制品技術(shù)作為新型的建筑工業(yè)化技術(shù)，具有廣泛的應(yīng)用前景，適用于大規(guī)模工程項(xiàng)目中。該技術(shù)隨著鋼筋加工機(jī)械、加工工藝的不斷改進(jìn)得到了進(jìn)一步發(fā)展，符合綠色建造、工業(yè)化生產(chǎn)、裝配化施工的要求。裝配式組合成型鋼筋制品技術(shù)涉及多個(gè)環(huán)節(jié)，只有通過前期進(jìn)行充分的技術(shù)策劃，以系統(tǒng)化、產(chǎn)品化思維融合設(shè)計(jì)、加工、配送及裝配技術(shù)特別是裝配施工中堆放、吊裝、安裝等技術(shù)，形成一體化快速建造技術(shù)，實(shí)現(xiàn)組合成型鋼筋制品的大規(guī)模工程應(yīng)用、技術(shù)迭代和產(chǎn)業(yè)化，進(jìn)而不斷豐富建筑工業(yè)化的多樣性。