PC構件在某城市綜合體裝配式地下室中的應用探討

粟莊宇,唐永紅,許 倩,賈 霖

(西華大學,四川 成都 610039)

1 前言

裝配式建筑是用預制部品部件在工地裝配而成的建筑。裝配式建筑是建造方式的重大變革,是推進供給側結構性改革和新型城鎮化發展的重要舉措。這種建筑的優點是建造速度快,受氣候條件制約小,節約勞動力并可提高建筑質量[1]。

2 應用案例

2.1 工程概況

某城市綜合體作為一種標志性地標建筑,首次將地下室結構設計為裝配式形式,其裝配化結構分布圖如圖1所示。該項目建筑面積為102619.57m2,建筑高度約為40m,綜合劇場基底面積為13939.24m2。由于該項目場地異形,主體功能復雜,故本工程工業化區域只包括-3層、-2層及-1層夾層共計三層,建筑面積約1700m2。預制構件包括樓板(預制現澆疊合板)和主次梁,預制率達到30%以上。

圖1 工程地形平面圖

2.2 PC和RC體系的建立

PC(Prefabricated concrete)體系是針對裝配式混凝土建筑深化拆分和設計的模式,深化的核心原則是等同現澆,其考慮的主要因素包括：受力合理、預制構件配筋構造、制作模具的可操作性、運輸構件的規格限制和吊裝的重量等。PC構件生產高效,施工吊裝非常便捷,可迅速實現大規模建筑產業化[2]。

RC(Reinforced concrete)體系是基于PC體系的一種模式,通過對PC構件各個節點的深化設計,將PC構件進行符合項目特點的安裝順序編排,做到運輸高效、吊裝安全、安裝便捷,為業主提供裝配式建筑生產、安裝、售后于一體的全方位服務,實現合作共贏[3]。

2.3 深化設計

(1)結構深化設計。地下室工業化部分共有預制構件213個,其中預制主、次梁75根,預制桁架樓板138塊。樓板結構設計采用了雙向板兩面出筋的設計方式,即便于工廠生產,也有利于現場預制樓板的安裝。預制樓板由于跨度大,故采用了B80桁架鋼筋；板面采用拉毛工藝處理,板側采用水洗工藝,大大的加強了預制層和現澆層的結合作用。預制主梁采用傳統的彎錨工藝,由于框架柱均為型鋼混凝土柱,故在設計階段做了詳細了鋼筋避讓模擬,工廠生產也做到鋼筋精確定位,從而使得鋼筋在現場安裝時能與型鋼巧妙的避開。主梁箍筋在非加密區采用了開口箍,便于現場施工梁上部鋼筋的放入。次梁與主梁連接處采用了擱置式節點處理,避免了次梁底筋伸入主梁,大大加快了施工速度。次梁箍筋則全部采用開口箍,進一步加快了上筋的放入速度。其中,個別預制構件如擱置式的預制次梁采用人工添加節點(見圖2)。

圖2 擱置次梁平面及剖面圖

(2)水電深化設計。本項目水電部分共有預埋線盒71個,預留洞孔11個。其中線盒有PVC和KBG兩種類型,洞孔有截面尺寸90*90mm2的方孔,直徑160以及直徑250的圓孔三種類型。預埋的線盒是根據圖紙精確設置,其高度為100mm,線盒底部與板底齊平,超出部分用于現場穿線,并與預留的方形通孔配套穿管。而圓形通孔是根據提供的水施圖紙以及施工工藝進行預留。不僅定位準確,還為施工現場節約一定的施工工序。

2.4 生成圖紙和匯總工程量

BPC-Maker是應用于裝配式建筑的設計軟件,包含鋼筋混凝土結構、水電深化設計,項目管理等模塊。并且,BPC可實現建筑構件以及預埋件的精確建立和細致管理,將構件的結構設計,水電預埋設計,工程量提取,工廠生產控制等環節預先參數化設置,可根據需要定制輸出各種形式的統計報表。本工程項目對PC構件數量及材料用量分類匯總,即可獲得某個構件詳細的工程量統計(如預制梁、板見圖3)以及輸出工程量清單。清單的輸出內容包括截面尺寸、編號、類型、規格、混凝土的用量、鋼筋的用量、預埋件的數量及類型、水電預埋件的數量及類型等信息。

圖3 預制梁、板工程量統計信息表

2.5 PC構件的吊裝和施工技術

(1)PC構件的運輸及吊裝。工業化地下室結構異型,原圖紙經過深化設計拆分后,PC構件的大小、重量差異較大。在運輸過程中,需保證PC構件受力均勻,避免變形造成得開裂；還需考慮吊裝順序,從而達到不增加運輸成本、不影響施工便捷性的目的。施工現場原有塔吊為STT553一臺,為了保證PC構件吊裝不過多占用塔吊使用率,對其結構進行了拆分,重點考慮塔吊的起吊重量、起吊距離以及吊裝順序。由于該項目包含了鋼結構、預應力構件以及PC構件等多種形式,故所采用的吊具種類較多。在選用吊具時,需綜合考慮關鍵連接節點的結構形式,以保證吊具的適用性,使吊裝時PC構件重心平穩,從而編排合理的吊裝順序。

(2)PC構件的安裝及節點處理。在PC梁構件安裝時,需保證誤差在±3mm精度內,才能使PC板構件順利安裝,達到設計要求的搭接長度,保證結構的安全性。特別是塔樓部分型鋼混凝土柱連接處,PC梁下部筋錨固長度長達1m,且下部筋間距小于鋼柱加鉚釘的尺寸,安裝時操作難度大,容易造成安裝偏位。針對板與板,梁與梁以及板與梁等關鍵節點的連接處理,需要通過增加一定的施工工序才能達到設計要求。比如兩張PC板之間的拼縫位置,為達到抗震、抗裂要求,需要多道施工工序協同完成,對施工質量、技術要求較高。

(3)PC構件的技術優勢。根據PC板不同的尺寸、重量以及吊環預埋的分布情況,對PC板的吊具做了仔細的研究。若采用傳統方式對PC板進行吊裝,在吊裝時既無法保持PC板的平衡,又對安裝工人的操作便捷性也有一定影響。但采用大小合適的井字形吊具,兩端為固定點,中間為兩個動滑輪,不僅可以在吊裝過程中保證重心平衡,還可以大大增加工人的可操作性,從而間接縮短了吊裝時間,加快了施工工期[4]。

3 結論

本文結合某工程案例的應用,進行從設計到施工工程中PC構件工業化應用的技術分析探討,可以得到以下結論：①與現澆混凝土相比,建筑構件的質量和工藝通過機械化生產能得到更好地控制；②與傳統構件相比,PC構件趨于生產工業化,設計標準化,成本細致化；③在施工現場,預制件尺寸及特性的標準化能顯著加快安裝速度和建筑工程進度[5]。

[1]蔣勤儉.國內外裝配式混凝土建筑發展綜述[J].建筑技術,2010,41(12)：1074-1077．

[2]吳水根,柏建韋.裝配式建筑部品施工的質量評價[J].結構施工,2013,(2)：116-118．

[3]劉道華.淺談裝配式建筑的結構設計優化[J].江西建材,2017(16)：18-18．

[4]石帥,王海濤,王曉琪.預制裝配式結構在建筑領域的應用[J].施工技術,2014(15)：16-20．

[5]鐘志強.淺談住宅產業化與建筑工業化[J].住宅產業,2011(3)：49-50．