裝配式混凝土框架結(jié)構(gòu)在公共建筑施工中的應(yīng)用

施忠平

上海建工五建集團有限公司 上海 200063

預(yù)制裝配式建筑由于采用工廠化預(yù)制、現(xiàn)場拼裝，在便于管控質(zhì)量的同時，還可以減少濕作業(yè)，在密集城區(qū)大大降低揚塵和噪聲污染而深受青睞。可以說預(yù)制裝配式建筑是實現(xiàn)建筑工業(yè)化的必經(jīng)之路。

1 項目基本概況

1.1 建筑概況

新建星河灣中學(xué)項目建設(shè)地點位于上海市閔行區(qū)，東至都莊路、西至規(guī)劃道路、南至梅州路、北至規(guī)劃消防站地塊內(nèi)。工程總用地面積43 290 m2，總建筑面積49 193.07 m2。包括1#～3#教學(xué)樓、多功能綜合樓、風(fēng)雨走廊、學(xué)生公寓、開關(guān)站、10 kV變電站、運動場主席臺、門衛(wèi)值班室、鐘樓、垃圾房等建筑，其中主體建筑為裝配式框架結(jié)構(gòu)。

1.2 裝配式結(jié)構(gòu)概況

該項目要求單體預(yù)制率≥40%，學(xué)生公寓和教學(xué)樓結(jié)構(gòu)較為標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)件適于拆分，除首層采用現(xiàn)澆外，其余全部采用預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)。為達到防水要求，所有建筑屋面均為現(xiàn)澆施工。

學(xué)生公寓單體預(yù)制率約47%，教學(xué)樓單體預(yù)制率約44.2%。其中，預(yù)制構(gòu)件主要有預(yù)制梁、預(yù)制柱、預(yù)制樓板、預(yù)制樓梯等。

2 深化要點

2.1 構(gòu)件拆分

裝配式建筑經(jīng)過最初結(jié)構(gòu)設(shè)計后，還需要進行二次深化設(shè)計，對相關(guān)構(gòu)件單元進行拆分，確定構(gòu)件數(shù)量，并進行歸并整合，以減少單元構(gòu)件數(shù)量，方便工廠生產(chǎn)和現(xiàn)場施工。

以教學(xué)樓為例，在預(yù)制樓層中，預(yù)制構(gòu)件包括預(yù)制疊合框架梁、預(yù)制疊合次梁、預(yù)制疊合樓板、預(yù)制樓梯和預(yù)制空調(diào)板。

背景工程1#、2#和3#教學(xué)辦公樓開間均為9.0 m，進深分為8.7、8.0 m共2檔，且教學(xué)樓標(biāo)準(zhǔn)層層高均為4.0 m。

教學(xué)樓房間劃分較為簡單，可以相對減少構(gòu)件單元。在施工圖階段通過梁柱截面歸并達到化繁為簡的目的，使整個項目構(gòu)件種類較少。

其中學(xué)生公寓樓和教學(xué)辦公樓標(biāo)準(zhǔn)層預(yù)制柱截面僅有2種，分別為0.60 m×0.65 m×3.20 m和0.60 m×0.65 m×3.30 m。

2.2 主要連接節(jié)點

柱-柱連接方式為全套筒連接，套筒連接方式是《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中推薦的連接方式。

套筒內(nèi)鋼筋錨固長度為8倍鋼筋直徑，構(gòu)件與樓面設(shè)置厚20 mm坐漿層，在構(gòu)件吊裝完成后，通過套筒內(nèi)注入高強灌漿料將上下構(gòu)件形成整體，柱底部設(shè)置深30 mm抗剪鍵槽，增強抗剪能力。

主次梁連接可以采用鋼筋連接方式，主梁留槽后強度削弱過大，不利于運輸及吊裝，為方便現(xiàn)場施工，減少現(xiàn)場支模及鋼筋綁扎工作量，深化設(shè)計中采用擱置式主次梁節(jié)點連接方法（圖1）。采用牛擔(dān)板做法的主梁開槽尺寸較小，切實解決了主梁開槽過大帶來的主梁運輸和吊裝問題。

圖1 主次梁連接牛擔(dān)板節(jié)點做法

節(jié)點設(shè)置為牛擔(dān)板擱置方式，在主梁相應(yīng)位置留有擱置槽，槽口位置埋設(shè)金屬板。次梁端部設(shè)置牛擔(dān)板，牛擔(dān)板每側(cè)設(shè)置6根φ25 mm栓釘。次梁放置在主梁預(yù)留槽位置后，牛擔(dān)板與主梁預(yù)埋金屬件焊接（圖2）。

圖2 預(yù)制框架主梁和次梁牛擔(dān)板示意

梁柱核心區(qū)節(jié)點，梁柱節(jié)點位置鋼筋較為密集，梁底部鋼筋伸入節(jié)點長度需要滿足0.4倍抗震基本錨固長度的構(gòu)造要求并上彎15倍鋼筋直徑。中間柱節(jié)點有4根梁伸入節(jié)點錨固，需要仔細(xì)排布鋼筋位置。

梁柱節(jié)點深化方面，由于豎向主筋均勻分布在柱外側(cè)，梁伸入鋼筋位置限制在柱主筋空隙之間。在梁端部位，通過將底部鋼筋雙排布置，將鋼筋向中線彎曲，以便插入節(jié)點（圖3）。

圖3 疊合梁端底部

3 施工現(xiàn)場策劃

3.1 施工平面布置

新建星河灣中學(xué)項目在都莊路布置2個大門，用于場內(nèi)構(gòu)件、材料運輸進出，大門寬9 m，內(nèi)部道路寬6 m。因每棟單體周圍可使用場地較小，現(xiàn)場預(yù)備1層的預(yù)制構(gòu)件，堆場1、2堆放學(xué)生宿舍PC構(gòu)件，堆場3堆放2#、3#教學(xué)樓PC構(gòu)件，堆場4、5堆放1#教學(xué)樓PC構(gòu)件，堆場6堆放多功能綜合樓PC構(gòu)件（圖4）。

圖4 施工總平面布置

3.2 塔吊布置

起重機械的配置數(shù)量須根據(jù)施工流水段的劃分以及施工進度安排進行綜合考慮。起重機械設(shè)置的位置須根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)形式以及現(xiàn)場的施工現(xiàn)場總體規(guī)劃確定。起重機械的型號須根據(jù)起重機械的布置位置以及吊裝材料（預(yù)制構(gòu)件）的質(zhì)量、施工段的面積和高度等諸多因素來確定。

將設(shè)計完成后的全裝配式結(jié)構(gòu)按照混凝土大致計算，確定塔吊最大作業(yè)半徑、預(yù)制構(gòu)件最大質(zhì)量，塔吊作業(yè)半徑需考慮預(yù)制構(gòu)件卸車與堆放位置、塔吊與塔吊間距是否滿足要求等內(nèi)容，結(jié)合情況合理地選擇施工塔吊。

根據(jù)各棟單體實際吊裝需求，現(xiàn)場共配置塔吊4臺；公寓樓擬配置1臺TC6517塔吊，回轉(zhuǎn)半徑40 m；2#、3#教學(xué)樓共同配置1臺TC7035塔吊，回轉(zhuǎn)半徑65 m；1#教學(xué)樓擬配置1臺TC7035塔吊，回轉(zhuǎn)半徑50 m；多功能綜合樓擬配置1臺TC7052塔吊，回轉(zhuǎn)半徑60 m。

4 施工工藝

4.1 工藝流程

總體工藝流程為：測量定位→現(xiàn)澆部分鋼筋、模板工程，預(yù)制裝配部分結(jié)構(gòu)安裝→混凝土澆筑→混凝土養(yǎng)護。

現(xiàn)澆部分鋼筋、模板部分施工流程為：現(xiàn)澆混凝土柱鋼筋綁扎→現(xiàn)澆混凝土柱封模→梁柱核心節(jié)點區(qū)鋼筋綁扎→梁上皮鋼筋綁扎→樓板水電管線預(yù)埋→樓板鋼筋綁扎節(jié)點封模。

預(yù)制裝配部分結(jié)構(gòu)安裝施工流程為：預(yù)制柱部位標(biāo)高調(diào)節(jié)→預(yù)制柱吊裝及調(diào)整→預(yù)制梁、板底部支撐架搭設(shè)→預(yù)制梁吊裝及調(diào)整→預(yù)制疊合板吊裝及安裝→套筒灌漿連接。

4.2 吊裝順序

構(gòu)件深化設(shè)計時考慮到梁的豎向吊裝先后順序，避免梁構(gòu)件吊裝時發(fā)生碰撞。單層吊裝順序先吊裝x方向主梁，隨后吊裝y方向主梁（圖5），最后吊裝次梁（圖6）。

圖5 主梁吊裝順序

圖6 次梁吊裝順序

4.3 臨時支撐體系

按照裝配式預(yù)制構(gòu)件的結(jié)構(gòu)安裝施工特點，臨時支撐體系分為豎向構(gòu)件安裝工具式支撐體系和水平構(gòu)件安裝工具式支撐體系兩大類。

豎向構(gòu)件安裝專用工具式支撐體系比較成熟，預(yù)先在樓面預(yù)埋金屬件，后用斜支撐將構(gòu)件固定在樓面上。

水平構(gòu)件疊合梁板，在現(xiàn)場實際施工中，一般采用排架支撐，施工慢，標(biāo)高不容易控制。工程現(xiàn)場組合使用獨立鋼支撐和三腳架支撐，取代了原有繁瑣的排架搭設(shè)（圖7）。

圖7 水平支撐體系

水平構(gòu)件安裝用支撐桿件主要包括早拆柱頭、插管、套管、插銷、調(diào)節(jié)螺母及搖桿等部件。套管底部焊接底板，底板上留有定位的螺絲孔；套管上部焊接外螺紋，在外螺紋表面套上帶有內(nèi)螺紋的調(diào)節(jié)螺母；插管上套插銷后插入套管內(nèi)，插管上配有插銷孔，插管上部焊有中心開孔的頂板；早拆柱頭由上部焊有U形板的絲桿、早拆托座、早拆螺母等部件組成；早拆柱頭的絲桿坐于插管頂板中心孔中，通過選擇合適的銷孔插入插銷，再用調(diào)節(jié)螺母來微調(diào)高度以便達到所需求的支撐高度。

該新型框架組合式支撐由獨立支撐、三腳支架、水平聯(lián)系桿件組成。獨立鋼支柱采用插銷粗調(diào)＋螺紋微調(diào)的鋼支柱作為預(yù)制構(gòu)件水平結(jié)構(gòu)的垂直支撐，能夠承受疊合梁、疊合板的結(jié)構(gòu)自重和施工荷載。

5 結(jié)語

基于新建星河灣項目，裝配式框架體系施工中應(yīng)注意以下幾個方面[1-3]：

1）應(yīng)在滿足結(jié)構(gòu)要求的基礎(chǔ)上，盡可能減少構(gòu)件單元，便于工廠制作和現(xiàn)場施工。

2）構(gòu)件深化程度要高，特別是梁柱節(jié)點核心區(qū)位置，梁伸出鋼筋先后順序等。

3）牛擔(dān)板擱置式主次梁節(jié)點，工廠加工質(zhì)量直接影響后期施工中次梁是否偏轉(zhuǎn)，應(yīng)予以重視。

4）現(xiàn)場施工時，每吊裝一根梁，均須對核心區(qū)鋼筋進行校正，以保證吊裝順利。

5）在裝配式建筑中創(chuàng)新地使用了組合式支撐體系，提高了現(xiàn)場施工效率，節(jié)約了建造成本。