裝配式建筑PC構件深化設計中存在的問題及應對措施

王建民,尹其平

(浙江工程建設管理有限公司，浙江 杭州 310012)

在裝配式混凝土建筑的設計、施工、驗收和使用中,暴露出不少問題。比如PC構件的設計深度不足，施工管理人員經驗欠缺，施工工藝不完善，安全措施簡單，質量驗收標準不統一等。

為了有利于裝配式混凝土建筑的健康發展,我們在項目實地調查研究的基礎上,針對裝配式混凝土結構中預制混凝土(簡稱PC)構件深化設計中存在的一些問題,提出相應解決措施。

1 PC構件的類型及特點

1.1 PC構件的類型

裝配式混凝土結構的PC構件按安裝方向劃分,可以分為水平構件、豎向構件和斜向構件。

1)水平構件按功能組合分類見圖1。

2)豎向構件按功能組合分類見圖2。

3) 斜向構件以板為主,其主要應用是預制樓梯。

1.2 PC構件的特點

1)PC構件一般通過工廠自動化流水線制作,構件生產設備、生產工藝及管理均采用標準化。

2) 梁、板、柱等構件尺寸規格為適應批量化生產和標準化安裝均為模數化。

圖1 水平構件分類

圖2 豎向構件分類

3) PC構件不僅包含鋼筋、混凝土、灌漿套筒等混凝土結構本身,還包含設備安裝用預埋管線、預留孔洞、裝飾或施工用預埋件、外墻保溫材料及飾面材料等,使構件的組成復雜化。

2 PC構件的連接方式

PC構件的連接通常采用濕式(鋼筋+現澆混凝土)方式,也有個別情況采用干式(螺栓連接、焊接連接)方式。

1)濕式連接方式在裝配式混凝土結構中是一種典型的方式,其優點是既可以通過現澆混凝土將不同的預制構件結合在一起,形成整體以提高結構的承載能力和抗震性能，又可以通過其本身尺寸的“可塑性”,對構件安裝過程中產生的誤差進行調整。

2) 螺栓連接主要適用于非承重構件或承受荷載較小的構件,如外掛墻板及次梁等與梁、柱、樓板的連接等。

3)焊接連接一般適用于端部或邊緣構造配置型鋼的PC構件,目前應用較少。

4)濕式連接中PC構件之間或PC構件與現澆混凝土之間的鋼筋連接方式通常有鋼筋套筒灌漿連接、機械連接、漿錨搭接連接、焊接連接和綁扎搭接連接等。

3 PC構件深化設計中存在的一些問題

3.1 節點連接方面

1)梁柱、梁梁主鋼筋碰撞。設計時沒有充分考慮構件之間各種鋼筋在連接部位的空間關系,導致構件安裝困難。如某工程兩根相鄰梁,截面(寬×高)為300 mm×500 mm,梁的上下排為4根Φ16配筋,構件預制時按統一的尺寸制作。現場安裝時發現,相鄰梁上下排鋼筋位置相同,發生對碰,無法連接。

圖3 外墻板豎向連接構造

2)墻板與墻板,墻板與柱連接鋼筋缺失或不足。如某工程的外墻板豎向接縫沒有任何的結構構造措施,僅采用密封膠防水,見圖3。隨著時間的推移,密封膠逐漸老化或開裂,墻面漏水幾乎不可避免。

3)PC構件與現澆結構連接不合理。如某工程的預制樓梯分隔墻板擱置在現澆梯梁上,未采用預留鋼筋錨固方式,發生了梯梁下部縱向鋼筋在墻板處斷開的不合理現象。

3.2 與設備安裝的協調方面

1)構件尺寸不能滿足水電管線預埋的需求。如某工程設計的疊合板厚120 mm,其中預制板厚度和后澆部分高度均為60 mm,板上部直徑10 mm雙向配筋。上部鋼筋和混凝土保護層的厚度約為35 mm,剩余空間約25 mm,難以滿足預埋管線布置的需要,施工實踐中將后澆部分高度調整為80 mm才予以解決。

2)PC構件漏埋管線、開關盒或位置偏差過大，不能滿足安裝及裝飾裝修的要求。如某工程采用疊合樓板,構件預制時未預埋消防、照明配管和開關盒,為了滿足使用要求,不得不在構件上重新開孔開槽，造成破壞。

3)深化設計后的管線與專業規范不符。如預制墻板豎向原設計有1根DG20電源線配管,相鄰有1根DG20電視信號線和1根DG20電話線配管,深化后3根DG20合并為1根DG25管。導致強、弱電線合管,配線截面加大的問題,不符合建筑電氣設計規范。

4)影響使用功能。如某高層建筑的空調板安裝在沒有窗戶的墻面上,給后續的空調安裝或維修帶來很大的困難,見圖4。發現問題后,設計對空調板進行了位置調整,但移位后的空調板部分錨固鋼筋又處于安裝預留孔位置(圖5),以致降低了錨固的有效性,存在安全隱患。

圖4 預制空調板位置 圖5 預制空調板錨固筋布置

3.3 PC構件施工方面

1)構件吊裝的位置和吊環的規格不合理。吊環的設置沒有根據構件的重量、形狀和吊裝工藝的特點,合理確定。這種情況在疊合板的吊裝上表現特別明顯,因為疊合板預制部分的厚度較薄,當作業人員隨意利用桁架鋼筋作為吊點時,容易發生疊合板損壞。

2)構件臨時支撐的位置和間距設置不合理。沒有根據構件安裝過程的特點提出保證施工安全的措施。如沒有對疊合梁、板與預制柱等構件的臨時支撐及拆除條件作出具體的規定及相應的措施。

3)固定施工外腳手架的預留孔或預埋件缺失。如在使用外掛式防護架時(圖6),應在構件制作時預留螺栓緊固孔；在使用普通懸挑腳手架時,應在梁、板結構中預留必要的預埋件。預留孔或預埋件缺失將給安裝懸挑腳手架帶來困難,造成構件損壞,也給結構施工帶來安全隱患。

圖6 外掛式防護架

4)施工垂直運輸設備與主體結構附著固定埋件缺失或不合理。導致運輸設備不能及時、安全、可靠地安裝,產生技術性停工,影響工程的正常施工。如果隨意安裝附著裝置,還會給設備使用帶來重大的安全隱患。

4 應對措施

1)統籌規劃。改革傳統的“先總體后拆分”設計方法,從裝配式混凝土結構的方案設計開始,就組織建筑、結構、機電設備、室內裝飾等專業的設計人員參與,根據項目的使用功能和裝飾需求,確定建筑的整體布局和各構件的集成化要求,共同完成項目的總體設計和構件深化設計。

2)考慮施工因素。深化設計應考慮施工技術措施并結合構件制作、安裝等方面的技術要求,必要時會同構件制作企業，施工企業技術人員共同設計。

在滿足結構安全的前提下,盡可能減少裝配難度,提高裝配式混凝土結構質量。

3)樣板驗證。對構件深化設計成果,應組織施工單位對典型或特殊的連接節點，大型構件裝配的合理性、可行性進行樣板驗證,并根據驗證結果進一步進行優化。

4)細化節點構造措施。對梁、柱、剪力墻和外墻防水等一些重要的連接節點應細化構造措施。如梁柱節點,應有疊合梁的擱置長度，鋼筋的連接或錨固以及模板安裝的詳細尺寸或大樣圖;剪力墻的連接不僅要對連接鋼筋的位置及套筒的規格和注漿工藝等進行明確的標注和規定,還要對臨時支撐和可調墊片的位置提出要求;采用鋼筋套筒連接時,應考慮灌漿孔位置，灌漿分倉縫及灌漿檢查出氣孔設置；外墻板接縫防水應采用剛柔結合的技術措施。

5)采用BIM技術深化設計。鑒于裝配式結構的精細化要求和預制構件集成化的特點,應借助BIM技術,才能滿足構件分割，節點連接和細部尺寸的精度要求,避免構件、管線、設備空間位置的碰撞,達到方便施工，降低成本，減少工期的目的。