PCTF結構體系在預制裝配式建筑施工中的應用探究

徐 健

上海建工集團股份有限公司 上海 200080

引言：

預制裝配剪力墻結構技術應用概況[1]

裝配整體式套筒灌漿連接剪力墻體系是目前在裝配式建筑中常用的一種結構形式，有效的解決了在建造過程中，結構受力鋼筋（這里指豎向鋼筋）連續性問題，滿足高層住宅整體穩定性及當下對于抗震要求[2]。相關行業專家指出套筒灌漿連接形式在施工中存在著：核心節點鋼筋碰撞、預留鋼筋位置偏差較大、灌漿飽滿度等問題。在預制剪力墻之間采用一字型鍍鋅板板連接件，以及在結構轉換層處節點采用L型鋼板片作為固定連接[3]。

隨著技術的發展，有學者提出一種新的預制剪力墻節點連接施工技術：通過在預制墻內預留波紋管孔道（類似后張法施工），將第二層剪力墻上部主要受力鋼筋插入相應的預留孔道，最后采用壓力灌漿，形成整體結構。相似的，也存在灌漿密實度的問題。

另外一種被稱為NPC[4]的全預制裝配整體式剪力墻結構體系，其核心思想為豎向受力構件采用預制，豎向連接節點為漿錨形式；NPC結構體系關鍵節點采用現澆做法，結構整體性良好，整體裝配率可達90%。

綜上，當前裝配整體式建筑在我國蓬勃發展，關于剪力墻的結構體系及關鍵節點連接形式也是多樣。本文以具體項目為依托，介紹PCTF結構體系，并圍繞該體系探究實際施工過程中產生的問題和想法。

1、工程概況及PCTF結構體系的特點

1.1 工程概況

本工程地處上海市寶山區淞南鎮，北鄰軍工路，西至淞軍路，東至政漣路。主要包含公寓及附屬工程等。其中PCTF建筑為公寓，共6個單體。建筑概況如下表所示。

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1.2 PCTF結構體系的應用

預制夾心保溫預制裝配式剪力墻結構體系簡稱為PCTF結構體系。此體系預制PC構件主要有：PCTF外掛墻板、內剪力墻、凸窗、陽臺、疊合板、樓梯、女兒墻等。

本工程采用的預制構件由：PCTF外墻板（60mm厚外墻板 +50mm厚保溫材料 ）、整體式預制凸窗、整體式陽臺、內剪力墻（采用螺栓連接）、疊合板、樓梯、女兒墻、陽臺欄板。

1）PCTF外墻板采用內襯復合保溫，構件及現澆墻體集成的設計思路，有效地解決了外墻保溫帶來困擾的問題，能做到保溫夾層與結構耐久性性相當。該體系中保溫方式采用夾心層的形式，用聚苯板作為中間層，減少了現場的濕作業，且保證了保溫效果，同時為建筑外墻面防水提供了新思路。

本項目采用的PCTF外墻板為（60mm厚外墻板 + 50mm厚保溫材料）外加190mm內側現澆混凝土墻體組層（節點圖如下圖1、2所示）。對于PCTF外墻與現澆混凝土結構相連接的是一種新型的連接件。連接件是連接預制混凝土夾心保溫墻體與中間保溫層的關鍵構件， 其主要作用是抵抗兩片混凝土墻板之間的相互作用（層面間的剪切），同時增加PCTF外墻與內側現澆混凝土墻體的拉結作用。

本工程中PCTF外墻板采用的是棒式FRP連接件，將60mm厚的外墻板與保溫板及現澆墻體連接為一個整體。FRP連接件主要特點是導熱系數低、 耐久性好、 造價低、 強度高、 避免冷( 熱) 橋效應（如下圖3、4所示）。同濟大學對于PCTF結構外墻中的FRP連接件的力學性能做了科學實驗。經研究表明：FRP連接件在抗拔、抗剪性能及安全度滿足一般工程設計要求[5]。

圖1 PCTF外墻施工現場

圖2 PCTF剪力墻節點示意

圖3 棒式FRP連接件實物

圖4 FRP現場照片

2）預制內剪力墻采用螺栓連接。螺栓干式連接減少了漿錨套筒濕作業質量難控制的影響，且不影響豎向受力鋼筋的連續性。另外，用螺栓連接的成本比套筒灌漿連接的成本低的多。

2、PCTF結構體系的施工過程的關鍵技術

2.1 PCTF外墻吊裝、定位

1）放線：PCTF外墻板吊裝前1天，現澆作業班組，在該樓層上測量放線，此控制線對于PC專業施工團隊僅起到校核作用。PC專業施工團隊在此控制線的基礎上，測量出每一個具體豎向PCTF構件的進出控制線（黑線）和左右位置的控制線（紅線）。等測量工作完成之后，將兩次測量的結果進行復核，每一個PCTF外墻板的左右控制線誤差不能超過10mm，進出控制線誤差控制在5mm內。（如下圖5、6、7所示）

2）安裝及定位：PCTF外墻板與普通的PC墻板有一個很顯著的區別在于PCTF外墻下有個4cm的企口，企口外緣的厚度僅4cm。故，PCTF外墻板的標高控制有兩種做法。一種，是在工程剛開始做時采用的，利用外墻頂的定位螺紋套筒，用旋轉螺絲的方式來調節標高，調節范圍≤4cm。此方法，在施工過程中，由于墻板底部局壓面積小，在挪動構件時，易出現局部位置壓碎現象。于是，在隨著工程進行，采用第二種放置剛性墊塊的方式來調整豎向墻板的標高。

3）垂直度調整：在PCTF外墻板就位之后，利用鋼拉桿將墻板上的預埋耳板孔與樓層面上的斜撐預埋件相連。最后吊裝團隊進行PCTF豎向墻板的垂直度調整，誤差不超過2mm。調整完用自動靠尺進行垂直度檢測。在所有水平構件吊裝完畢，側模封完之前，進行二次測量復核，以避免施工擾動造成誤差累計。

圖5 測量放線

圖6 墻板具體控制線

圖7 墻板安裝就位進出線控制

2.2 內剪力墻板的定位

對于本工程墻厚不超過300mm，在結構轉換層處采用預留插筋。根據墻肢長度，采用3根或者多根20mm的鋼筋，端部絲扣長度不小于8cm。螺栓連接處居于墻體厚度的中心，不影響豎向受力鋼筋的連續性。

由于鋼套板開孔處易變形，對于控制垂直度不利，故本工程采用方木（4cm×8cm）替代鋼套板進行內剪力墻板豎向插筋定位。施工過程如下圖8、9所示：

圖8 木套板鋼筋定位

圖9 螺栓連接墻板孔位復核

2.3 PCTF外墻防水

預制裝配式外墻與傳統現澆外墻相比，一塊塊外墻板件之間的接縫，形成構造上的防水薄弱點。外掛墻板板塊之間接縫無剛性結構連接，采用排-堵結合的防水構造措施，即采用結構構造防水與柔性密封材料結合的復合防水構造[6]。本工程由于采用PCTF結構體系，內側有現澆混凝土結構，典型的防水構造是針對水平縫。采用堵-排-堵以及剛性防水的復合防水措施。總體來講，利用外掛墻板內側現澆部分形成一道剛性防水。在外掛墻板內側擱置空心橡膠條，其具備高彈性特性，相鄰上下兩塊墻板互相擠壓后使其緊密壓縮在一起達到防水效果；外側為構造防水，利用內高外低的企口構造，避免外側水流入。而豎縫采用的是防水減壓空間構造，使進入空腔的水靠重力順著空腔下流，最后在底部通過設置的排水管流出。在水平縫及豎向縫的最外側利用高耐候密封膠嵌縫形成最外側的第一道防水層。

外掛墻板耐候密封膠施工要點：耐候密封膠做為接縫最外側第一道防水，直接承受外界環境侵蝕，故密封膠必須具備高耐候性，尤其是耐高溫、高彈性、與混凝土接觸面具有良好的粘結性、耐久性（室外耐久性不低于10-15年）等。施工時，在結構施工階段在縫內，內嵌2.5cm厚的PE棒，作為打膠深度的控制基準，打膠深度一般不低于縫寬的一半（打膠厚度一般控制在1.5cm-2cm）；打膠前必須將接縫處混凝土基面清理干凈及干燥，保證膠體與混凝土的粘結性，涂刷專用配套涂料。本工程采用的防水節點示意圖如下所示：

圖10 PCTF外墻防水節點示意

2.4 內剪力墻的螺栓連接施工

本工程內部剪力墻采用螺栓連接的施工流程：

預埋下層預制剪力墻的連接鋼筋→吊裝本層預制剪力墻板→安裝斜撐，并進行預制構件的調平→用螺母將鋼筋連接螺栓緊固（下端M20螺母采用1個8.8級螺栓對應螺母;上端M20螺母可采用普通螺母）→澆筑現澆暗柱混凝土→在注漿孔內澆注漿料直到螺栓孔內灌滿→手孔封閉前應對螺栓連接處進行終擰和質量檢測，檢查是否緊固→安裝手孔內澆筑高一等級混凝土，使安裝孔封閉填實。

圖11 內剪力墻鋼筋連接示意圖

圖12 內剪力墻鋼筋連接現場施工

在施工過程中，應該控制墻體下的水平縫，選用無收縮或者微膨脹的高強專用封堵料。筆者認為，在一些工程中，普遍認為提前24小時進行封堵分縫，滿足手孔灌漿的要求。實際作業過程中，出現了灌漿作業的爆漿情況；后分析知，專用封堵料強度未達到要求。在后續施工過程中，全部采用提前3天進行分縫封堵。

3、結語

1）本工程采用PCTF外掛墻板，集成了防水及保溫一體，采用FRP連接件，很好地解決了外保溫的耐久性；增加了預制構件與現澆混凝土的互相作用的抵抗力，滿足結構安全需要。

2）在施工過程中，PCTF體系對于施工圖紙深化要求較高，尤其是臨時支撐及脫模吊點位置與現澆暗柱鋼筋的碰撞問題。

3）PCTF外掛墻板，采用外低內高的企口的構造，對于外墻板調節標高及垂直度會帶來一些困難。尤其是利用墊塊的形式來進行調整標高，且易擠碎外掛墻板的外企口邊緣。同時，采用企口的構造，在內側防止橡膠止水膠帶，在陰陽角位置虎會產生薄弱點。節點待深化。

4）該項目在實施過程中，采用設計、施工一體化的策略；利用BIM技術將施工深化與PC施工裝備集成處理的平臺辦公，對預制裝配式建筑施工提供了實踐經驗。