裝配式混凝土結構在公共建筑領域的創新應用

（上海建工五建集團有限公司，上海 200120）

0 引言

近年來，國家十分重視建筑工業化的發展，并出臺了一系列扶持政策，2014年上海發布《上海市綠色建筑發展三年行動計劃（2014—2016）》，要求各區縣政府在本區域供地面積總量中落實裝配式建筑的建筑面積比例，并逐步完善土地供應項目落地機制、建筑工業化技術和標準、裝配式建筑監管體系及大力推進建筑工業化。隨著政策的推進，預制裝配式建筑也從起步試驗階段進入大面積應用階段，臨港重裝備產業區H36-02地塊項目作為上海首個低碳型高預制率裝配式產業園項目，為預制裝配式建筑建造技術提出了新的要求。

1 工程概況

H36-02地塊項目位于上海市臨港重裝備產業區，地處泥城鎮。基地東西寬約206m，南北長約418m，東至鴻音路，南臨瓊閣路，西至規劃E62路，北至正茂路。總建筑面積約21萬m2，由24個單體組成，其中7棟高層，17棟多層（見圖1），結構形式為裝配整體式混凝土框架結構。所有單體預制率均達到40%以上，預制構件類型涵蓋框架梁、框架柱、次梁、雙T板、疊合板、樓梯、女兒墻等2.6萬多個構件，有7 000多種不同型號。建成后的項目將東臨中央公園，南接重裝備產業區，西向研發辦公區，將生活區與產業區無縫銜接，使企業辦公區與中央公園連為一體，對接先進制造業的技術研發，實踐產城融合的發展理念，成為上海科創中心建設的重要試驗田。

圖1 項目總平面

2 全國首例在裝配整體式混凝土結構中采用黏滯阻尼器

2.1 技術概況

本工程西1、西2樓為高層建筑，若按常規體系采用框架-剪力墻結構，則剪力墻部分需要現澆，增加現場濕作業，不利于預制率的提高，且剛度的增加會導致預制框架部分構件尺寸較大，造成運輸和施工吊裝困難。西1、西2樓作為創新示范工程，已獲評2017年住建部裝配式建筑科技示范工程，并入圍上海市裝配式建筑示范工程，共采用78根黏滯阻尼器，西1樓1～5層：每層x向3組，y向3組，共計30組（見圖2）；西2樓1～8層：每層x向3組，y向3組，共計48組。

圖2 西1樓黏滯阻尼器平面布置

經比選，確定采用設置黏滯阻尼器的裝配整體式鋼筋混凝土框架結構。通過活塞與缸筒間的相對運動產生阻尼力消耗外界輸入至結構的振動能量，其優點在于不會給結構增加額外剛度，減小地震剪力和位移角。這一突破不僅使工程單體預制率提升至45%以上，混凝土用量減少7%以上，減少了地震剪力，而且增強了裝配式建筑的抗震能力和防災性能。

2.2 黏滯阻尼器介紹

黏滯阻尼器是根據流體運動，特別是當流體通過節流孔時會產生黏滯阻力的原理制成，是一種與剛度、速度相關型阻尼器。一般由油缸、活塞、活塞桿、襯套、介質、銷頭等部分組成（見圖3），活塞可在油缸內往復運動，活塞上設有阻尼結構，油缸內裝滿流體阻尼介質。其采用低黏度硅油作為介質，通過小孔激射原理實現阻尼特性。

圖3 黏滯阻尼器結構

當外部能量（地震或風振）傳遞到結構時，結構產生變形并帶動阻尼器運動。在活塞兩端形成壓力差，介質從阻尼結構中通過，從而產生阻尼力并實現能量轉化（機械能轉化為熱能），達到減小結構振動的目的。黏滯阻尼器特點如下。

1）位移指示清晰明了，方便判斷活塞在油缸中的位置。

2）外形簡潔，結構對稱，緊湊，安裝便捷，安裝空間小。

3）低速運動阻力小，不超過額定載荷的10%。

4）預留±25mm伸縮調節量，方便現場安裝。

5）耗能效率高，達到90%。

6）阻尼器兩端均裝有關節軸承，利于施工安裝和工作擺動（允許擺角±6°）。

7）液壓介質穩定、抗燃、耐老化。

8）密封性好，密封件采用與介質相容性好的材料。

2.3 黏滯阻尼器安裝流程

安裝準備工作→節點板定位→節點板焊接→焊縫探傷→阻尼器拼裝→復核節點板定位→阻尼器吊裝就位→銷軸固定→防腐防銹處理。

2.4 安裝施工控制措施

2.4.1 預埋件施工

阻尼器耳環板預埋件施工工藝流程包括承臺與吊柱定位及鋼筋綁扎、阻尼器耳板預埋件定位、預埋件焊接、預埋件定位校核、承臺與吊柱模板安裝、承臺與吊柱混凝土澆筑、預埋件位置復核、預埋件驗收8個步驟，由于預埋件與主體結構同步施工，為保證預埋件定位準確，避免在阻尼器安裝時出現預埋件不符合安裝要求的情況出現，在此，僅對阻尼器預埋件定位、阻尼器預埋件焊接、阻尼器預埋件位置復核及其驗收工序進行介紹。

1）阻尼器節點板預埋件定位 定位前，為避免預埋件水平方向出現偏差，在預埋件底部焊接422鋼筋作為加固。加固鋼筋長度根據現場地基、底模板標高面控制，預埋件固定好后方可進行下一道工序。

2）阻尼器節點板預埋件焊接 焊接前要進行定位，以免焊接后仍達不到阻尼器安裝的平整度要求。焊接時，用E50焊條先進行楔形鋼板的定位焊接，從外往內依次進行鋼筋與預埋件連接焊接，焊接采用穿孔塞焊的方式進行，焊縫要飽滿，且要填滿預埋件孔洞。

3）阻尼器節點板預埋件位置復核 焊接完成后，應對預埋件鋼板進行定位復核，防止出現預埋件扭曲、不垂直等現象，若有不滿足阻尼器安裝要求部分要進行校正。

4）阻尼器預埋件驗收 預埋件驗收重點在于驗證預埋件的中心位置不偏移或偏移量不大，滿足規范要求，同時還應驗證預埋件的垂直偏差是否滿足要求。

5）焊縫探傷 耳板焊縫達到強度后，采用磁粉對焊縫進行無損探傷。

2.4.2 阻尼器安裝施工

1）清理節點板預埋件 將節點板預埋件上的混凝土及銹斑等雜物清理干凈，并進行打磨，保證預埋件表面平整。

2）阻尼器尺寸測量及編號 測量阻尼器現場安裝控制尺寸，確保阻尼器安裝控制尺寸大于阻尼器的總長度不超過5mm。再由廠家根據現場實際長度在試驗機上調整好阻尼器總長度并進行編號，以便與實際安裝位置一一對應。施工時，先測量阻尼器安裝位置的實際尺寸，如果實際尺寸比阻尼器長度小或大于阻尼器長度5mm以上，可通過調節鎖緊螺母調整阻尼器總長度。

2.4.3 涂刷防腐防銹漆

阻尼器安裝完畢后，將鋼箱梁與預埋件一并進行防腐涂裝處理。阻尼器外露面全部刷漆，包括全部焊縫。

3 裝配整體式混凝土框架結構簡化節點連接技術

為解決框架節點鋼筋密集、施工困難等突出問題，對框架梁柱和節點的配筋及連接方式進行優化，包括框架柱四角集中配置受力縱筋、框架梁底筋節點區鋼筋避讓、采用鋼筋錨固板的框架頂層端節點，有效提高裝配式框架施工效率。

1）框架柱四角集中配置受力縱筋 常規預制柱縱向受力鋼筋均勻地布置在柱的四邊，本項目框架柱四角集中配置受力縱筋，柱縱向受力鋼筋間距不宜小于200mm且不應大于400mm（見圖 4）。

圖4 框架柱四角集中配置受力縱筋

2）框架梁底筋節點區鋼筋避讓 通過框架梁底筋的高低錯開及吊裝順序，從而避開梁底筋節點區的鋼筋碰撞（見圖5）。

圖5 T字形部位梁柱節點

3）采用鋼筋錨固板的框架頂層端節點 常規梁柱核心區采取鋼筋15d長度彎折，本項目梁柱核心區采用錨固板確保錨固要求，設置組合箍筋便于上部主筋施工，大大提高裝配式框架施工效率（見圖6）。

4 預制預應力混凝土雙T板疊合樓蓋技術

4.1 雙T板疊合樓蓋概況

本項目標準柱網為8.4m×8.4m，因此大量采用預制預應力混凝土雙T板。雙T板是板、梁結合的預制構件，由寬大的面板和2根肋梁組成，其面板既是橫向承重結構，又是縱向承重肋的受壓區，受壓區截面較大，中和軸接近或進入面板，受拉主鋼筋有較大的力臂。雙T板具有良好的結構力學性能、明確的傳力層次、簡潔的幾何形狀，是一種可制成大跨度、大覆蓋面積和比較經濟的承載構件。

4.2 雙T板施工流程

安裝準備工作→預制構件進場→構件驗收→雙T板吊裝→安裝就位→雙T板標高復核→拼縫處理。

5 BIM和RFID創新技術應用

5.1 基于BIM+物聯網的全生命周期信息交互集成管理控制技術

適應PC建造的精益建造可視化管理平臺是面向PC構件全生命周期質量控制的信息化管理工具。該平臺基于構件供應鏈管理理念，融合了“BIM+物聯網”技術，通過協同平臺準確安排每層構件的吊裝進度與對應的供貨計劃；通過RFID芯片實時追蹤和反饋構件狀態信息；通過BIM模型實現構件狀態可視化；通過手機APP快速查驗構件的所有設計和施工信息等，實現預制構件生產、儲運、安裝、驗收全過程有條不紊，各環節管理信息可追溯。該平臺可輔助政府、甲方和總承包單位實現工業化建筑建造全過程的高效精準管理。

5.2 全生命周期BIM技術應用

搭建所有參建方BIM協同管理平臺，實施項目設計、施工、運維等建設項目全生命期的BIM技術應用，實現對質量、安全、進度和成本等方面進行高效、精細管理。對建筑、結構、機電等多專業進行碰撞檢測，提前發現二維設計中難以發現的設計缺陷和空間盲點，綜合考慮設計規范、施工工藝等方面需求，對綜合管網進行全方位、系統性深化（見圖7）。通過BIM場地布置模擬，檢查規劃方案與周邊環境的協調性，場內道路、施工機械、配套建筑布置的合理性，在節約資源的同時保證現場施工有序、高效（見圖8）。以模型為載體，以項目管理思路為主線，將模型與成本、進度、質量、設計等施工信息關聯，實現工程進度、投資、質量、管理目標的可視動態精細化管理，實現大型公共建筑群智能化運維技術應用。

圖7 全專業BIM模型

圖8 場地模擬

6 結語

臨港重裝備產業區H36-02地塊項目作為上海首個低碳型高預制率裝配式產業園項目，在建設中充分運用裝配式技術、消能減震技術、BIM技術等創新技術，被列入住建部“2017年裝配式建筑科技示范項目”“上海市裝配式建筑示范工程”和2018年上海市建委質量安全雙觀摩及市文明項目，受到行業廣泛關注。整個項目結合抗震消能技術、框架節點鋼筋簡化連接技術、雙T板疊合樓蓋技術、BIM和RFID技術等應用順利解決了裝配整體式混凝土框架結構建造過程中框架結構柱距大、高效精細化管理困難、框架節點鋼筋密集、施工難度大、構件進場進度安排等問題，大大提高了施工效率及解決問題的效率，實現了大型公共建筑群智能化運維技術的應用，為同類工程應用提供了技術依據與管理經驗。