辦公樓裝配式混凝土建筑結構施工技術

祝興業

上海建工五建集團有限公司 上海 200063

裝配式建筑是指把傳統建造方式中的大量現場作業工作轉移到工廠進行，在工廠加工制作好建筑用的構件和配件（如樓板、墻板、樓梯、陽臺等），然后將其運輸到建筑施工現場，通過可靠的連接方式在現場裝配安裝而成的建筑[1-3]。

1 工程概況

背景工程建設地點位于上海市閔行區七寶鎮645街坊5/4丘，東至臻景苑、南至楊新港路、西至中春路、北至蒲匯塘。總用地面積24 979.2 m2，總建筑面積為85 032.95 m2，地上建筑面積為45 639.95 m2，地下建筑面積為39 393 m2。本項目包括1棟4層商務/文體綜合樓，2棟8層辦公樓，7棟3層辦公樓，2層地下車庫。

地上號房均為裝配整體式框架結構體系，包括預制柱、水平疊合（混凝土疊合梁、疊合板）、預制樓梯，預制率約40%。質量最大的豎向構件為預制柱，截面1 100 mm×1 300 mm，質量12.25 t；質量最大的水平構件為預制疊合梁，截面400 mm×700 mm，質量4.25 t；疊合板厚度為70 mm，質量0.8～2.0 t；預制樓梯質量1.8～2.4 t。

2 施工難點及特點

1）梁柱等部位節點復雜，定位困難。梁柱節點現澆段位置鋼筋錯綜復雜，各種交錯疊加，稍有誤差，就會造成鋼筋碰撞，鋼筋的沖突無法合理解決，部分鋼筋可能出現無法綁扎的情況，施工質量無法保證；預制完成的柱和梁預留的鋼筋已無法現場調整位置，柱底預留鋼筋必須與預制柱底套筒位置一致；基于上述原因，對前期的現場定位放線提出了極高的精度要求。

2）水電預埋管線安裝難度大，主要有強、弱電及消防系統的線管、線盒的預留預埋，防雷接地安裝等。由于裝配式建筑的預制構件是在工廠內預制完成，原則上在施工現場不允許鑿洞、開槽，以避免傷及預制構件，影響質量及觀感，因此裝配式建筑的管線安裝應做到標準化。本工程樓板厚度為130 mm，其中疊合板厚度70 mm，現澆層厚度60 mm，疊合板厚度不足以預埋雙層交叉管線。對于防雷接地安裝，在屋頂設置接閃器，利用柱內主筋作為防雷引下線，借用建筑物基礎內的鋼筋作為接地極。對于裝配式建筑，采用預制構柱內滿足防雷要求的鋼筋作為防雷引下線。但由于柱與柱鋼筋之間的不連續，不能滿足電氣貫通的要求。

3）排架支撐水平精度要求高。本工程樓板厚130 mm，其中疊合板厚70 mm，現澆層厚60 mm。由于本工程的房間開間較大，疊合板部位大部分為兩端擱置在疊合梁上，疊合板長邊大部分長3～5 m，為了模板架體的整體性和穩定性，本工程樓層上的板支架均按照扣件式排架滿堂搭設，疊合板處采用立桿配合可調托座設置。為確保疊合板中部不會下彎，須確保排架立桿每個點位都均勻有效受力，對板底水平精度提出了極高的要求。

4）構件質量大，局部區域塔吊覆蓋范圍內起吊質量不夠。通常裝配式建筑的預制構件都是通過塔吊來實現吊裝的。本工程塔吊滿足旋轉半徑內全覆蓋施工區域，但是局部區域的少量預制柱位于塔吊大臂末端，超出了塔吊起吊質量。

3 預制結構施工技術實施

3.1 裝配式構件深化設計

本工程裝配式構件涉及預制柱、水平疊合（混凝土疊合梁、疊合板）、預制樓梯。

在預制裝配式混凝土施工前需對施工圖紙進行深化設計，圖紙深化設計是滿足各專業協同工作及構件順利生產的保證。為此，在圖紙深化工作中我們引入了BIM技術，以提高設計精度，從而實現高效、精確的設計和優化。

1）預制梁柱等節點優化措施：通過BIM技術，提前發現梁柱節點位置的鋼筋碰撞，從而有針對性地進行調整，減少了今后施工現場的返工。

① 預制框架柱豎向連接常采用縱筋套筒灌漿連接，下層柱縱筋出構件錨入上層柱套筒內，水平接縫及套筒鋼筋結合處采用水泥基灌漿料填充，保證上、下柱受力的連續性。考慮到梁柱節點鋼筋繁多，在結構設計認可的情況下，減少柱縱筋數量，調大鋼筋直徑，既滿足結構受力要求，又避免鋼筋碰撞，加快了施工進度。

② 框架梁柱節點的框架梁縱筋避讓：對于同向框架梁縱筋采用水平偏位，對于不同向框架梁縱筋采用豎向偏位處理（圖1）。

圖1 梁縱筋水平偏位及豎向偏位處理

2）預制柱底預留鋼筋定位的優化措施：柱底現澆部分的預留鋼筋在插筋和混凝土澆筑過程中均會造成碰撞，導致插筋偏位。經過多方協商溝通確定，在插筋完成后，增加1套有孔洞的定位鋼板，幫助插筋穩固，確保定位后不產生較大偏差。定位鋼板截面同預制柱截面，厚度為5 mm，鋼板孔洞與預制柱底孔洞位置對應，孔洞大小與插筋大小匹配，定位鋼板底標高為結構完成面標高＋0.02 m。

3）預制疊合樓板的優化：原施工圖紙中，預制疊合樓板起吊采用預埋吊環，吊環尺寸過高，會導致高出樓板，現場還需要二次截斷，施工不便。經優化，取消預埋吊環，調整為桁架筋起吊的方式，不僅可以節省材料成本，還優化了施工工藝，并且保證了吊環的安全穩定性。起吊時，取與圖示吊點位置最近的上弦節點。吊點位置兩側各設置2道附加鋼筋，附加鋼筋長280 mm，采用直徑為8 mm的三級鋼筋，附加鋼筋位置為底板內腹桿與下弦桿的節點處（圖2）。在工廠內加工過程中，吊點位置需用紅漆重點標注，便于現場施工人員施工。起重機械4個吊裝點吊裝，采用鋼扁擔起吊，吊裝時慢起慢落，并防止與其他物體相撞。吊索與構件水平夾角不宜大于60°，不應小于45°。

圖2 疊合板桁架筋吊點位置選取及附加筋處理

4）預埋管線的優化：通過BIM技術，直觀地反映出預留管線線盒位置和管線走向。

① 對于管線走向，疊合板的后澆混凝土部分只有60 mm，在過程中勢必會出現兩管交叉的情況，扣除保護層厚度15 mm，再扣除鋼筋的厚度8 mm×2，能夠敷設管線的垂直空間只有29 mm，那么理論值就是只能允許DN20 mm管線在結構內敷設。由此我們考慮調整交叉管線走向，僅保留單層管線，避免雙向交叉管線出現，管線統一從桁架筋下穿過。

② 對于預制柱防雷接地，采用40 mm×4 mm熱鍍鋅扁鋼在工廠里事先與預制柱主筋焊接留長，在預制柱現場完成吊裝后，再用一段40 mm×4 mm熱鍍鋅扁鋼連接下層柱主筋和上層預制柱中的熱鍍鋅扁鋼。通過分段連接的方式來達到電氣貫通的要求（圖3）。

3.2 樓層內支撐搭設

本工程樓層上的板支架均按照扣件式排架滿堂搭設，疊合板處采用立桿配合可調托座，托座上設置雙鋼管，通過調節可調托座來控制橫桿雙鋼管的標高，同時對疊合板的標高進行控制（圖4）。鋼管搭接采用頂接形式，疊合板底和疊合梁底均設置可調托座，托座上設置雙鋼管。可調托座須人工整體水平找平，并采用水平尺復核平整度，確保橫桿雙鋼管整體平整度，使預制構件底部所有立桿均勻受力。

圖3 預制柱防雷接地節點

圖4 支撐排架剖面

3.3 起重機械選型

3.3.1 選型原則

將設計完成后的全裝配式結構按照混凝土的形式大致計算，確定塔吊最大作業半徑、預制構件最大質量，塔吊作業半徑需考慮預制構件卸車與堆放位置、塔吊與塔吊間距是否滿足要求等內容。結合情況選擇合理的施工塔吊，對于部分區域塔吊額定起重能力不足的，綜合現場情況及成本因素，采用配備汽車吊代替塔吊吊裝作業（圖5）。

圖5 塔吊和汽車吊布置平面

以箭頭指示號房E1棟為例，1#塔吊大臂覆蓋半徑55 m，E1棟號房局部區域未覆蓋在內，該區域需采用汽車吊起重吊裝。最遠構件為疊合梁2LH201-B，質量3.02 t，采用80 t汽車吊，大臂覆蓋半徑20 m，額定起重能力5.2 t，負載率58.1%，滿足起重吊裝要求。部分汽車吊起重構件質量超出汽車吊額定起重量時，需通過汽車吊移位，縮近起重距離，以最大額定起重量起吊，均可滿足起吊要求。

3.3.2 起重選型及參數

根據各棟單體實際吊裝需求和現場實際情況，現場共配置塔吊3臺，1棟4層辦公樓配置ZJ7035塔吊，回轉半徑55 m，1棟8層辦公樓配置STT553塔吊，回轉半徑40 m，8層辦公樓配置STT403塔吊，回轉半徑40 m，7棟3層辦公樓由于位置偏遠，塔吊覆蓋半徑內起重量不足以吊起預制構件質量，故配置80 t汽車吊移位吊裝。

4 結語

對于不同的梁柱節點情況，只有通過采用不同的鋼筋布置及節點連接方式，才能達到既便于施工，又節省工程造價的目的。對于多排底筋的情況應該盡量截斷2排及3排鋼筋，以便于施工拼裝，當然前提是要滿足拼縫的抗剪承載力驗算。應盡量做到減少或者避免梁柱偏位齊平布置，以免增加施工拼裝難度。

本工程上部辦公樓結構標準層建筑面積2 500 m2，如果按照現澆框架結構考慮，預計單層標準層施工周期15日歷天，現在裝配式框架結構單層標準層施工周期為10日歷天，比現澆框架結構施工周期快了1/3，由此，我們想到裝配式框架結構施工周期應該可以更短。

裝配式建筑采用的疊合板自身存在一定的剛度，類似于壓型鋼板或樓承板，所以疊合板理論上可以取消支撐體系，不應該沿用目前現澆用的腳手架支撐體系。在今后的類似工程中，可以逐步嘗試對疊合板支撐體系進行簡化，甚至是取消支撐體系，這樣可以使裝配式結構施工的周期更短。

本文通過對裝配式建筑結構施工技術的研究，總結出一套比較系統的辦公樓裝配式建筑施工技術，使工程造價降低，縮短施工工期，便捷施工，也最終保證了工程節點的順利完成。同時也提到了一些建設性理論，希望可以在以后類似工程的施工中逐步嘗試和具體化。