高層建筑裝配式混凝土結構施工要點分析

趙中科

（中國建筑第八工程局有限公司西北分公司，陜西 西安 710000）

0 引言

在我國城市化進程中，高層建筑規模不斷擴大，成為建筑項目中的重要主體。在傳統的建筑施工中，高層建筑施工往往能源需求量大、施工周期長、資金投入高、對環境破壞嚴重[1]。在當前我國大力推進綠色建筑背景下，高層建筑施工加強對創新技術的應用，做好節能降耗、提質增效，成為建筑行業可持續發展的重要內容。裝配式建筑能夠滿足建筑節能環保要求，并且具有施工效率高、質量好等優勢，成為建筑行業未來發展的主要趨勢。其中，裝配式混凝土結構是我國重點推廣的建筑結構體系，在高層建筑施工中，裝配式混凝土結構施工不僅能夠實現良好的施工效益，推進綠色建筑施工，同時還可以有效解決傳統混凝土施工中存在的質量通病，提高建筑質量和安全[2]。因此，該文詳細對高層建筑裝配式混凝土結構施工進行了探討。

1 工程概況

該項目建筑為地上19 層，地下2 層的高層建筑項目，建筑結構為框架剪力墻結構，1-6 層為現澆框架-剪力墻結構，7-19 層為裝配式框架-剪力墻結構，采用裝配式混凝土結構施工工藝。項目建筑總面積約4.4 萬m2，其中地上建筑面積約3.5 萬m2；建筑高度約78m；建筑功能為辦公樓，設計使用年限50 年，防火等級1 級，抗震設防等級7 度，人防工程等級6 級，建筑場地類別Ⅳ類。

該工程中，主要預制混凝土構件包括預制柱、預制疊合梁、預制疊合樓板、預制樓梯、整體式陽臺，混凝土強度等級C30-C40。7 層以上裝配式框架剪力墻結構均為標準層，每層預制構件總數為273 件，具體如表1 所示。項目預制率為60%，裝配率為79%。

表1 預制混凝土構件尺寸

2 裝配式混凝土結構深化設計要點

裝配式混凝土結構在滿足安全、適用、耐久的基該設計要求基礎上，還需要綜合考慮預制構件生產、運輸、現場安裝等各個環節[3]。因此，要在裝配式混凝土建筑原該設計基礎上，對結構進行深化設計，確保預制構件滿足結構需求以及水電設備等專業要求，同時結合現場施工各個環節，形成可操作性強、設計合理的施工設計圖紙。

該工程中，主要對預制構件詳圖，相關吊件、埋件細節構造圖等；預制構件裝配位置、節點安裝、支架設計詳圖；預制構件制作、裝配施工、驗收等進行深化設計。通過深化設計，提出預制柱、梁、樓板等設計要點，疊合板箍筋優化設計方案、疊合樓板拼縫及板端制作構造鋼筋優化方案、特殊區域無支撐疊合樓板設計；優化主次梁、梁柱、柱柱連接節點設計，確保節點力學性能達標；運用BIM 進行裝配式拆分體系梁板柱構件碰撞檢測，調整碰撞問題，優化施工設計。通過對裝配式混凝土結構深化設計，確保后期施工順利進行[4]。

3 高層建筑裝配式混凝土結構施工要點分析

3.1 預制構件場內運輸

3.1.1 設置預制構件堆場

根據施工現場場地條件以及預制構件吊裝施工方案，以滿足1.5d 吊裝施工量考慮，在北區塔吊旁設置兩個吊裝作業區，均為長20m，寬9m，一個用作預制構件堆場，一個用作構件翻置區。南區塔吊旁分南北設置構件堆場和翻置區，堆場尺寸與北區塔吊一致，翻置區尺寸為15m×9m。單個構件堆場約可放置50 根主次梁，兩個堆場能夠滿足一個標準層預制梁吊裝需求；單層預制疊合樓板面積為1440m2，兩邊吊裝作業區面積總和為360+315=675m2，預制梁吊裝完成后即可將疊合板運輸至空閑場地，進行疊層堆放，一般可疊放三層，因此最大堆放面積可達到675×3=2025m2。因此，設置構件堆場完全能夠滿足預制疊合板吊裝需求。

3.1.2 預制構件場內運輸

該工程中，根據現場實際條件，最終選用13m×2.4m×1.5m半掛進行場內運輸。施工現場南、北、東三面均設置出入口，滿足車輛運輸頻率；場內運輸路線根據堆場位置進行優化設置，場內道路設置寬度為雙向車道6m。

3.2 施工準備工作

該工程建立裝配式施工技術組，由項目總工程師帶頭，技術員、安全員、質檢員、結構施工管理人員及構件安裝管理員等共同組成。技術組負責深化設計施工方案，并與現場技術人員進行討論分析，合理安排部署施工各環節；對預制構件安裝施工人員進行專業化教育培訓，結合構件施工具體要求，落實前期各項細節工作。進行施工技術交底，及時匯總問題，并逐一商榷施工難點、要點；各施工單位建立溝通機制，保持良好溝通，避免施工過程中溝通不暢出現失誤[5]。

3.3 預制構件安裝施工

3.3.1 測量放樣

對平面控制點進行現場復核，運用全站儀進行平面軸線放樣；根據現場各樓層高程控制點，沿建筑物四周布置水平控制網點；根據平面軸線確定構件準確位置并進行放樣，根據環向水平控制網點確定構件標高[6]。

3.3.2 預制柱安裝施工

施工流程：上層柱頂預留鋼筋固定→柱位彈線→柱翻身→吊裝→就位后臨時固定→校正并調整至標準位→固定和套筒灌漿。

首先，上層柱頂預留鋼筋位置精準度直接關系到預制柱定位精確度。因預留鋼筋位置在柱頂，但梁柱節點位置為現澆區域，因此須預留1m 鋼筋在柱頂。由于預制柱生產中預留鋼筋長度存在誤差，并且梁柱節點現澆過程中混凝土振搗也容易造成鋼筋偏位，從而對后續安裝及套筒灌漿造成影響。所以必須要先固定柱頂預留鋼筋。該工程中，主要使用定位套筒和定位鐵板，對復核確定后的鋼筋位置進行固定。在疊合現澆部分混凝土澆筑前，從柱底樓面放線孔向柱頂樓面引線，并用魚線拉出縱橫結構邊線，確定柱參照邊線；根據柱鋼筋分布，用直徑為6mm 鋼筋制作鋼筋網箍，格間距比鋼筋間距大3mm，鋼筋網箍放置于疊合板面筋上，現澆施工中埋在混凝土中，確定鋼筋相對位置；然后使用定位套筒和定位鐵板進行調整固定；復核鋼筋位置，正確后用短鋼筋定位鐵板焊接在樓板面筋上進行固定。

其次，在預制柱吊裝運輸中，柱翻身采用在預制柱底部放置一處一層木枋和一處兩層木枋，在木枋上鋪設厚橡膠墊，使柱身站立前底部與梁柱木枋接觸，防止柱身晃動，保護柱底混凝土；在柱底距離1m 處設置牽引繩，若柱身出現晃動，則可通過牽引繩穩定柱身。

再次，吊裝就位后，確定垂直度精確并穩定后，進行臨時固定。臨時固定采用可伸縮鋼管斜支撐，其結構為兩端螺桿加底座（開螺栓孔）以及帶旋轉把手，連接車牙與螺桿的中間鋼管兩部分。在預制柱上預留M24 車牙套筒，對準柱中間位置，斜支撐安裝時再鎖M24 螺栓與預制柱及樓板固定；預制樓板上預埋套筒用短鋼筋與梁筋焊接在一起，避免混凝土澆筑過程中發生偏位。斜支撐套筒留置圖如圖1 所示。在預制柱調整中，旋轉斜支撐中間把手，直至垂直度符合標準后進行固定。

圖1 鋼筋斜支撐套筒留置圖

最后，進行預制柱套筒灌漿。連接方式為利用全灌漿套筒進行高強度無收縮砂漿灌漿連接柱間鋼筋。灌漿過程中，利用預制柱底部凹槽導流，同時在柱底設置排氣孔連接套筒上方，墊上鋼片留下2cm 間隙，留置砂漿流動空間。套筒注漿過程中，注意加強砂漿材料檢測，施工前需要對砂漿流度進行檢測，采用內徑為上端70mm、下端100mm，高為60mm的試驗環進行流度檢測，對拌合后的砂漿進行測驗，流度大于300mm 后再進行灌漿。

3.3.3 預制梁安裝施工

施工流程：吊裝準備→架設主梁臨時支撐系統→檢查方向、編號、上層主筋→上條主梁吊裝→調整立柱、支撐擱置點標高→鎖定支撐系統標高→吊車吊鉤松綁→（下一根主梁吊裝）→架設次梁支撐系統→次梁起吊安裝→主次梁節點填充砂漿。

預制梁安裝前需要檢查好主次梁方向、編號和上層主筋，避免吊裝就位后方向錯誤再重新返工，影響構件質量。在吊裝過程中，可以利用扁擔梁，使預制梁吊裝受力均勻，提高構件連接安裝效率。主梁安裝前，在地面進行邊梁安裝互聯、安全母索、牽引繩安裝，然后再進行起吊安裝；根據柱或剪力墻梁位線確定主梁安裝位置，誤差控制在±5mm 之內，然后按照圖紙編號逐條安裝。主梁安裝完成后，調整支撐架架頂高程，保持柱頂或剪力墻頂、梁中部高程一致；然后進行次梁安裝，在主梁側面預留凹槽，并再次梁預先設置好搭接預埋件，將次梁搭接在主梁凹槽上，吊裝就位。主次梁吊裝完成后，先用木板進行交接位置封模，然后用結構砂漿進行灌漿填縫，砂漿凝固后拆模。

3.3.4 預制疊合板安裝

施工流程：搭設支撐架→確認構件方向、編號→起吊安裝→確認落至梁上位置→確認板片接縫間隙→松鉤、起鉤下一板片→在板片接縫處塞泡沫填充砂漿。

在預制疊合板安裝施工中，由于疊合板面積較大，為避免吊運過程中受力不均造成構件損傷，則需要使用專用吊具吊裝。該工程中，設計了自平衡吊架進行預制疊合板吊裝。疊合板構件任意邊長均在2.5m 以上，因此設計自平衡吊架為六點起吊。吊架構成包括吊架、滑輪組、鋼纜繩、吊點設置。其中，吊架由槽鋼焊接而成；滑輪組采用2t 滑輪，為吊勾型開口式單車滑輪，額定起重2t，試驗荷載32kN；鋼纜繩采用鍍鋅鋼絲繩材料，規格為6*37-14（6 股；每股37 根鋼絲繩；鋼絲繩直徑為14mm）；吊點設置6 個，材料為Q235 普通碳素鋼，鋼板高25mm，吊點寬100mm，高130mm。

進行自平衡吊架受力測算，以受力最薄弱鋼絲繩部位進行試驗，計算鋼絲繩受力情況。鋼絲繩破斷拉力由公式（1）計算。

式中：α—折減系數，鋼絲繩6×37 時，取值為0.82；k—安全系數，滑車時取值為4.5。

根據公式計算可知[Fg]=22.5kN

已知吊架限載為2t，6 個平衡吊點，根據最不利因素考慮，僅有一半吊點受力（即3 個），平均每個吊點受力值為2÷3 ≈6.6kN，鋼絲繩允許拉力22.5kN＞6.6kN，能夠充分滿足使用標準。運用自平衡吊架進行預制疊合板吊裝，有效保證吊運過程中疊合板受力均勻，板片穩定，且具有操作簡便，定位準確的優勢。

疊合板安裝過程中，搭接邊應進入疊合梁或剪力墻距離不小于15mm，疊合板之間的拼縫要對接平齊，根據圖紙進行安裝；對板安裝水平位置、標高、垂直度進行復核，嚴格控制誤差；板接縫應控制在5mm，采用8mm 泡棉條進行縫隙填充后，再由高強砂漿進行填充，防止面層混凝土澆筑時發生漏漿污染。安裝完成后，按照設計圖紙放置附加筋，同時埋設管線，最后進行混凝土澆筑。

3.3.5 預制樓梯安裝

施工流程：測量放線→檢查進場構件→搭設支架→安裝固定→架設安全欄桿。

預制樓梯安裝一般采用扁擔梁輔助吊裝，避免吊裝過程中發生受力不均、吊運不穩定導致構件損傷。預制樓梯吊運過程中，須確保上下高差符合，頂底平行，方便安裝。預制樓梯就位后，施工人員須進行測量復核，及時調整，確定準確位置。調節支撐立桿，確保能夠全部受力；然后采用螺栓鎖緊或點焊固定接頭，焊接或螺栓連接完成后進行混凝土澆筑封裝。安裝完成進行臨時欄桿架設，滿足相關防護標準要求；安裝精度上，要求上下層樓梯邊線誤差控制在3mm 范圍內，因此安裝過程中進行吊垂線施工。

4 結語

高層建筑中采用裝配式混凝土結構施工，是當前建筑行業轉型發展的重要方向。在該工程中，主要對某高層辦公樓建筑裝配式混凝土結構施工要點進行了分析，包括裝配式混凝土結構場內堆放及運輸和施工準備要點，以及具體構件施工要點，介紹預制柱、梁、疊合板、樓梯等裝配式預制構件吊裝施工的具體應用，并對柱翻身技術、鋼管斜支撐垂直度調整技術、柱頂鋼筋定位與固定技術、疊合板自平衡吊架技術等關鍵技術進行了分析，有效降低了施工中預制構件損傷，提高了施工效率，保障施工安全，為高層建筑裝配式混凝土結構施工提供有效參考。