裝配式混凝土框架結構在公共建筑施工中的應用

施忠平

上海建工五建集團有限公司 上海 200063

預制裝配式建筑由于采用工廠化預制、現場拼裝，在便于管控質量的同時，還可以減少濕作業，在密集城區大大降低揚塵和噪聲污染而深受青睞?？梢哉f預制裝配式建筑是實現建筑工業化的必經之路。

1 項目基本概況

1.1 建筑概況

新建星河灣中學項目建設地點位于上海市閔行區，東至都莊路、西至規劃道路、南至梅州路、北至規劃消防站地塊內。工程總用地面積43 290 m2，總建筑面積49 193.07 m2。包括1#～3#教學樓、多功能綜合樓、風雨走廊、學生公寓、開關站、10 kV變電站、運動場主席臺、門衛值班室、鐘樓、垃圾房等建筑，其中主體建筑為裝配式框架結構。

1.2 裝配式結構概況

該項目要求單體預制率≥40%，學生公寓和教學樓結構較為標準，構件適于拆分，除首層采用現澆外，其余全部采用預制裝配式結構。為達到防水要求，所有建筑屋面均為現澆施工。

學生公寓單體預制率約47%，教學樓單體預制率約44.2%。其中，預制構件主要有預制梁、預制柱、預制樓板、預制樓梯等。

2 深化要點

2.1 構件拆分

裝配式建筑經過最初結構設計后，還需要進行二次深化設計，對相關構件單元進行拆分，確定構件數量，并進行歸并整合，以減少單元構件數量，方便工廠生產和現場施工。

以教學樓為例，在預制樓層中，預制構件包括預制疊合框架梁、預制疊合次梁、預制疊合樓板、預制樓梯和預制空調板。

背景工程1#、2#和3#教學辦公樓開間均為9.0 m，進深分為8.7、8.0 m共2檔，且教學樓標準層層高均為4.0 m。

教學樓房間劃分較為簡單，可以相對減少構件單元。在施工圖階段通過梁柱截面歸并達到化繁為簡的目的，使整個項目構件種類較少。

其中學生公寓樓和教學辦公樓標準層預制柱截面僅有2種，分別為0.60 m×0.65 m×3.20 m和0.60 m×0.65 m×3.30 m。

2.2 主要連接節點

柱-柱連接方式為全套筒連接，套筒連接方式是《裝配式混凝土結構技術規程》中推薦的連接方式。

套筒內鋼筋錨固長度為8倍鋼筋直徑，構件與樓面設置厚20 mm坐漿層，在構件吊裝完成后，通過套筒內注入高強灌漿料將上下構件形成整體，柱底部設置深30 mm抗剪鍵槽，增強抗剪能力。

主次梁連接可以采用鋼筋連接方式，主梁留槽后強度削弱過大，不利于運輸及吊裝，為方便現場施工，減少現場支模及鋼筋綁扎工作量，深化設計中采用擱置式主次梁節點連接方法（圖1）。采用牛擔板做法的主梁開槽尺寸較小，切實解決了主梁開槽過大帶來的主梁運輸和吊裝問題。

圖1 主次梁連接牛擔板節點做法

節點設置為牛擔板擱置方式，在主梁相應位置留有擱置槽，槽口位置埋設金屬板。次梁端部設置牛擔板，牛擔板每側設置6根φ25 mm栓釘。次梁放置在主梁預留槽位置后，牛擔板與主梁預埋金屬件焊接（圖2）。

圖2 預制框架主梁和次梁牛擔板示意

梁柱核心區節點，梁柱節點位置鋼筋較為密集，梁底部鋼筋伸入節點長度需要滿足0.4倍抗震基本錨固長度的構造要求并上彎15倍鋼筋直徑。中間柱節點有4根梁伸入節點錨固，需要仔細排布鋼筋位置。

梁柱節點深化方面，由于豎向主筋均勻分布在柱外側，梁伸入鋼筋位置限制在柱主筋空隙之間。在梁端部位，通過將底部鋼筋雙排布置，將鋼筋向中線彎曲，以便插入節點（圖3）。

圖3 疊合梁端底部

3 施工現場策劃

3.1 施工平面布置

新建星河灣中學項目在都莊路布置2個大門，用于場內構件、材料運輸進出，大門寬9 m，內部道路寬6 m。因每棟單體周圍可使用場地較小，現場預備1層的預制構件，堆場1、2堆放學生宿舍PC構件，堆場3堆放2#、3#教學樓PC構件，堆場4、5堆放1#教學樓PC構件，堆場6堆放多功能綜合樓PC構件（圖4）。

圖4 施工總平面布置

3.2 塔吊布置

起重機械的配置數量須根據施工流水段的劃分以及施工進度安排進行綜合考慮。起重機械設置的位置須根據建筑物的結構形式以及現場的施工現場總體規劃確定。起重機械的型號須根據起重機械的布置位置以及吊裝材料（預制構件）的質量、施工段的面積和高度等諸多因素來確定。

將設計完成后的全裝配式結構按照混凝土大致計算，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，結合情況合理地選擇施工塔吊。

根據各棟單體實際吊裝需求，現場共配置塔吊4臺；公寓樓擬配置1臺TC6517塔吊，回轉半徑40 m；2#、3#教學樓共同配置1臺TC7035塔吊，回轉半徑65 m；1#教學樓擬配置1臺TC7035塔吊，回轉半徑50 m；多功能綜合樓擬配置1臺TC7052塔吊，回轉半徑60 m。

4 施工工藝

4.1 工藝流程

總體工藝流程為：測量定位→現澆部分鋼筋、模板工程，預制裝配部分結構安裝→混凝土澆筑→混凝土養護。

現澆部分鋼筋、模板部分施工流程為：現澆混凝土柱鋼筋綁扎→現澆混凝土柱封模→梁柱核心節點區鋼筋綁扎→梁上皮鋼筋綁扎→樓板水電管線預埋→樓板鋼筋綁扎節點封模。

預制裝配部分結構安裝施工流程為：預制柱部位標高調節→預制柱吊裝及調整→預制梁、板底部支撐架搭設→預制梁吊裝及調整→預制疊合板吊裝及安裝→套筒灌漿連接。

4.2 吊裝順序

構件深化設計時考慮到梁的豎向吊裝先后順序，避免梁構件吊裝時發生碰撞。單層吊裝順序先吊裝x方向主梁，隨后吊裝y方向主梁（圖5），最后吊裝次梁（圖6）。

圖5 主梁吊裝順序

圖6 次梁吊裝順序

4.3 臨時支撐體系

按照裝配式預制構件的結構安裝施工特點，臨時支撐體系分為豎向構件安裝工具式支撐體系和水平構件安裝工具式支撐體系兩大類。

豎向構件安裝專用工具式支撐體系比較成熟，預先在樓面預埋金屬件，后用斜支撐將構件固定在樓面上。

水平構件疊合梁板，在現場實際施工中，一般采用排架支撐，施工慢，標高不容易控制。工程現場組合使用獨立鋼支撐和三腳架支撐，取代了原有繁瑣的排架搭設（圖7）。

圖7 水平支撐體系

水平構件安裝用支撐桿件主要包括早拆柱頭、插管、套管、插銷、調節螺母及搖桿等部件。套管底部焊接底板，底板上留有定位的螺絲孔；套管上部焊接外螺紋，在外螺紋表面套上帶有內螺紋的調節螺母；插管上套插銷后插入套管內，插管上配有插銷孔，插管上部焊有中心開孔的頂板；早拆柱頭由上部焊有U形板的絲桿、早拆托座、早拆螺母等部件組成；早拆柱頭的絲桿坐于插管頂板中心孔中，通過選擇合適的銷孔插入插銷，再用調節螺母來微調高度以便達到所需求的支撐高度。

該新型框架組合式支撐由獨立支撐、三腳支架、水平聯系桿件組成。獨立鋼支柱采用插銷粗調＋螺紋微調的鋼支柱作為預制構件水平結構的垂直支撐，能夠承受疊合梁、疊合板的結構自重和施工荷載。

5 結語

基于新建星河灣項目，裝配式框架體系施工中應注意以下幾個方面[1-3]：

1）應在滿足結構要求的基礎上，盡可能減少構件單元，便于工廠制作和現場施工。

2）構件深化程度要高，特別是梁柱節點核心區位置，梁伸出鋼筋先后順序等。

3）牛擔板擱置式主次梁節點，工廠加工質量直接影響后期施工中次梁是否偏轉，應予以重視。

4）現場施工時，每吊裝一根梁，均須對核心區鋼筋進行校正，以保證吊裝順利。

5）在裝配式建筑中創新地使用了組合式支撐體系，提高了現場施工效率，節約了建造成本。