裝配整體式框架結(jié)構(gòu)創(chuàng)新技術(shù)綜合應(yīng)用

張 衡 聶博儀

中建科技集團(tuán)有限公司華東分公司 上海 201109

裝配式建筑的發(fā)展方興未艾，技術(shù)和管理尚不完全成熟。裝配整體式框架結(jié)構(gòu)作為典型體系，經(jīng)過(guò)階段性的理論研究和工程實(shí)踐，一系列重難點(diǎn)問(wèn)題正被逐漸解決。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面有“全裝配式混凝土結(jié)構(gòu)體系”“預(yù)制構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)”“梁柱鋼筋大直徑、大間距、少根數(shù)設(shè)計(jì)”“疊合板不出筋、板縫密拼設(shè)計(jì)”等；構(gòu)件深化方面有“主梁底筋端部墩錨板設(shè)計(jì)”“疊合梁底筋排布優(yōu)化設(shè)計(jì)”“次梁端部錨固端直螺紋套筒設(shè)計(jì)”“疊合梁加密區(qū)閉口箍、非加密區(qū)開(kāi)口箍設(shè)計(jì)”等；現(xiàn)場(chǎng)管理方面有“裝配式建筑標(biāo)準(zhǔn)化管理流程”“梁柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)標(biāo)準(zhǔn)化施工”“預(yù)制柱標(biāo)準(zhǔn)化灌漿施工”等；質(zhì)量檢測(cè)方面有“內(nèi)窺鏡法”灌漿密實(shí)度檢測(cè)技術(shù)。通過(guò)“總結(jié)→驗(yàn)證→完善”的方式，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和加工的全產(chǎn)業(yè)鏈標(biāo)準(zhǔn)化管理，提升行業(yè)整體水平。

1 項(xiàng)目概況

南京一中江北校區(qū)（高中部）位于國(guó)家級(jí)自貿(mào)區(qū)南京江北新區(qū)國(guó)際健康城范圍內(nèi)，是南京市優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源外擴(kuò)的第一所學(xué)校，是區(qū)域內(nèi)重大民生工程。項(xiàng)目目標(biāo)為按照“國(guó)際知名、國(guó)內(nèi)一流”的定位標(biāo)準(zhǔn)，建設(shè)一所高標(biāo)準(zhǔn)寄宿制高中。本項(xiàng)目是全國(guó)首個(gè)全部采用裝配式建筑的校園，是江蘇省首個(gè)住建部綠色校園示范工程，是國(guó)家“十三五”重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“綠色建筑級(jí)建筑工業(yè)化”重點(diǎn)專項(xiàng)示范工程。

項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，遵循“裝配式建筑＋BIM應(yīng)用＋綠色建筑”的科技定位，采用中建科技首倡的“研發(fā)＋設(shè)計(jì)＋制造＋采購(gòu)＋施工”REMPC“五位一體”的新型總承包模式，裝配式建造全過(guò)程優(yōu)化深化、精準(zhǔn)管控，以提升裝配整體式框架結(jié)構(gòu)建造的質(zhì)量和效率。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 全裝配式混凝土結(jié)構(gòu)體系

全裝配式混凝土結(jié)構(gòu)體系突破了傳統(tǒng)部分預(yù)制、部分現(xiàn)澆的設(shè)計(jì)方法，體現(xiàn)全裝配理念，符合預(yù)制構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)要求。工業(yè)化的建造方式將大部分濕作業(yè)轉(zhuǎn)入工廠，有效減少了有害氣體及污水排放，降低了施工粉塵及噪聲污染，減少了固體垃圾的排放和施工擾民的現(xiàn)象，有利于環(huán)境保護(hù)，提高了建造效率，加快了施工進(jìn)度，更大限度地實(shí)現(xiàn)了將建筑的大量現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)轉(zhuǎn)移到預(yù)制工廠里的目標(biāo)，明顯降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和安全事故的發(fā)生率。

通過(guò)設(shè)計(jì)軸壓比控制、連接加強(qiáng)設(shè)計(jì)技術(shù)、合理的結(jié)構(gòu)形式布置規(guī)則和抗震性能設(shè)計(jì)技術(shù)[1-3]，實(shí)現(xiàn)全裝配式混凝土結(jié)構(gòu)體系。從首層即開(kāi)始應(yīng)用的預(yù)制裝配式施工技術(shù)，減少了首層構(gòu)件現(xiàn)澆模板的使用，縮短了首層結(jié)構(gòu)的施工工期，提高了施工速度和質(zhì)量，確保了施工的安全文明。

2.2 預(yù)制構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)

通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的梳理和歸并，構(gòu)件尺寸標(biāo)準(zhǔn)和模數(shù)協(xié)調(diào)，鋼筋尺寸、型號(hào)、間距的歸并和轉(zhuǎn)化，提高預(yù)制構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化程度，降低模具的攤銷成本，方便工廠加工生產(chǎn)和現(xiàn)場(chǎng)施工。

以1#～3#教學(xué)樓為例（圖1），預(yù)制構(gòu)件（預(yù)制柱）標(biāo)準(zhǔn)化程度較高，重復(fù)率前三的構(gòu)件比例均大于90%，單一類型構(gòu)件個(gè)數(shù)均在30個(gè)以上。

圖1 1#～3#教學(xué)樓預(yù)制柱統(tǒng)計(jì)

2.3 梁柱鋼筋大直徑、大間距、少根數(shù)設(shè)計(jì)

針對(duì)預(yù)制梁柱構(gòu)件之間連接位置的后澆節(jié)點(diǎn)鋼筋碰撞問(wèn)題，創(chuàng)新性地應(yīng)用梁柱鋼筋大直徑、大間距、少根數(shù)設(shè)計(jì)技術(shù)，保證連接鋼筋剛度，精準(zhǔn)對(duì)位，實(shí)現(xiàn)梁、柱鋼筋有效協(xié)同，提高建造效率，方便工廠生產(chǎn)制作和預(yù)留預(yù)埋安放。

通過(guò)采用鋼筋等強(qiáng)代換、鋼筋套筒連接、墩錨連接等技術(shù)措施，解決了節(jié)點(diǎn)連接位置鋼筋繁雜的問(wèn)題，有效減少了吊裝過(guò)程中構(gòu)件間預(yù)留鋼筋的碰撞沖突，避免了梁上部鋼筋彎折，減小了錨固長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)了高效裝配，加快了施工進(jìn)度。

2.4 疊合板不出筋、板縫密拼設(shè)計(jì)

針對(duì)傳統(tǒng)水平板出筋導(dǎo)致生產(chǎn)裝配效率較低的難題，創(chuàng)新采用疊合板不出筋設(shè)計(jì)方法，便于模具高效安放，提高疊合板生產(chǎn)效率；針對(duì)傳統(tǒng)疊合樓板分離式連接方式，創(chuàng)新采用板縫密拼的設(shè)計(jì)方法，規(guī)避了傳統(tǒng)連接方式下疊合板出筋和板縫預(yù)留后澆多產(chǎn)生的生產(chǎn)和裝配效率低下等問(wèn)題。避免了傳統(tǒng)現(xiàn)澆區(qū)板帶、板縫的后期支模工作，減少工序，縮短了工期，提高了現(xiàn)場(chǎng)安裝效率及準(zhǔn)確性，方便工廠進(jìn)行不出筋疊合板生產(chǎn)。

設(shè)計(jì)階段通過(guò)“標(biāo)準(zhǔn)層不變、開(kāi)間統(tǒng)一”實(shí)現(xiàn)疊合板的標(biāo)準(zhǔn)化，方便工廠生產(chǎn)與提高現(xiàn)場(chǎng)施工效率[4]。疊合板不出筋降低了開(kāi)模的難度，提高了模具重復(fù)利用率，有效降低了疊合板生產(chǎn)成本，有利于裝配整體式建筑工業(yè)化的推廣。

3 構(gòu)件深化

3.1 主梁底筋端部墩錨板設(shè)計(jì)

構(gòu)件式的拼裝建造設(shè)計(jì)，使得構(gòu)件間連接節(jié)點(diǎn)成為整個(gè)結(jié)構(gòu)的薄弱區(qū)，而后期連接區(qū)鋼筋的有效錨固連接成為結(jié)構(gòu)安全性、整體性的重要保障之一。常規(guī)的彎錨設(shè)計(jì)，導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)區(qū)鋼筋構(gòu)造更加密集，構(gòu)件吊裝施工難度大、混凝土澆筑不密實(shí)；應(yīng)用梁筋端錨板設(shè)計(jì)，有效縮短了錨固長(zhǎng)度，擴(kuò)大了操作空間，簡(jiǎn)化了施工操作流程，保證了節(jié)點(diǎn)質(zhì)量。

3.2 疊合梁底筋排布優(yōu)化設(shè)計(jì)

預(yù)制構(gòu)件拆分和深化設(shè)計(jì)階段，依據(jù)梁柱大直徑、大間距、少根數(shù)技術(shù)體系，按照“梁與柱鋼筋相互避讓、相鄰跨梁鋼筋相互避讓”的布置原則，基于建筑信息模型（BIM）進(jìn)行鋼筋碰撞檢查和規(guī)避，保證構(gòu)件加工的準(zhǔn)確性，確保構(gòu)件后期的高效安裝。

3.3 次梁端部錨固端直螺紋套筒設(shè)計(jì)

主次梁搭接部位采用“主梁預(yù)留槽口、腰筋貫通＋次梁端部錨筋后裝”的連接方式，待疊合梁板吊運(yùn)完成后，次梁端部錨固鋼筋通過(guò)預(yù)埋的直螺紋套筒與梁主筋相連，避免了疊合梁吊裝過(guò)程中主次梁節(jié)點(diǎn)鋼筋碰撞問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了疊合梁的順利吊運(yùn)安裝。

沒(méi)怎么啊，弟兄們一梭子子彈招呼過(guò)去，幾匹馬就驚了，往路兩邊踩，其中一匹踩著了地雷，斷了腿，正抽著，另外幾匹馬趕過(guò)來(lái)，把騎馬當(dāng)官的扛走了，見(jiàn)他們逃遠(yuǎn)了，我走到死馬前看看有啥好撿的，就看見(jiàn)這把刀，就順過(guò)來(lái)了。

3.4 疊合梁加密區(qū)閉口箍、非加密區(qū)開(kāi)口箍設(shè)計(jì)

針對(duì)疊合板吊裝后，梁板面穿筋困難而導(dǎo)致裝配施工效率低下的問(wèn)題，通過(guò)對(duì)箍筋的優(yōu)化處理，采用加密區(qū)閉口箍、非加密區(qū)開(kāi)口箍的設(shè)計(jì)方法[5]，兼顧構(gòu)件工廠制作和現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)澆層穿筋施工，大大降低了梁上部鋼筋現(xiàn)場(chǎng)安裝的難度，提高了施工效率。

4 施工管理標(biāo)準(zhǔn)化

4.1 裝配式建筑標(biāo)準(zhǔn)化管理流程

項(xiàng)目持續(xù)推進(jìn)的過(guò)程中，針對(duì)預(yù)制柱下口漿料封堵、套筒灌漿、PC構(gòu)件吊裝等眾多工序，調(diào)整工序安排，合理穿插作業(yè)、細(xì)致周密安排，制定標(biāo)準(zhǔn)化管理流程，裝配式標(biāo)準(zhǔn)層（1 000 m2，30根PC柱、60根疊合框梁、100塊疊合板；15道工序、7類班組）工作循環(huán)上升，工期縮短至6 d，其中裝配施工工期3 d。

4.2 梁柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)標(biāo)準(zhǔn)化施工

裝配式梁柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)施工質(zhì)量尤為重要。核心區(qū)鋼筋種類繁多，有梁柱構(gòu)件內(nèi)鋼筋、核心區(qū)加密箍筋、腰筋、梁上部鋼筋、板面筋等。現(xiàn)澆鋼筋的安裝由于操作空間狹小、順序要求嚴(yán)格，施工操作非常困難。面對(duì)施工困擾，通過(guò)細(xì)致分析，創(chuàng)新采用BIM三維交底的形式，動(dòng)畫演示每一根鋼筋的安裝順序要求，針對(duì)性地解決了疑難問(wèn)題。

可視化交底確保了交底的準(zhǔn)確性，有助于提高裝配施工質(zhì)量及裝配施工效率。

4.3 預(yù)制柱標(biāo)準(zhǔn)化灌漿施工

裝配式混凝土結(jié)構(gòu)中，豎向預(yù)制構(gòu)件間采用套筒灌漿的連接方式，因此該節(jié)點(diǎn)的施工質(zhì)量成為涉及主體結(jié)構(gòu)安全的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因灌漿質(zhì)量問(wèn)題的隱蔽性、難測(cè)性，使得灌漿施工成為裝配式結(jié)構(gòu)施工的重中之重。項(xiàng)目部充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性，采取了灌漿操作交底培訓(xùn)、過(guò)程多道工序把控、施工全過(guò)程監(jiān)督等措施，實(shí)現(xiàn)了預(yù)制柱標(biāo)準(zhǔn)化灌漿施工。

套筒灌漿作業(yè)受施工作業(yè)人員操作熟練程度的影響較大，項(xiàng)目部通過(guò)充分的技術(shù)準(zhǔn)備、嚴(yán)格的技術(shù)交底以及模擬操作培訓(xùn)，規(guī)范灌漿作業(yè)操作流程，使施工作業(yè)人員熟練掌握灌漿操作的要領(lǐng)及控制要點(diǎn)，有效地保證了施工質(zhì)量。

施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)行“灌漿令制”，現(xiàn)場(chǎng)每層預(yù)制柱灌漿施工前，采用準(zhǔn)備工作逐一銷項(xiàng)、多層審核的方式來(lái)保障灌漿前工作的完善。另外，灌漿施工全過(guò)程采用專職檢驗(yàn)人員和監(jiān)理人員現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督制，進(jìn)行全過(guò)程視頻拍攝，留存鋼筋套筒灌漿施工檢查記錄、監(jiān)理旁站記錄，以方便后期針對(duì)性地檢查灌漿質(zhì)量。

4.4 灌漿質(zhì)量檢測(cè)

5 “1＋6”標(biāo)準(zhǔn)化管理流程

當(dāng)前，裝配式施工標(biāo)準(zhǔn)化管理流程領(lǐng)域仍是空白。通過(guò)采取科學(xué)的“1＋6”管理流程，總結(jié)、回顧裝配式施工過(guò)程中的關(guān)鍵因素：“1”即為裝配式標(biāo)準(zhǔn)層施工的目標(biāo)，“6”是工作步驟、責(zé)任主體、工作任務(wù)、工作記錄、工作標(biāo)準(zhǔn)和工作方法。

在“1＋6”標(biāo)準(zhǔn)化管理流程中，前置條件包括明確整體工作內(nèi)容和工作量、主要工作目標(biāo)、相關(guān)參與部門、自然和人為的影響因素。

工作步驟包含清理、抄平、測(cè)量、預(yù)制柱吊裝、固定、灌漿、支模架搭設(shè)、疊合梁板吊裝、現(xiàn)澆區(qū)域跟進(jìn)、梁板面筋綁扎、機(jī)電預(yù)留預(yù)埋、驗(yàn)收、混凝土澆筑等全部工序。

責(zé)任主體包括現(xiàn)場(chǎng)管理人員、裝配班組、灌漿班組、傳統(tǒng)班組等全體參與者。

工作任務(wù)會(huì)對(duì)每道工序進(jìn)行詳細(xì)分解。

工作記錄包含現(xiàn)場(chǎng)管理全過(guò)程，特別是吊裝和灌漿等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，采用制式表格，規(guī)范推進(jìn)。

工作標(biāo)準(zhǔn)包含每項(xiàng)工作內(nèi)容的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)等詳細(xì)規(guī)定。

工作方法有工作依據(jù)、組織形式、方法技巧等。

通過(guò)“1＋6”，實(shí)現(xiàn)工作流程、前后邏輯清晰，責(zé)任主體、任務(wù)分工明確，工作標(biāo)準(zhǔn)、工作方法合理的標(biāo)準(zhǔn)化管理流程。

6 結(jié)語(yǔ)

裝配式建筑往往與設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工等方面聯(lián)系緊密，本著“提高施工效率、保障建造質(zhì)量”的全過(guò)程建造原則，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采用“全預(yù)制裝配體系”“梁柱鋼筋大直徑、大間距、少根數(shù)設(shè)計(jì)”“疊合板不出筋、板縫密拼技術(shù)”優(yōu)化技術(shù)，通過(guò)“預(yù)制構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化”“疊合梁加密區(qū)閉口箍、非加密區(qū)開(kāi)口箍”“主梁底筋端部墩錨板”等深化優(yōu)化措施，并執(zhí)行“梁柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)標(biāo)準(zhǔn)化施工”“預(yù)制柱標(biāo)準(zhǔn)化灌漿施工”管控，提高了裝配施工效率，簡(jiǎn)化了施工操作，并保證了節(jié)點(diǎn)施工質(zhì)量，構(gòu)建了全系統(tǒng)的過(guò)程管理體系，以保證建筑品質(zhì)的性能目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)在項(xiàng)目組織架構(gòu)、工期、成本管理方面的有效控制，保證了工程項(xiàng)目的順利進(jìn)行。