裝配整體式混凝土框架結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

謝天圣，左美超，張 浩，于風(fēng)奎，張振鵬，張英偉

(中建一局集團(tuán)第三建筑有限公司，北京 100161)

1 工程概況

北京西鐵營(yíng)還建項(xiàng)目位于南二、三環(huán)之間，628地塊1號(hào)還建辦公樓等8項(xiàng)總建筑面積39 252.52m2， 其中1號(hào)還建辦公樓地上10層，地下3層；2號(hào)社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心地上9層，地下3層，采用裝配整體式混凝土框架結(jié)構(gòu)，主要預(yù)制構(gòu)件為預(yù)制柱、預(yù)制疊合梁、鋼次梁、預(yù)制疊合板、預(yù)制樓梯。

2 施工難點(diǎn)

1)本項(xiàng)目為北京市首個(gè)實(shí)際應(yīng)用裝配式框架結(jié)構(gòu)的工程，構(gòu)件種類多，無(wú)法根據(jù)實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行二次深化設(shè)計(jì)，深化難度大。

2)工程場(chǎng)地狹小、地下室輪廓線距用地紅線較近，預(yù)制構(gòu)件堆放場(chǎng)地有限，預(yù)制構(gòu)件的堆放形式、進(jìn)場(chǎng)安排是本工程的難點(diǎn)。

3)從轉(zhuǎn)換層開始，每層預(yù)制柱均有豎向預(yù)留鋼筋，鋼筋直徑大、數(shù)量多，預(yù)留鋼筋的校正、預(yù)制柱定位安裝臨時(shí)固定難度大。

4)裝配整體式框架結(jié)構(gòu)體系層高超過4m，裝配式剪力墻中的獨(dú)立鋼支撐無(wú)法使用，疊合板、疊合梁、鋼次梁安裝時(shí)支撐困難。

5)裝配整體式框架結(jié)構(gòu)體系中不同預(yù)制構(gòu)件通過相應(yīng)節(jié)點(diǎn)與現(xiàn)澆混凝土連接為整體，梁柱核心區(qū)模板、預(yù)制疊合板模板支設(shè)固定難。

3 解決措施

本項(xiàng)目從BIM建模后的構(gòu)件深化及二次深化、裝配式框架施工策劃等方面解決施工難點(diǎn)，組織設(shè)計(jì)技術(shù)攻關(guān)，經(jīng)過精心策劃、研究、工程實(shí)踐，取得了良好的施工效果。

1)裝配整體式框架結(jié)構(gòu)二次深化設(shè)計(jì)

預(yù)制梁柱現(xiàn)澆核心節(jié)點(diǎn)鋼筋排布復(fù)雜，需提前進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，考慮預(yù)制梁與預(yù)制柱、預(yù)制梁與梁的位置關(guān)系，提前進(jìn)行碰撞分析，保證現(xiàn)場(chǎng)能夠施工。

2)預(yù)制構(gòu)件進(jìn)場(chǎng)堆放

現(xiàn)場(chǎng)施工前，提前排布構(gòu)件堆場(chǎng)，根據(jù)施工時(shí)間、施工順序，排布每層不同類型構(gòu)件進(jìn)場(chǎng)計(jì)劃，同時(shí)通過BIM技術(shù)實(shí)施信息化管理。

3)預(yù)制柱定位安裝

預(yù)制柱鋼筋直徑較大，偏位的鋼筋基本無(wú)法調(diào)整，需在每層結(jié)構(gòu)施工時(shí)，保證下層柱鋼筋的位置準(zhǔn)確，以免上層預(yù)制柱無(wú)法安裝。傳統(tǒng)定位鋼板容易出現(xiàn)整體偏位的情況，增加鋼套筒能有效控制鋼筋的水平位置和垂直度，以保證上層預(yù)制柱順利安裝。

4)疊合板、疊合梁、鋼次梁安裝支撐

裝配式框架結(jié)構(gòu)層高較高，一般裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)中常用的獨(dú)立鋼支撐并不適用，為方便現(xiàn)場(chǎng)施工，采用常見輪扣架和扣件架作為裝配整體式框架結(jié)構(gòu)水平構(gòu)件的支撐。

5)模板支設(shè)

梁柱核心區(qū)采用定型模板，降低模板支設(shè)難度，縮短施工時(shí)間。預(yù)制疊合板拼縫處采用傳統(tǒng)多層板，同時(shí)采用獨(dú)立支撐。

4 施工工藝

4.1 二次深化設(shè)計(jì)

1)優(yōu)化預(yù)制構(gòu)件鋼筋排布

由于梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)域鋼筋眾多，預(yù)制梁的水平分布筋在節(jié)點(diǎn)區(qū)域容易發(fā)生碰撞，影響吊裝施工。為降低施工難度，通過BIM模型對(duì)梁水平鋼筋位置排布進(jìn)行優(yōu)化，一字相交梁下鐵水平位置錯(cuò)開布置；L形相交梁次梁底比主梁底高，下鐵豎向錯(cuò)開布置；十字相交梁下鐵水平、豎向錯(cuò)開布置(見圖1)。

圖1 梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)域鋼筋排布

2)優(yōu)化預(yù)制梁、柱核心區(qū)連接節(jié)點(diǎn)

對(duì)于裝配式框架結(jié)構(gòu)，預(yù)制梁、柱連接的現(xiàn)澆核心區(qū)內(nèi)節(jié)點(diǎn)復(fù)雜，通過建模預(yù)拼裝，發(fā)現(xiàn)預(yù)制梁腰筋影響現(xiàn)澆核心區(qū)內(nèi)柱箍筋安裝。根據(jù)設(shè)計(jì)意見，可取消腰筋錨入支座部分，或者改為在預(yù)制梁端預(yù)埋直螺紋套筒，柱箍筋安裝后再連接梁腰筋(見圖2)。

圖2 梁腰筋采用直螺紋套筒連接

3)鋼次梁埋件深化

鋼次梁與預(yù)制梁連接，采用預(yù)制梁安裝完成后，鋼次梁與預(yù)埋鋼板焊接的方式。

鋼次梁與現(xiàn)澆梁連接，采用在現(xiàn)澆梁上預(yù)埋帶耳板的鋼板，鋼次梁與埋板螺栓連接的方式。

4)其他深化設(shè)計(jì)

20世紀(jì)初以來，中國(guó)學(xué)者翻譯的外國(guó)人名多有漢化的傾向，如李德、康德、孔德、王爾德、“白瑞德”“高老頭”之類，若不知語(yǔ)境，則幾乎混同中國(guó)人名（當(dāng)然像賽珍珠、南懷仁、費(fèi)正清、彭定康等外國(guó)人自取的中文名字除外）。對(duì)此，魯迅先生批評(píng)到：“以擺脫傳統(tǒng)思想的束縛而來介紹世界文學(xué)的文人，卻偏喜歡使外國(guó)人姓中國(guó)姓……我真萬(wàn)料不到一本《百家姓》，到現(xiàn)在還有這般偉力。”[8]

構(gòu)件生產(chǎn)順序、構(gòu)件裝車順序與現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)件安裝順序相對(duì)應(yīng)，根據(jù)塔式起重機(jī)定位、疊合梁鋼筋排布，以由遠(yuǎn)及近的原則確定構(gòu)件吊裝順序(見圖3)。

圖3 預(yù)制構(gòu)件吊裝順序

4.2 預(yù)制構(gòu)件進(jìn)場(chǎng)堆放

1)預(yù)制構(gòu)件進(jìn)場(chǎng)

裝配式結(jié)構(gòu)施工時(shí)，預(yù)制構(gòu)件需提前進(jìn)場(chǎng)堆放。每層不同類型預(yù)制構(gòu)件進(jìn)場(chǎng)時(shí)間間隔不超過各工序施工時(shí)間。構(gòu)件進(jìn)場(chǎng)時(shí)間嚴(yán)格按照每層分類型精確排布。

構(gòu)件狀態(tài)直接影響現(xiàn)場(chǎng)施工，采用EBIM平臺(tái)對(duì)預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行全過程動(dòng)態(tài)跟蹤管理，有效保障裝配式結(jié)構(gòu)施工進(jìn)度和質(zhì)量。

2)預(yù)制構(gòu)件堆放

預(yù)制構(gòu)件進(jìn)場(chǎng)前，根據(jù)預(yù)制構(gòu)件的堆放形式，每層預(yù)制構(gòu)件需要占用的堆場(chǎng)面積，通過BIM模型進(jìn)行構(gòu)件預(yù)排布，確定不同預(yù)制構(gòu)件的堆放位置。

預(yù)制疊合梁、預(yù)制柱采用平放的方式堆放，堆放場(chǎng)地應(yīng)平整夯實(shí)，最下層墊木(100mm×100mm木方)通長(zhǎng)設(shè)置。

4.3 預(yù)制柱定位安裝

根據(jù)控制軸線依次放出建筑物的所有軸線、預(yù)制構(gòu)件兩側(cè)邊線和端線、節(jié)點(diǎn)線以及模板控制線，測(cè)出構(gòu)件安裝位置標(biāo)高，每塊預(yù)制柱下設(shè)4個(gè)鋼墊片控制標(biāo)高，鋼墊片位置混凝土面不鑿毛，且鋼墊片需避開鋼筋位置(見圖4)。

圖4 預(yù)制柱定位線、墊片示意

4.3.2新型定位鋼板定位校正

轉(zhuǎn)換層及以上每層預(yù)制柱采用新型定位鋼板對(duì)預(yù)留插筋進(jìn)行定位，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙上插筋位置在鋼板開設(shè)定位通孔(定位孔直徑為鋼筋直徑+2mm)，定位通孔上下均滿焊套筒(套筒直徑為鋼筋直徑+4mm)，套筒長(zhǎng)7cm，澆筑混凝土前放置定位鋼板，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到1.2MPa拆除(見圖5)。

圖5 定位鋼板加工

4.3.3預(yù)制柱吊裝、固定及灌漿施工

1)取標(biāo)準(zhǔn)段單元構(gòu)件數(shù)量進(jìn)行吊次計(jì)算，綜合構(gòu)件吊裝時(shí)間，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)段單元構(gòu)件吊裝時(shí)間進(jìn)行分析，得出標(biāo)準(zhǔn)段施工工期。

2)預(yù)制構(gòu)件吊裝施工前根據(jù)構(gòu)件形狀、尺寸及質(zhì)量選擇適宜的吊具，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求對(duì)吊具進(jìn)行承載力驗(yàn)算。

3)預(yù)制構(gòu)件吊裝前應(yīng)保證吊鉤位置、吊具及構(gòu)件重心在豎直方向重合，且各起吊點(diǎn)應(yīng)受力均勻。

4)預(yù)制柱采取D型卸扣+鋼絲繩的形式進(jìn)行吊裝，吊裝原則為慢起、穩(wěn)升、緩放。起吊升至距地面50cm時(shí)略做停頓3～5s，檢查吊掛是否牢固，吊至作業(yè)面50cm高時(shí)略做停頓，確保安全后調(diào)整就位，增加2條吊裝帶，保障吊裝安全。在構(gòu)件安裝過程中，對(duì)構(gòu)件平整度和垂直度進(jìn)行100%實(shí)測(cè)實(shí)量，通過可調(diào)節(jié)斜支撐控制預(yù)制柱垂直度和定位，實(shí)測(cè)合格后再松鉤，進(jìn)行下個(gè)構(gòu)件吊裝(見圖6)。

圖6 預(yù)制柱吊裝

5)采用可調(diào)節(jié)斜支撐將預(yù)制柱進(jìn)行兩面固定，支撐點(diǎn)距離板底的距離不宜小于構(gòu)件高度的2/3，且不應(yīng)小于構(gòu)件高度的1/2,斜支撐應(yīng)與構(gòu)件可靠連接(見圖7)。

圖7 預(yù)制柱斜支撐固定

6)預(yù)制柱吊裝就位后，按要求進(jìn)行灌漿。

4.4 疊合板、疊合梁、鋼次梁安裝支撐

4.4.1疊合梁、鋼次梁支撐

梁底采用扣件式鋼管支撐架加可調(diào)U形托作模板支撐體系，支撐架縱橫間距1 200mm，步距1 200mm， 龍骨為φ48.3×3.6雙鋼管(見圖8)。

圖8 疊合梁(鋼次梁)支撐體系

4.4.2疊合板支撐

疊合板底采用輪扣式鋼管支撐架加可調(diào)U形托作模板支撐體系，支撐架縱橫間距1 200mm，步距1 200mm，40mm×40mm雙方鋼管作為龍骨，垂直于桁架筋方向布置，龍骨間距同立桿間距(見圖9)。

圖9 疊合板支撐體系

4.4.3疊合板拼縫處支撐

模板采用15mm厚覆膜多層板，多層板寬度為板縫寬度+100mm,多層板下部40mm×40mm雙方鋼管作龍骨，板縫下立桿縱距1 200mm，步距1 200mm，縱向需用橫桿相連形成整體(見圖10)。

圖10 疊合板拼縫處支撐

4.4.4疊合梁、鋼次梁、疊合板吊裝

1)預(yù)制柱吊裝→疊合梁吊裝→梁柱核心區(qū)下部箍筋安裝→梁腰筋安裝→疊合梁及疊合板上鐵鋼筋安裝→梁柱核心區(qū)上部箍筋安裝。

2)根據(jù)構(gòu)件深化圖中疊合梁吊裝次序進(jìn)行吊裝，疊合梁、鋼次梁、疊合板采取D型卸扣+鋼絲繩的形式連接，采取先主梁后次梁，先低后高(梁底標(biāo)高)的原則。起吊升至距地面50cm時(shí)略做停頓3～5s，檢查吊掛是否牢固，吊至做業(yè)面50cm高時(shí)略作停頓，確保安全后調(diào)整就位，增加2條吊裝帶，保障吊裝安全(見圖11)。

圖11 疊合梁、鋼次梁吊裝

4.4.5疊合梁、鋼次梁、疊合板、現(xiàn)澆梁連接

1)預(yù)制疊合梁與鋼次梁連接

預(yù)制疊合梁加工生產(chǎn)時(shí)預(yù)埋鋼次梁連接埋件，待預(yù)制疊合梁安裝完成后，在埋件上焊接耳板，然后通過高強(qiáng)螺栓安裝鋼次梁(見圖12)。

圖12 疊合梁及鋼次梁預(yù)埋節(jié)點(diǎn)

2)鋼次梁與現(xiàn)澆梁連接

鋼次梁的連接預(yù)埋件，在工廠加工生產(chǎn)時(shí)將耳板焊接好，并在工廠做探傷試驗(yàn)，合格后進(jìn)場(chǎng)安裝，在現(xiàn)澆梁施工時(shí)進(jìn)行預(yù)埋，待混凝土達(dá)到強(qiáng)度后用高強(qiáng)螺栓安裝鋼次梁(見圖13)。

圖13 鋼次梁與現(xiàn)澆梁連接節(jié)點(diǎn)

3)鋼次梁與預(yù)制疊合板連接

預(yù)制疊合板安裝時(shí)板端伸入鋼次梁上表面10mm，鋼次梁兩側(cè)的預(yù)制疊合板之間為現(xiàn)澆板帶，鋼次梁的栓釘、疊合板甩筋錨入現(xiàn)澆板帶內(nèi)，通過現(xiàn)澆板帶連接為整體(見圖14)。

圖14 鋼次梁與預(yù)制疊合板連接節(jié)點(diǎn)

4)預(yù)制疊合梁與現(xiàn)澆次梁連接

預(yù)制疊合梁加工生產(chǎn)時(shí)，在相應(yīng)側(cè)預(yù)埋連接套筒、預(yù)留粗糙面、鍵槽。現(xiàn)澆次梁施工時(shí)，通過預(yù)埋連接套筒安裝次梁鋼筋，通過預(yù)留粗糙面、鍵槽增加現(xiàn)澆混凝土次梁與預(yù)制疊合梁連接力(見圖15)。

圖15 預(yù)制疊合梁與現(xiàn)澆次梁連接節(jié)點(diǎn)

4.5 模板支設(shè)

通過BIM建模，在結(jié)構(gòu)模型上測(cè)量出梁柱核心區(qū)現(xiàn)澆混凝土尺寸，計(jì)算出模板尺寸。根據(jù)模型中模板的尺寸形狀，用15mm厚覆膜多層板制作定型柱接頭模板，40mm×80mm木方作次龍骨，φ48.3mm×3.6mm雙鋼管作主龍骨，通過扣件將主龍骨與梁底支撐體系連接為整體，在定型柱接頭模板上相應(yīng)位置預(yù)留對(duì)拉螺栓孔，每側(cè)設(shè)置2道對(duì)拉螺栓，固定在鋼管背楞上，對(duì)模板進(jìn)行加固(見圖16)。

圖16 梁柱核心區(qū)模板安裝示意

5 結(jié)語(yǔ)

本項(xiàng)目裝配整體式混凝土框架結(jié)構(gòu)施工技術(shù)在北京市為首次實(shí)踐，適用于混凝土框架結(jié)構(gòu)施工，能夠有效保證施工安全、質(zhì)量和工期，取得較好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，對(duì)推動(dòng)裝配整體式混凝土框架結(jié)構(gòu)工程的施工起到示范引領(lǐng)作用。