上海城建市政工程（集團(tuán)）有限公司 上海 200065

1 問題的提出及研究背景

預(yù)制混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)是預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)中的一種重要結(jié)構(gòu)型式，它是將預(yù)制混凝土柱、預(yù)制梁，以及墻體在工廠加工制作后運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)，通過預(yù)埋件、預(yù)留孔道灌漿、機(jī)械鋼套筒連接或現(xiàn)澆混凝土等方法裝配形成整體的混凝土結(jié)構(gòu)形式[1-3]。已有研究表明，墻體水平和豎向連接是影響預(yù)制混凝土剪力墻受力性能的關(guān)鍵受力部位，其性能將直接影響預(yù)制混凝土框架剪力墻整體結(jié)構(gòu)的受力性能。

鑒于此，上海城建市政工程（集團(tuán)）有限公司根據(jù)上海市政府關(guān)于大力發(fā)展預(yù)制裝配式建筑產(chǎn)業(yè)的構(gòu)想，在總結(jié)多年研究成果的基礎(chǔ)上，開發(fā)了一種適用于預(yù)制混凝土框架結(jié)構(gòu)的，安全可靠、構(gòu)造簡(jiǎn)單、施工方便的新型預(yù)制混凝土框架結(jié)構(gòu)體系方案。本文即以代表——上海閔行區(qū)浦江鎮(zhèn)瑞和新城05-02地塊為研究背景，著重從KT板（預(yù)制樓板）、疊合梁（預(yù)制梁）、疊合陽臺(tái)板（預(yù)制陽臺(tái)）、預(yù)制柱、預(yù)制墻板、預(yù)制樓梯等構(gòu)件方面介紹預(yù)制混凝土框架結(jié)構(gòu)體系的施工技術(shù)。

上海浦江鎮(zhèn)瑞和新城05-02地塊建筑面積為51 460 m2，由4 幢18 層和1 幢14 層的高層住宅組成，全部為預(yù)制裝配式住宅，采用框架結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系（圖1）。

圖1 上海浦江鎮(zhèn)瑞和新城部分建筑外觀

2 預(yù)制混凝土構(gòu)件儲(chǔ)存與吊裝

本次依托的項(xiàng)目為預(yù)制混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)，其中框架柱、樓板、框架梁、陽臺(tái)板均為預(yù)制結(jié)構(gòu)，剪力墻、樓梯為部分現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)。

2.1 預(yù)制混凝土構(gòu)件儲(chǔ)存

2.1.1 預(yù)制混凝土構(gòu)件的進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收

（a）預(yù)制混凝土構(gòu)件的進(jìn)場(chǎng)堆放完成后要進(jìn)行預(yù)制混凝土構(gòu)件的驗(yàn)收工作，驗(yàn)收內(nèi)容包括構(gòu)件的外觀、尺寸、預(yù)埋件、特殊部位處理等方面。檢查頻率為100%。

（b）運(yùn)輸車輛運(yùn)抵現(xiàn)場(chǎng)卸貨前要進(jìn)行預(yù)制混凝土構(gòu)件質(zhì)量檢查。對(duì)特殊形狀的構(gòu)件或特別要注意的構(gòu)件要放置在專用臺(tái)架上認(rèn)真進(jìn)行檢查。

（c）預(yù)制混凝土構(gòu)件驗(yàn)收時(shí)如果發(fā)現(xiàn)運(yùn)輸時(shí)產(chǎn)生影響結(jié)構(gòu)、防水和外觀的裂縫、破損、變形等狀況時(shí)，與工程監(jiān)理評(píng)估能否繼續(xù)使用這些構(gòu)件。

（d）通過目測(cè)對(duì)全部構(gòu)件進(jìn)行接收檢查時(shí)的主要檢查項(xiàng)目如下：

構(gòu)件名稱，構(gòu)件編號(hào)，生產(chǎn)日期，構(gòu)件上的預(yù)埋件位置、數(shù)量，構(gòu)件裂縫、破損、變形等情況，后期零部件，從構(gòu)件突出的鋼筋等狀況。

2.1.2 臨時(shí)堆放

構(gòu)件臨時(shí)堆放時(shí)主要防止外力造成傾倒或落下，并采取保護(hù)措施保證構(gòu)件不會(huì)發(fā)生變形。

（a）立柱堆放。立柱堆置時(shí)，高度不宜超過2 層，且高度不宜超過2.0 m。且須于兩端0.2L～0.25L（L指預(yù)制混凝土構(gòu)件長(zhǎng)度，不包括出筋長(zhǎng)度）間墊上木頭，若立柱有裝飾石材時(shí)，預(yù)制混凝土構(gòu)件與木頭連接處還需采用塑料墊塊進(jìn)行支承[4]。上層立柱起吊前仍須水平平移至地面上，方可起吊，不可直接于上層就起吊。

（b）大小梁堆放（圖2）。大小梁堆置時(shí)，高度不宜超過2 層，且高度不宜超過2.0 m，實(shí)心梁須于兩端0.2L～0.25L（L為梁的長(zhǎng)度，不包括出筋長(zhǎng)度）間墊上木頭，若為薄殼梁則須將木頭墊于實(shí)心處，不可讓薄殼端受力。

圖2 預(yù)制梁堆置

（c）KT板堆放（圖3）。KT板不可超過5 片高[5]，堆置時(shí)于兩端0.2L～0.25L（L為梁的長(zhǎng)度，不包括出筋長(zhǎng)度）間墊上木頭，且地坪必須堅(jiān)硬，板片堆置不可傾斜。預(yù)制板的堆放可以疊層堆放，但疊層數(shù)應(yīng)小于5 層。層與層之間通過枕木隔開，但枕木放置的位置要上下在一條垂直線上。其中最下層板與枕木之間須用塑膠墊片隔開，以避免地面的水漬通過枕木吸收后污染構(gòu)件表面。

圖3 KT板堆放

（d）外墻板堆放。墻板平放時(shí)不應(yīng)超過3 層，每層支點(diǎn)亦須于兩端0.2L～0.25L間，且需保持上下支點(diǎn)位于同一線上；如果施工現(xiàn)場(chǎng)空間有限，可采用鋼支架將預(yù)制外墻板立放，但須加安全塑料繩固定，放置時(shí)板材外飾面朝外，墻板擱支盡量避免與剛性支架直接接觸，可用一枕木或者軟性墊片加以隔開，避免碰壞墻板，并將墻板底部墊枕木或者軟性的墊片。

（e）樓梯或陽臺(tái)堆放。樓梯或異型構(gòu)件若須堆置2 層時(shí)，必須考慮支撐是否會(huì)不穩(wěn)，且不可堆置過高，必要時(shí)應(yīng)設(shè)計(jì)堆置工作架以保障堆置安全。

2.2 預(yù)制混凝土構(gòu)件吊裝流程

預(yù)制柱吊裝工程→預(yù)制柱節(jié)點(diǎn)采用無收縮水泥灌漿→預(yù)制墻板吊裝工程→現(xiàn)澆剪力墻柱鋼筋工程→現(xiàn)澆剪力墻柱模板工程→預(yù)制主梁吊裝工程→預(yù)制次梁吊裝工程→預(yù)制板吊裝工程→預(yù)制陽臺(tái)板吊裝工程→梁板現(xiàn)澆部分鋼筋工程→混凝土澆筑工程。最優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)層工期為9 d。

3 預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)高精度測(cè)量及連接技術(shù)

3.1 高精度GPS測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)用

高層建筑的平面控制點(diǎn)基準(zhǔn)的傳遞，一般常規(guī)采用方法有吊線錘鉛直投點(diǎn)法、經(jīng)緯儀交會(huì)投測(cè)法、激光垂準(zhǔn)儀投點(diǎn)法和精密天頂儀或天底儀投點(diǎn)法等；高程基準(zhǔn)傳遞采用的方法有吊鋼尺法、全站儀三角高程法、全站儀天頂測(cè)距法等。

GPS靜態(tài)相對(duì)定位采用載波相位觀測(cè)為基本觀測(cè)量，將GPS接收機(jī)固定架設(shè)在待測(cè)點(diǎn)位上，任意2 臺(tái)GPS接收機(jī)同步觀測(cè)同一組衛(wèi)星從而構(gòu)成基線。GPS靜態(tài)相對(duì)定位通過一定時(shí)間（≥30 min）觀測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確確定整周模糊度，采用不同載波相位觀測(cè)量的線性組合，有效地消除或者減弱衛(wèi)星的軌道誤差、衛(wèi)星鐘差、接收機(jī)鐘差以及電離層和對(duì)流層的折射誤差等，提高了定位精度[6]。這一定位方法是當(dāng)前GNSS定位中精度最高的一種方法，在精度要求較高的測(cè)量工作中，均采用這種方法，該法也被稱為經(jīng)典靜態(tài)相對(duì)定位法。為了增強(qiáng)幾何強(qiáng)度，改善定位精度，通常采用多臺(tái)GNSS接收機(jī)同步觀測(cè)，使每2 臺(tái)單獨(dú)測(cè)定的基線向量聯(lián)結(jié)成三角形向量網(wǎng)，可以檢核和控制多種誤差對(duì)觀測(cè)量的影響，從而在提高定位精度的同時(shí)，也保證了數(shù)據(jù)處理結(jié)果準(zhǔn)確性的置信度。

在超高層建筑中，常規(guī)方法需要各樓層間預(yù)留基準(zhǔn)傳遞投點(diǎn)用的通視孔，也存在不同樓層間傳遞誤差累計(jì)，而GPS定位技術(shù)作為先進(jìn)的新技術(shù)，有一定優(yōu)越性，其定位精度高、速度快，全天候，無需點(diǎn)間通視，并且誤差不積累，可同時(shí)提供平面和高程的三維坐標(biāo)信息。因此本PC項(xiàng)目采用GPS靜態(tài)相對(duì)定位法，用于高層的平面和高程基準(zhǔn)傳遞。

3.1.1 GS15測(cè)量基線精度

用徠卡Viva GS15 GNSS雙頻接收機(jī)做靜態(tài)測(cè)量時(shí)能夠達(dá)到很高的精度，標(biāo)稱精度達(dá)3 mm+0.5 ppm，則靜態(tài)測(cè)量基線的中誤差可按照GPS基線向量的弦長(zhǎng)精度公式計(jì)算：

式中：a——固定誤差，單位為mm；

b——比例誤差；

S——基線距離，單位為km。

本項(xiàng)目各點(diǎn)間平均距離在0.5 km左右，所以基線精度為：

3.1.2 實(shí)際施測(cè)情況

對(duì)本項(xiàng)目前期5 幢樓的外圍控制點(diǎn)布設(shè)如圖4所示。GPS1、GPS2、GPS3、GPS4為平面控制點(diǎn)，埋設(shè)固定觀測(cè)墩，由更高一級(jí)的控制點(diǎn)按照GPS規(guī)范的D級(jí)要求進(jìn)行觀測(cè)；BM1、BM2、BM3是高程控制點(diǎn)，采用中誤差為±3 mm/km的徠卡DNA03電子水準(zhǔn)儀按照三等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范，獲得高程值。分別作為樓層施工時(shí)的平面和高程傳遞的起算數(shù)據(jù)。

圖4 PC項(xiàng)目控制點(diǎn)分布

將上述平面控制點(diǎn)和高程控制點(diǎn)進(jìn)行一次GPS靜態(tài)聯(lián)測(cè)，保留觀測(cè)數(shù)據(jù)。在后期每次引測(cè)基準(zhǔn)數(shù)據(jù)到樓頂時(shí)，只需要將4 臺(tái)GNSS接收機(jī)分別架設(shè)在如GPS1、GPS2以及樓頂?shù)腉PSA、GPSB這4 個(gè)點(diǎn)上同步觀測(cè)一個(gè)時(shí)段，見圖5。

圖5 樓層基準(zhǔn)點(diǎn)與控制點(diǎn)聯(lián)測(cè)

將前期平面和高程控制點(diǎn)聯(lián)測(cè)GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)和本次引測(cè)GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)同時(shí)導(dǎo)入LEICA Geo Office軟件，統(tǒng)一進(jìn)行基線解算，檢核重復(fù)基線是否合格，然后進(jìn)行無約束平差計(jì)算，最后采用徠卡獨(dú)有的一步法方式進(jìn)行基準(zhǔn)投影坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。

一步法中高程和平面點(diǎn)位的轉(zhuǎn)換是分開進(jìn)行計(jì)算的，在平面點(diǎn)位轉(zhuǎn)換中，首先將WGS84地心坐標(biāo)投影到臨時(shí)的橫軸墨卡托投影，然后通過平移、旋轉(zhuǎn)和比例變換使之與計(jì)算的“真正的”投影相符合；高程轉(zhuǎn)換則采用簡(jiǎn)單的一維高程擬合。該轉(zhuǎn)換方法的已知點(diǎn)的高程誤差和平面點(diǎn)位誤差互不影響，并且高程已知點(diǎn)和平面已知的點(diǎn)可以不必是同一個(gè)點(diǎn)。

與常規(guī)測(cè)量相比，GPS測(cè)量系統(tǒng)的應(yīng)用極大地提高了建筑測(cè)量的精度，也給施工提供了方便的計(jì)算方法。

3.2 預(yù)制混凝土構(gòu)件連接技術(shù)

預(yù)制混凝土構(gòu)件的連接主要采用以下4 種：焊接連接（鋼板和鋼板的連接、鋼板和鋼筋的連接以及鋼筋和鋼筋的連接采用焊接連接）、鋼筋的機(jī)械式連接（預(yù)制柱的連接采用套筒灌漿續(xù)接）、現(xiàn)澆混凝土連接、砂漿連接（主次梁的連接采用結(jié)構(gòu)砂漿連接）。

預(yù)制柱之間的連接采用套筒續(xù)接器連接，再灌注高強(qiáng)度無收縮水泥砂漿。采用套筒續(xù)接砂漿連接的鋼筋，其屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)不應(yīng)大于500 MPa，且抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值不應(yīng)大于630 MPa。高強(qiáng)度無收縮水泥砂漿強(qiáng)度要達(dá)到80 MPa以上。

4 結(jié)語

從上海閔行區(qū)浦江鎮(zhèn)瑞和新城經(jīng)適房項(xiàng)目實(shí)施PC 結(jié)構(gòu)的效果來看，解決了預(yù)制件豎向受力體系連接、現(xiàn)場(chǎng)施工控制和檢驗(yàn)困難等問題，確保了豎向受力體系轉(zhuǎn)預(yù)制后等同現(xiàn)澆；另外通過對(duì)梁、柱、樓板、樓梯及外墻板結(jié)構(gòu)的工廠預(yù)制及現(xiàn)場(chǎng)拼裝施工，可使整個(gè)建筑的預(yù)制率達(dá)到70%以上，提高了施工效率并達(dá)到了節(jié)能環(huán)保的目的。