王娟莉 呂俊杰 馬航勃 李 濱 萬(wàn) 銳

陜西建工新型建設(shè)有限公司 陜西 西安 710077

1 工程概況

西安交通大學(xué)科技創(chuàng)新港15#樓位于陜西省西咸新區(qū)科創(chuàng)基地內(nèi)，是一座多層民用公共建筑，結(jié)構(gòu)體系為框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，地下1層，地上3層，建筑層高5.65、5.10 m不等，建筑高度15.90 m，長(zhǎng)98.80、寬19.90 m，總建筑面積8 323.76 m2。在主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，地上1～3層部分采用裝配整體式框架結(jié)構(gòu)，抗震等級(jí)二級(jí)，預(yù)制的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件有框架柱、框架梁、次梁、疊合板、樓梯。預(yù)制構(gòu)件混凝土強(qiáng)度等級(jí)除1～2層柱為C40外，其他均為C35。預(yù)制框架柱規(guī)格有700 mm×700 mm、800 mm×800 mm；預(yù)制框架梁規(guī)格有350 mm×650 mm、300 mm×650 mm、400 mm×650 mm；預(yù)制次梁規(guī)格有200 mm×550 mm等及相應(yīng)的預(yù)制疊合板、預(yù)制樓梯，共計(jì)362個(gè)，單塊構(gòu)件質(zhì)量分布在0.88～10.17 t之間。預(yù)制框架柱上下之間采用鋼筋套筒灌漿連接，預(yù)制框架柱、框架梁、疊合板節(jié)點(diǎn)之間采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土連接，預(yù)制框架梁與預(yù)制次梁節(jié)點(diǎn)之間采用牛擔(dān)板和鋼筋混凝土現(xiàn)澆連接，疊合板上部采用厚80 mm現(xiàn)澆混凝土連接成整體。

2 工程拆分設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)

2.1 預(yù)制鋼筋混凝土框架柱連接

預(yù)制框架柱上下連接是在結(jié)構(gòu)樓板面位置，高于框架柱、框架梁和樓板交接處（圖1），為的是便于施工操作和控制工程質(zhì)量。本工程預(yù)制框架柱連接采用鋼筋套筒灌漿連接形式，選用半灌漿接頭，金屬套筒固定在預(yù)制鋼筋混凝土柱豎向受力筋的根部，與下部柱的預(yù)留鋼筋正對(duì)套接，現(xiàn)場(chǎng)裝配后滿灌水泥基灌漿料結(jié)合成整體，起到承力和傳力作用[1-2]。

2.2 預(yù)制框架柱與預(yù)制框架梁連接

預(yù)制框架柱拆分設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮構(gòu)件預(yù)制偏差和便于現(xiàn)場(chǎng)框架梁施工裝配等因素，預(yù)制高度低于同層框架梁底標(biāo)高10 mm。框架柱與梁節(jié)點(diǎn)要進(jìn)行鋼筋配筋優(yōu)化，框架柱的縱向預(yù)留鋼筋要盡可能少，可以進(jìn)行等截面“以粗代細(xì)”，縱向受力鋼筋的位置為不均勻排布，為框架梁底筋下落留足空隙。在構(gòu)件拆分設(shè)計(jì)時(shí)，框架梁外露預(yù)留底部鋼筋位置要重新排列，要與預(yù)制柱縱向鋼筋留置空隙相匹配，必要時(shí)采取并列2排筋的形式?？v向框架梁與橫向框架梁底部外露預(yù)留鋼筋在位置和標(biāo)高上也要進(jìn)行相互錯(cuò)位處理（圖2），確保拆分設(shè)計(jì)的預(yù)制梁構(gòu)件在裝配時(shí)位置正確，能下落到位。

圖1 預(yù)制框架柱上下連接

圖2 預(yù)制框架梁與柱連接

2.3 預(yù)制框架梁與預(yù)制次梁連接

預(yù)制框架梁與預(yù)制次梁采用牛擔(dān)板連接形式（圖3）。在預(yù)制框架梁時(shí)，在與次梁交接位置處留出卡槽，上大下小，呈楔形。預(yù)制次梁時(shí)受力鋼筋收頭，連接預(yù)埋預(yù)留鋼板。預(yù)制框架梁、預(yù)制次梁的外露箍筋采取封閉箍形式，在預(yù)制構(gòu)件吊運(yùn)裝配到位后，再現(xiàn)場(chǎng)穿插梁上部縱向受力鋼筋與預(yù)留箍筋、板筋綁扎，澆筑混凝土形成整體。

圖3 預(yù)制框架梁與次梁連接

2.4 預(yù)制梁與預(yù)制疊合板連接

預(yù)制疊合板采用單向疊合板，下部預(yù)制板厚60 mm，上部現(xiàn)澆混凝土厚80 mm，預(yù)制板和頂部現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)澆混凝土共同形成受力整體。預(yù)制疊合板與預(yù)制梁之間采用密縫連接形式，即預(yù)制板要伸進(jìn)梁構(gòu)件側(cè)邊沿5～10 mm，預(yù)留鋼筋伸進(jìn)現(xiàn)澆混凝土部位形成錨固。預(yù)制疊合板之間采用分離式連接形式，即預(yù)制板構(gòu)件相互之間留有5～10 mm通透縫隙，頂部澆筑混凝土后形成密封整體（圖4）。

圖4 預(yù)制疊合板分離式連接

2.5 預(yù)制樓梯與結(jié)構(gòu)連接

預(yù)制樓梯是一次性成品構(gòu)件，不再做二次粉刷。預(yù)制樓梯與框架結(jié)構(gòu)的連接采用鉚接方法。在預(yù)制樓梯端部預(yù)留有φ50 mm孔洞，在建筑物現(xiàn)澆樓梯梁處有預(yù)留錨固鋼筋（圖5），樓梯梁現(xiàn)澆混凝土達(dá)到一定的強(qiáng)度后，吊運(yùn)預(yù)制樓梯裝配對(duì)孔就位，再灌漿密實(shí)孔洞。

圖5 預(yù)制樓梯與框架結(jié)構(gòu)連接

3 工程裝配施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 組織管理

15#樓是西安交大科技創(chuàng)新港的重要配套設(shè)施工程，由陜西建工集團(tuán)有限公司總承包，現(xiàn)場(chǎng)成立了項(xiàng)目總指揮部，下屬分設(shè)土建施工項(xiàng)目部、裝配式構(gòu)件設(shè)計(jì)項(xiàng)目部、裝配式構(gòu)件預(yù)制運(yùn)輸項(xiàng)目部、裝配式構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)裝配項(xiàng)目部、水電安裝施工項(xiàng)目部等。在項(xiàng)目建造方面充分發(fā)揮大集團(tuán)資源的優(yōu)勢(shì)，參與建造的都隸屬陜建集團(tuán)，是集勘察、設(shè)計(jì)、預(yù)制、運(yùn)輸、裝配施工于一體的大團(tuán)隊(duì)協(xié)作，為裝配式建造施工的順利完成提供了有力保障。

3.2 工序安排

1）區(qū)段吊運(yùn)安裝順序：沿建筑物縱向，從中間向兩端部逐層逐部位吊運(yùn)、裝配，而后進(jìn)行連接部位混凝土澆筑。

2）每個(gè)樓層預(yù)制構(gòu)件吊運(yùn)安裝順序：預(yù)留鋼筋復(fù)核→預(yù)制框架柱吊裝→內(nèi)支撐搭設(shè)→預(yù)制框架梁吊裝→預(yù)制次梁吊裝→預(yù)制疊合板吊裝→現(xiàn)澆部位鋼筋綁扎→接槎模板支設(shè)加固→水電安裝布設(shè)預(yù)埋→質(zhì)量檢查驗(yàn)收→樓層混凝土澆筑→預(yù)制樓梯吊運(yùn)安裝。

3）主要預(yù)制構(gòu)件柱吊運(yùn)安裝流程：預(yù)留鋼筋復(fù)核→彈放控制線→標(biāo)高測(cè)定→放置鋼墊塊→構(gòu)件吊裝就位→構(gòu)件安裝校正→連接縫堵塞→灌漿處理。

4）其他預(yù)制構(gòu)件吊運(yùn)安裝流程：支撐搭設(shè)→標(biāo)高測(cè)定→投放控制線→構(gòu)件吊裝就位→構(gòu)件安裝校正→連接處鋼筋綁扎→連接處模板支設(shè)→水電安裝配合→質(zhì)量檢查驗(yàn)收→混凝土澆筑。

3.3 技術(shù)控制

3.3.1 BIM技術(shù)應(yīng)用

裝配式建筑施工雖然跟普通建筑施工類同，但是在工程質(zhì)量和操作精細(xì)化、協(xié)同作業(yè)等方面有更高的要求，因此采用BIM技術(shù)進(jìn)行了建筑模型創(chuàng)建工作。對(duì)預(yù)制鋼筋混凝土構(gòu)件創(chuàng)建了族庫(kù)（圖6、圖7），也對(duì)梁柱復(fù)雜的節(jié)點(diǎn)連接部位創(chuàng)建了詳細(xì)的模型（圖8），搭建裝配了建筑物主體結(jié)構(gòu)模型（圖9），實(shí)現(xiàn)了施工可視化交底、施工方案的前期模擬等虛擬化操作，為適應(yīng)新型裝配式建筑施工、提高工作效率、保證工程質(zhì)量提供了助推力[3-5]。

圖6 柱構(gòu)件模型

圖7 梁構(gòu)件模型

3.3.2 套板定位鋼筋

圖8 梁柱節(jié)點(diǎn)模型

圖9 15#樓主體結(jié)構(gòu)模型

預(yù)制裝配式框架結(jié)構(gòu)柱豎向鋼筋采用套筒灌漿連接。預(yù)制的鋼筋混凝土柱底端預(yù)留有套筒孔，為不均勻分布，在預(yù)制工廠可以通過(guò)模板側(cè)向固定定位來(lái)制作完成。在施工現(xiàn)場(chǎng)，首次連接框架柱的結(jié)構(gòu)面層預(yù)留有鋼筋，四面分布要和預(yù)留套筒孔大小、位置、數(shù)量一致，預(yù)留鋼筋位置準(zhǔn)確與否不僅關(guān)系到裝配施工的質(zhì)量，而且影響到安裝拼接工效，為此采用了厚4 mm的套板來(lái)定位預(yù)留鋼筋（圖10）。在后面的結(jié)構(gòu)板面澆筑混凝土?xí)r，也采用此套板來(lái)控制預(yù)留鋼筋定位。

圖10 套板定位鋼筋示意

3.3.3 構(gòu)件墊鐵標(biāo)高

預(yù)制的鋼筋混凝土框架柱與結(jié)構(gòu)層連接處一般都留有20 mm左右的空隙，以此來(lái)消除構(gòu)件預(yù)制偏差和保證灌漿連通連接。采用厚1 mm、直徑40 mm墊鐵，分別放置在預(yù)制柱下4個(gè)角，用水準(zhǔn)儀找平，以協(xié)助調(diào)整預(yù)制柱的平整度、垂直度和標(biāo)高（圖11）。

圖11 構(gòu)件墊鐵標(biāo)高示意

3.3.4 構(gòu)件的支撐件

鋼筋混凝土框架預(yù)制柱在現(xiàn)場(chǎng)裝配就位后，采用φ80 mm的鋼管分別從相互垂直的2個(gè)方向進(jìn)行斜支撐，斜支撐帶有可調(diào)節(jié)螺桿和固定件，斜支撐角度控制在45°～60°，轉(zhuǎn)動(dòng)可調(diào)節(jié)螺桿可以微調(diào)預(yù)制框架柱的垂直度（圖12）。

圖12 構(gòu)件斜支撐示意

由于工程層高超過(guò)5 m，在現(xiàn)場(chǎng)鋼筋混凝土預(yù)制梁、疊合板裝配時(shí)采用了插扣整體式支撐架，豎向和水平間距1 800 mm。預(yù)制梁底支撐體系采用“U”形可調(diào)頂托＋“I”鋁合金龍骨＋“L”形定位卡體系，將支撐體系頂部鋁合金龍骨頂面標(biāo)高調(diào)至預(yù)制梁底面標(biāo)高位置。預(yù)制疊合板底支撐體系采用“U”形可調(diào)頂托＋“I”鋁合金龍骨體系，根據(jù)放出的樓板標(biāo)高線，將支撐體系頂部鋁合金龍骨頂面標(biāo)高調(diào)至預(yù)制疊合板底面標(biāo)高位置（圖13）。

圖13 插扣整體式支撐架示意

3.3.5 套筒灌漿

在預(yù)制框架柱吊裝完成固定后，采用專用封邊料對(duì)構(gòu)件接槎處進(jìn)行封邊處理，保證封堵嚴(yán)密、牢固可靠。封邊料凝固后，按照套筒配套的灌漿料產(chǎn)品說(shuō)明書要求計(jì)量灌漿料和水的用量，攪拌均勻并進(jìn)行流動(dòng)度檢測(cè)，滿足要求后方可灌漿；采用壓力灌漿機(jī)從下部灌漿孔進(jìn)行灌漿，當(dāng)灌漿料從其余套筒出漿孔流出時(shí)，持壓30 s后再用配套橡膠塞封堵；每次灌漿時(shí)間必須控制在30 min以內(nèi)，要準(zhǔn)確計(jì)量控制，隨拌和隨灌漿。灌漿后24 h內(nèi)不得對(duì)構(gòu)件造成任何振動(dòng)或沖擊等影響，在樓面混凝土澆筑后方可安排拆除臨時(shí)斜支撐再周轉(zhuǎn)使用。

3.4 質(zhì)量驗(yàn)收

在整個(gè)預(yù)制構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)裝配過(guò)程中，質(zhì)量員要隨時(shí)跟班檢查，每完成一道工序檢查一次，符合要求才可進(jìn)行下一道工序，尤其是構(gòu)件裝配偏差控制和灌漿質(zhì)量控制。構(gòu)件裝配嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)程進(jìn)行偏差控制，切忌偏差累積超標(biāo)。灌漿過(guò)程中要全程錄像，并制作灌漿料抗壓強(qiáng)度試塊。同種直徑鋼筋每工作班留置抗壓試件不得少于1組（每組3個(gè)試塊），每樓層取樣不得少于3次，試件規(guī)格尺寸采用40 mm×40 mm×160 mm的棱柱體，抗壓強(qiáng)度檢驗(yàn)應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定，滿足設(shè)計(jì)要求[6]。

4 結(jié)語(yǔ)

1）本工程是預(yù)制裝配式框架結(jié)構(gòu)在本公司的首次應(yīng)用，對(duì)預(yù)制鋼筋混凝土裝配式建筑設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、物流運(yùn)輸、現(xiàn)場(chǎng)裝配等方面進(jìn)行了全面的實(shí)踐，工程效果表明實(shí)踐是成功的。

2）本工程從設(shè)計(jì)優(yōu)化、預(yù)制生產(chǎn)、運(yùn)輸安裝、灌漿固定等方面進(jìn)行了組織管理和技術(shù)質(zhì)量預(yù)控，均達(dá)到了工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。還對(duì)裝配式建筑作業(yè)工人進(jìn)行了技術(shù)培訓(xùn)和優(yōu)化組合，成效顯著。

3）本工程預(yù)制裝配式建筑施工技術(shù)研究及應(yīng)用可為預(yù)制鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)裝配式建筑提供思路和方法，在今后類似工程中可以被借鑒并進(jìn)一步推廣使用。