曾 盛 郭天祥

(廈門上城建筑設(shè)計有限公司 福建廈門 361012)

0 引言

閩建〔2015〕6號《福建省工業(yè)化建筑認(rèn)定管理(試行)辦法》[6]要求福建省內(nèi)無特殊要求的縣、市預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的單體建筑預(yù)制率應(yīng)不低于15%。根據(jù)福建地區(qū)項目經(jīng)驗，高層剪力墻住宅裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的預(yù)制構(gòu)件采用預(yù)制疊合板、預(yù)制樓梯、預(yù)制疊合梁等水平構(gòu)件即可滿足預(yù)制率15.0%的要求。2016年2月6日，國務(wù)院發(fā)布的《中共中央國務(wù)院關(guān)于進一步加強城市規(guī)劃建設(shè)管理工作的若干意見》和國辦發(fā)〔2016〕71號文件《關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見》均指出要大力推廣裝配式建筑。對我國建筑工業(yè)化水平提出要求，提高預(yù)制率成為我國建筑業(yè)發(fā)展必然趨勢。但是，當(dāng)預(yù)制率達(dá)到20.0%以上時，僅采用水平構(gòu)件已無法滿足新時代建筑預(yù)制率要求。

基于此，本文就上海某高預(yù)制率高層住宅項目裝配式拆分、深化設(shè)計以及若干施工技術(shù)要點進行介紹，以期為同類高預(yù)制率項目提供參考。

1 工程概況

根據(jù)滬府辦〔2013〕52號文、滬建管聯(lián)〔2014〕901號等政策及土地出讓合同要求，該項目要求實施裝配式建筑，地上計容面積不小于50%實施裝配式建筑(其中住宅100%實施)；單體預(yù)制率不小于30%；住宅采用預(yù)制外墻面積占總外墻面積不小于50% (商業(yè)及辦公建筑方案采用幕墻體系時，商業(yè)與辦公樓可不滿足外墻面積比要求)，如表1所示。

表1 項目裝配式建造預(yù)制率及預(yù)制外墻面積比情況

該項目地上計容建筑面積80 710m2，選定6#～7#樓、Al#～A8#樓、3#樓、1#～2#樓連接體實施預(yù)制裝配式建筑(圖1)，滿足土地出讓合同中實施裝配式建筑的面積比例要求。

圖1 上海某項目采用裝配式建造情況

本文以6#～7#樓高層住宅裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計為例，對其設(shè)計進行簡要介紹。

2 裝配式結(jié)構(gòu)拆分設(shè)計

6#～7#樓共24層，建筑高度75.75m,其裝配式住宅設(shè)計采用建筑標(biāo)準(zhǔn)化、系列化設(shè)計方法，采用少規(guī)格、多組合的原則，做到基本單元、連接構(gòu)造、構(gòu)件、配件及設(shè)備管線通用化。嚴(yán)格按照建筑模數(shù)制進行設(shè)計，為工業(yè)化住宅部品構(gòu)件尺寸協(xié)調(diào)、互換通用創(chuàng)造條件，便于工廠化統(tǒng)一加工[2][7]。

剪力墻結(jié)構(gòu)底部加強區(qū)為剪力墻的塑性鉸發(fā)展區(qū)域且底部剪力墻墻厚較厚不便于標(biāo)準(zhǔn)化，該項目預(yù)制剪力墻設(shè)置于墻厚一致的8～24層?？紤]屋面板防水要求及抵抗溫度應(yīng)力的不利影響，加強建筑物頂部的約束能力，提高其抗風(fēng)、抗震能力，屋面板采用現(xiàn)澆梁板結(jié)構(gòu)。

6#～7#樓采用的預(yù)制構(gòu)件為預(yù)制外墻板(PCQ)、預(yù)制剪力墻(PCJQ)、預(yù)制樓梯(PCLT)、預(yù)制陽臺(PCYT)、預(yù)制疊合板(PCB)，外墻保溫采用外保溫，預(yù)制構(gòu)件的分布情況如表2所示。預(yù)制率為35.20%,預(yù)制外墻面積比為54.6%，滿足滬府辦〔2013〕52號文、滬建管聯(lián)〔2014〕901號等相關(guān)要求。拆分方案如圖2所示。

表2 6#～7#樓各層預(yù)制構(gòu)件分布表

圖2 6#～7#樓預(yù)制構(gòu)件平面布置圖

3 預(yù)制外墻板深化設(shè)計

預(yù)制外墻板采用嵌入式設(shè)計，結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)采用弱連接，減少窗下墻及窗間墻對主體結(jié)構(gòu)剛度的影響。豎向墻板底部采用限位鋼筋與螺紋盲孔灌漿連接，豎向墻板底部無鋼筋處采用預(yù)埋波紋管灌漿連接；豎向墻板頂部疊合梁與墻板整體預(yù)制；墻板水平向采用內(nèi)埋式螺母+拉結(jié)筋與主體連接，并于梁下墻板側(cè)面居中位置預(yù)留凹槽，內(nèi)塞泡沫板，減少其對主體結(jié)構(gòu)的影響。墻板頂部與疊合梁整體預(yù)制、墻板側(cè)面采用拉結(jié)筋與主體連接共同承受墻體水平荷載，防止填充墻脫離主體，如圖3～圖5所示。

圖3 預(yù)制外墻板構(gòu)件詳圖

(a)豎向無鋼筋處 (b)豎向設(shè)置限位鋼筋處圖4 非受力預(yù)制墻板豎向連接節(jié)點

4 預(yù)制剪力墻深化設(shè)計

預(yù)制剪力墻，選取剪力墻墻身作為預(yù)制構(gòu)件，邊緣構(gòu)件采用現(xiàn)澆。構(gòu)件形狀簡單，出筋較少，便于工廠加工制作、現(xiàn)場安裝。預(yù)制剪力墻豎向采用灌漿套筒連接，水平向與邊緣構(gòu)件整體澆筑(圖8)。預(yù)制剪力墻豎向接縫，壓力通過灌漿料直接傳遞，拉力由連接筋傳遞，剪力由結(jié)合面的粘結(jié)強度、粗糙面、鋼筋抗剪作用共同承擔(dān)。

豎向連接時，灌漿套筒設(shè)置于預(yù)制剪力墻的底部，灌漿套筒上設(shè)置伸至預(yù)制剪力墻表面的注漿孔、出漿孔，注漿孔、出漿孔均設(shè)置于便于施工的一側(cè)。預(yù)制剪力墻與現(xiàn)澆層之間設(shè)置20mm高水平縫。灌漿前，水平縫由無收縮砂漿兩側(cè)封堵，形成豎向接縫的空腔?？涨粦?yīng)在本樓層施工完畢后，使用專用灌漿料澆灌密實，如圖6～圖7所示。

圖6 預(yù)制剪力墻構(gòu)件詳圖

圖7 預(yù)制剪力墻豎向連接節(jié)點

圖8 預(yù)制剪力墻與現(xiàn)澆邊緣構(gòu)件連接節(jié)點

5 預(yù)制疊合板深化設(shè)計

根據(jù)規(guī)范對樓蓋的要求，作為上部結(jié)構(gòu)嵌固部位的地下室樓層、屋面層、結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層、平面復(fù)雜或開洞較大的樓層不宜采用疊合樓蓋[1][5]，其他部位原則上均可采用疊合樓蓋?？紤]防水及預(yù)埋管線要求，該項目衛(wèi)生間、廚房、陽臺板及樓梯前室等公共區(qū)域均采用現(xiàn)澆樓板。

當(dāng)預(yù)制板間為分離式接縫時，按單向板設(shè)計。長寬比不大于3的四邊支承疊合板，當(dāng)預(yù)制板采用整體式接縫或不接縫時，按雙向板設(shè)計圖(圖9)[1][7]。

(a)單向疊合板 (b)帶接縫的雙向疊合板 (c)無接縫雙向疊合板注：1-預(yù)制板；2-梁或墻；3-板側(cè)分離式接縫；4-板側(cè)整體式接縫圖9 疊合板的預(yù)制板布置形式示意

預(yù)制疊合板拆分時，在板的次要受力方向拆分，板縫垂直于板的長邊；在板的受力較小的部位分縫；板的寬度(含出筋長度)滿足運輸寬度要求和構(gòu)件廠生產(chǎn)模臺寬度的限制；盡可能統(tǒng)一或減少板的規(guī)格；板縫交接處避開燈具、接線盒或吊扇位置。

分離式接縫單向疊合板板側(cè)不出筋便于生產(chǎn)，施工現(xiàn)場采用密縫做法可節(jié)省現(xiàn)澆帶模板，便于現(xiàn)場施工，但存在后期板縫不平整及開裂的風(fēng)險。該項目預(yù)制疊合板采用整體式接縫(設(shè)現(xiàn)澆帶連接)做法(圖10)。

圖10 預(yù)制疊合板構(gòu)件詳圖

6 預(yù)制樓梯深化設(shè)計

圖11 預(yù)制樓梯構(gòu)件詳圖

如圖11～圖13所示，該項目預(yù)制樓梯采用上端固定鉸接于梯梁挑耳，下端滑動支承于梯梁挑耳上，基本消除了地震作用下梯板對主體結(jié)構(gòu)受力和剛度的影響，結(jié)構(gòu)傳力清晰，計算結(jié)果可靠。預(yù)制樓梯預(yù)制時兩端不出筋，樓梯制作、運輸、吊裝、就位方便快捷。

圖12 預(yù)制樓梯固定鉸接節(jié)點

圖13 預(yù)制樓梯滑動鉸接節(jié)點

圖14 預(yù)制陽臺構(gòu)件詳圖

7 預(yù)制陽臺深化設(shè)計

6#～7#樓陽臺1.5m×2.6m，構(gòu)件尺寸較小，約3.29t，設(shè)置為挑梁式全預(yù)制陽臺，梁、板截面上伸出鋼筋,鋼筋錨入現(xiàn)澆混凝土連接固定(圖14)[4]。根據(jù)防雷要求，6#～7#樓二十一層及以上預(yù)制陽臺預(yù)埋防側(cè)擊雷裝置。

8 裝配式施工技術(shù)要點

8.1 PC構(gòu)件吊裝次序與PC樓層施工工序

PC構(gòu)件吊裝總體原則，是以每個單元平面端頭第一塊起始點按水平連接順序依次吊裝，吊裝完成后進行加固流水作業(yè)(圖15)。樓層模板、排架搭設(shè)完工后安裝陽臺、疊合樓板。

圖15 6#～7#樓PC構(gòu)件吊裝順序

8.2 現(xiàn)澆層與預(yù)制層轉(zhuǎn)換鋼筋的預(yù)埋

根據(jù)預(yù)制墻板套筒的位置、間距設(shè)置預(yù)埋鋼筋，預(yù)埋鋼筋設(shè)置木套板固定。為防止混凝土澆筑的不利影響，縱向橫向均設(shè)置套板，且預(yù)埋鋼筋下部和結(jié)構(gòu)鋼筋焊接，保證預(yù)埋鋼筋的精度要求。

8.3 塔吊選型

6#～7#樓預(yù)制構(gòu)件最重約5.9t(預(yù)制樓梯)，考慮到吊裝半徑及施工進度，采用TC7035型塔吊吊裝，單體設(shè)置一個堆場，大構(gòu)件堆放靠近塔吊，小構(gòu)件堆放稍微遠(yuǎn)離塔吊，構(gòu)件堆場按照左右構(gòu)件堆放，并做好標(biāo)記，方便吊裝[3]。

8.4 灌漿套筒注漿施工注意事項

(1)套筒和鋼筋宜配套使用，連接鋼筋型號可比套筒型號小一級，套筒安裝時，采用橡膠環(huán)和螺桿將其固定在底模上，與套筒連接的注漿管需定位準(zhǔn)確、安裝穩(wěn)定，以防止漏漿。

(2)灌漿料采用超高強無收縮鋼筋連接用灌漿料，其主要性能指標(biāo)：初始流動度、抗壓強度、豎向膨脹率、氯離子含量、泌水率應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范的規(guī)定。灌漿前，對預(yù)制構(gòu)件底部縫隙進行封閉；灌漿時，當(dāng)灌漿壓力達(dá)到1.0MPa，由套筒下方注漿口注入，套筒的出漿口或注漿口連續(xù)流出圓柱狀漿液后，對其進行封堵；當(dāng)出現(xiàn)無法出漿時，立即停止灌漿施工作業(yè)并查明原因以及時封堵，如圖16～圖20所示。

圖16 PC樓層的施工工序

(3)預(yù)制構(gòu)件吊裝前，清除套筒內(nèi)及預(yù)留鋼筋上灰塵、泥漿及鐵銹等，保持清潔干凈。吊裝前，將鋼筋矯正就位，確保構(gòu)件順利拼裝，鋼筋在套筒內(nèi)居中布置，盡量避免鋼筋碰觸、緊靠套筒內(nèi)壁。

(4)吊裝前檢查、記錄預(yù)留鋼筋長度，確保吊裝時鋼筋伸入套筒的長度滿足設(shè)計要求。坐漿界面清理干凈，灌漿前澆水充分濕潤，但不得殘留明水。平穩(wěn)、牢固拼裝構(gòu)件，灌漿時及灌漿后禁止在規(guī)定時間內(nèi)擾動。

(5)丟棄未用完灌漿料，不得二次攪拌使用，灌漿料中嚴(yán)禁加入任何外加劑或外摻劑。

(a)縱橫套板作用下預(yù)埋鋼筋

(b)預(yù)埋鋼筋下端與底筋焊接

(c)預(yù)埋鋼筋效果圖17 現(xiàn)澆層與預(yù)制層轉(zhuǎn)換鋼筋的預(yù)埋

圖18 6#～7#樓塔吊及PC堆場設(shè)置

圖19 灌漿套筒

圖20 灌漿施工

(6)從一側(cè)灌漿，灌漿時注意慮排除空氣，二側(cè)以上同時灌漿會窩住空氣，形成空氣夾層。

(7)將每個預(yù)制墻板下較大的灌漿區(qū)進行分倉，確保每個分倉可在灌漿料初凝前連續(xù)灌注完成，該工程要求3～4個套筒為一個倉格。

(8)從灌漿開始，用竹劈子疏導(dǎo)拌合物。這樣，可以加快灌漿進度，促使拌合物流進模板內(nèi)各個角落，灌漿過程中不準(zhǔn)許使用振動器振搗，確保灌漿層勻質(zhì)性。灌漿開始后，連續(xù)進行，不能間斷，并盡可能縮短灌漿時間。在灌漿過程中發(fā)現(xiàn)已灌入的拌合物有浮水時，馬上灌入較稠一些的拌合物，使其吃掉浮水。當(dāng)有灌漿料從鋼套管溢漿孔溢出時，用橡皮塞堵住溢漿孔，直至所有鋼套管中灌滿灌漿料，停止灌漿。

8.5 灌漿施工質(zhì)量控制

(1)灌漿腔拍攝照片留存，照片須包含有效封堵圖片、灌漿過程照片和灌漿成型后照片。

(2)灌漿施工過程中定時留存灌漿施工過程視屏。

(3)灌漿施工須有旁站監(jiān)理在場時方可進行。

(4)填寫《灌漿作業(yè)施工記錄表》并由總包方及監(jiān)理方簽字。

(5)加強施工全過程的質(zhì)量預(yù)控，密切配合好建設(shè)單位、監(jiān)理和總包三方人員的檢查和驗收，及時做好相關(guān)操作記錄。

(6)所有施工人員均需持有上崗許可證。

(7)首次灌漿施工后由總包方、監(jiān)理方和灌漿隊伍認(rèn)真對整個灌漿過程進行討論，根據(jù)三方最終討論結(jié)果確定灌漿過程中的操作細(xì)節(jié)。

9 結(jié)論

裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)高層住宅，預(yù)制率要求不小于30.0%、預(yù)制外墻面積比不小于50%時，可采用預(yù)制外墻板、預(yù)制剪力墻、預(yù)制樓梯、預(yù)制陽臺、預(yù)制疊合樓板的拆分方案以滿足裝配要求。

為減少預(yù)制外墻對建筑面積的影響，預(yù)制外墻板可采用嵌入式設(shè)計，由于其對主體結(jié)構(gòu)剛度的影響無法準(zhǔn)確評估，建議與主體結(jié)構(gòu)采用弱連接。預(yù)制剪力墻，建議拆分為平面構(gòu)件，條件允許時，盡量選取剪力墻墻身為預(yù)制構(gòu)件，形狀簡單、出筋少，生產(chǎn)、施工簡便。疊合板拆分設(shè)計時，尺寸限制條件需考慮出筋長度，采用整體式接縫時，注意板底鋼筋直徑對接縫寬度的影響。預(yù)制樓梯建議采用不出筋做法，生產(chǎn)、施工簡便。預(yù)制陽臺可采用全預(yù)制陽臺增加預(yù)制率，并應(yīng)采取可靠的錨固措施。

裝配式建筑施工時應(yīng)注意預(yù)制構(gòu)件穿插施工的影響，前期應(yīng)編制裝配式建筑專項施工方案。做好現(xiàn)澆層與預(yù)制轉(zhuǎn)換層的鋼筋預(yù)埋工作、塔吊選型等。灌漿套筒注漿施工作為裝配式建筑施工的關(guān)鍵點，施工過程中應(yīng)規(guī)范施工工藝、采取注漿全過程質(zhì)量控制措施保證其施工質(zhì)量。