許 忠

瑞安建筑有限公司

1 引言

隨著國家和地方政府大力推廣預(yù)制裝配式建筑的政策落實(shí)，越來越多的建筑工程項(xiàng)目采用預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)，但目前來看，混凝土預(yù)制結(jié)構(gòu)在住宅項(xiàng)目中應(yīng)用較為廣泛，從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)和施工管理均有比較成熟的經(jīng)驗(yàn)；而在商業(yè)辦公及公共建筑項(xiàng)目中，因其一般跨度較大而建筑形態(tài)多樣，在應(yīng)用上有一定的難度，尤其在中心城區(qū)的商辦項(xiàng)目，由于受施工場地限制，采用預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)的項(xiàng)目更是鳳毛麟角，很多項(xiàng)目則采用鋼結(jié)構(gòu)來作為裝配式建筑的方案。本文對(duì)李爾亞洲總部大樓采用的裝配式結(jié)構(gòu)，尤其是預(yù)制雙T 板在中心城區(qū)商辦項(xiàng)目中的實(shí)踐做出經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。

2 工程概況/研究的目的

李爾亞洲總部大樓項(xiàng)目建設(shè)地點(diǎn)位于上海市楊浦區(qū)平?jīng)鼋值?，東側(cè)為江浦路、北側(cè)為長陽路、西側(cè)為江浦消防中隊(duì)、南側(cè)為平盛苑住宅小區(qū)。隔十字路口與江浦公園相望，地鐵12號(hào)線及18 號(hào)線在鄰近江浦路站交匯。項(xiàng)目于2017 年4 月開工，并在2019 年6 月取得建設(shè)工程綜合竣工驗(yàn)收合格通知書并于同年7月投入使用。

工程總建設(shè)用地面積7961.80m2，總建筑面積28599.75m2。包括李爾亞洲總部大樓主樓（1號(hào)樓）、垃圾收集房（2號(hào)樓），其中李爾亞洲總部大樓主樓（1 號(hào)樓）地下建筑面積為8731.68m2，地上主體建筑面積為19818.75m2，地下2層，地上11層為裝配整體式框架-現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)。

本項(xiàng)目為上海環(huán)線內(nèi)首個(gè)采用大跨度雙T板的裝配式高層辦公樓項(xiàng)目，綜合了預(yù)制和預(yù)應(yīng)力的優(yōu)勢——框架結(jié)構(gòu)平面的靈活布置，使用空間大；采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)的雙T 板承載力高、經(jīng)濟(jì)性好；以及剪力墻結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度較大的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了“提高質(zhì)量、提高效率，降低成本，減少資源浪費(fèi)”的目標(biāo)。項(xiàng)目于2019年9月榮獲上海市建設(shè)協(xié)會(huì)頒發(fā)的“上海市裝配式建筑示范項(xiàng)目”。

圖1 項(xiàng)目效果圖

3 工程重難點(diǎn)/研究的方法

李爾亞洲總部大樓位于楊浦區(qū)中心城區(qū)，其設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)軸網(wǎng)尺寸達(dá)雙向8.7m。顯而易見，對(duì)于此類大跨度結(jié)構(gòu)，普通疊合樓板是不能適用的，這就需要采用雙T 板這種多用于工業(yè)建筑的結(jié)構(gòu)構(gòu)件。由于幾乎沒有類似案例經(jīng)驗(yàn)可循，需要解決從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工到檢測等一系列的問題，比如如何優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)圖集的設(shè)計(jì)以適應(yīng)商辦大樓的特點(diǎn)，如何克服施工場地狹小帶來的預(yù)制件堆場的困難，如何減少運(yùn)輸裝卸到吊裝施工對(duì)周邊居民生活產(chǎn)生的影響，如何作出更接近實(shí)際工況的結(jié)構(gòu)檢驗(yàn)等。本項(xiàng)目的實(shí)施匯集了預(yù)制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及深化、生產(chǎn)、吊裝、施工管理和檢測等各方面的專業(yè)團(tuán)隊(duì)，過程中更邀請(qǐng)了編制標(biāo)準(zhǔn)圖集的多位專家對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行指導(dǎo)，最終取得了圓滿成功。

4 施工工藝流程/研究的過程

4.1 預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)

李爾亞洲總部大樓主樓（1號(hào)樓），地上11層，高度59.9m，建筑面積為19818.75m2，裝配整體式框架-現(xiàn)澆核心筒結(jié)構(gòu)，抗震等級(jí)為二級(jí)。主體結(jié)構(gòu)采用預(yù)制構(gòu)件類型及范圍：預(yù)制柱（三層以上）；預(yù)制框架梁、預(yù)制次梁（4.250標(biāo)高開始）；預(yù)制雙T板（二層樓面以上核心筒以外的所有樓板）；預(yù)制樓梯梯段單體預(yù)制率達(dá)到40.6%。

圖2 主要預(yù)制構(gòu)件平面布置

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，李爾亞洲總部大樓項(xiàng)目軸網(wǎng)采用8.7m×8.7m，普通疊合板并不能夠適用于此大跨度。雙T板為板和肋結(jié)合的預(yù)制鋼筋混凝土構(gòu)件能夠適用于此類建筑。由于李爾項(xiàng)目屬于商辦樓項(xiàng)目，更包含部分實(shí)驗(yàn)室，地上兩層結(jié)構(gòu)使用荷載最高達(dá)到20kN/m2，上部主體結(jié)構(gòu)使用荷載也達(dá)4.5kN/m2，普通疊合板不能滿足李爾亞洲總部大樓的使用要求，因此雙T 板成為了“最佳選擇”【1】。

所謂雙T板，就是板、梁結(jié)合的預(yù)制預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土承載構(gòu)件，由寬大的面板和兩根窄而高的肋組成。雙T 板具有良好的結(jié)構(gòu)力學(xué)性能，明確的傳力層次，簡潔的幾何形狀，是一種可制成大跨度、大覆蓋面積的和比較經(jīng)濟(jì)的承載構(gòu)件【1】。建筑采用雙T板,其工廠預(yù)制可保證工程質(zhì)量，省卻了次梁，施工周期縮短，取得較好技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。

二層樓面采用的雙T 板截面為800 高，其余樓層采用的是450截面高的預(yù)制雙T板疊合板，局部有部分板為600高。每個(gè)8.7m標(biāo)準(zhǔn)柱跨內(nèi)，布置3塊雙T板，雙T板技術(shù)參數(shù)為：標(biāo)志跨度為8.3m（軸線8.7m，支承梁寬400mm），板寬為2.7m，肋距1.50m，肋高為450mm，疊合層厚度為60mm，標(biāo)準(zhǔn)板重5t 左右。為解決塔吊遠(yuǎn)端起吊承載力的限制，裙房雙T 板有部分板寬減少至1.3m左右以減輕預(yù)制板自重。

圖3 預(yù)制雙T板

4.2 預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)

本項(xiàng)目預(yù)制柱、梁及樓梯梯段由上海龍哲混凝土制品有限公司生產(chǎn)，這些構(gòu)件的生產(chǎn)方式相對(duì)比較普及和成熟。但由于預(yù)制雙T 板一般多應(yīng)用于大跨度廠房、倉庫、停車場等，市區(qū)內(nèi)民用建筑幾乎沒有應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，而且雙T板跨度大，多采用長線法生產(chǎn)，占地需求大，因此周邊地區(qū)愿意生產(chǎn)且具備條件的生產(chǎn)廠家較少，經(jīng)項(xiàng)目管理部會(huì)同總承包單位共同考察論證，最終選定蘇州建國建筑工業(yè)有限公司作為本項(xiàng)目預(yù)制雙T 板的供應(yīng)商。其生產(chǎn)場地位于蘇州昆山。雙T板采用先張法施工預(yù)應(yīng)力。由于設(shè)計(jì)板型眾多，同時(shí)需滿足緊迫的施工進(jìn)度，工廠安排了四條張拉生產(chǎn)線，并經(jīng)過多次改模，最終滿足了施工進(jìn)度需求。雙T板生產(chǎn)期間，項(xiàng)目管理部多次邀請(qǐng)預(yù)應(yīng)力混凝土領(lǐng)域的專家進(jìn)行現(xiàn)場指導(dǎo)，最終雙T板質(zhì)量通過驗(yàn)收，順利進(jìn)場吊裝。

4.3 結(jié)構(gòu)性能檢驗(yàn)

按設(shè)計(jì)和相關(guān)規(guī)范以及《預(yù)應(yīng)力混凝土雙T 板》09SG432-2圖集要求，需對(duì)本項(xiàng)目各種肋高雙T 板進(jìn)行結(jié)構(gòu)性能檢驗(yàn)。檢驗(yàn)采用實(shí)驗(yàn)室破壞性試驗(yàn)的方法進(jìn)行。由于雙T板在使用工況下，面層仍有60mm 整澆疊合層，同濟(jì)大學(xué)設(shè)計(jì)院進(jìn)行了反復(fù)仔細(xì)論證后對(duì)試驗(yàn)荷載提出了嚴(yán)格要求，其中最大一塊板肋梁區(qū)域的總加載重量達(dá)1035kN，板面最大加載量也高達(dá)560kN（41.9kN/m2）。在上海市建科院力學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的雙T板結(jié)構(gòu)性能檢測中，雙T板試驗(yàn)結(jié)果遠(yuǎn)超設(shè)計(jì)荷載要求，完全滿足質(zhì)量要求，且創(chuàng)造了上海市建科院實(shí)驗(yàn)室最大跨度雙T板試驗(yàn)記錄。

圖4 雙T板結(jié)構(gòu)性能檢測

表1 雙T板結(jié)構(gòu)性能試驗(yàn)

此表為李爾雙T板設(shè)計(jì)荷載及實(shí)驗(yàn)結(jié)果

4.4 預(yù)制構(gòu)件的吊裝施工

項(xiàng)目從2018年2月首次吊裝預(yù)制構(gòu)件，至同年7月完成結(jié)構(gòu)封頂，標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)施工平均為9天一層。預(yù)制構(gòu)件吊裝施工期間主要面臨的問題有：預(yù)制件堆放場地狹小，市區(qū)夜間運(yùn)輸施工與周邊環(huán)境限制的矛盾等。后經(jīng)多方努力，最終按進(jìn)度計(jì)劃順利完成了結(jié)構(gòu)施工。由于大跨度預(yù)制雙T板在環(huán)線內(nèi)首次應(yīng)用于商辦項(xiàng)目，缺乏借鑒經(jīng)驗(yàn)，本項(xiàng)目在設(shè)計(jì)生產(chǎn)施工檢測等方面均獲得了寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

項(xiàng)目位于楊浦區(qū)中心地帶，施工場地狹小，預(yù)制構(gòu)件堆放場地極為有限。由于預(yù)制件運(yùn)載車輛僅被允許晚間進(jìn)入市區(qū)，同時(shí)還需考慮晚間施工的安全性及噪聲對(duì)周邊居民的影響，項(xiàng)目采取了“夜間卸貨，次日吊裝”的施工安排。這就對(duì)整個(gè)吊裝階段的預(yù)制件生產(chǎn)、運(yùn)輸、堆放、吊裝的計(jì)劃以及場地布置提出了嚴(yán)格要求，若其中一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)差錯(cuò)或滯后，就會(huì)對(duì)整個(gè)施工安排造成嚴(yán)重影響。對(duì)此項(xiàng)目部進(jìn)行了全方位的科學(xué)合理籌劃，積極探索裝配式建筑深化設(shè)計(jì)+吊裝一體化管理模式，編制了每道工序的技術(shù)操作規(guī)程和質(zhì)量管控要求，嚴(yán)格按操作規(guī)程施工，使每道工序施工質(zhì)量處于受控狀態(tài)，獲得了極佳的效果。

對(duì)于錯(cuò)綜復(fù)雜的施工生產(chǎn)程序，本項(xiàng)目對(duì)BIM 技術(shù)的應(yīng)用就顯得至關(guān)重要了。通過采用BIM三維模型來體現(xiàn)現(xiàn)場臨建的位置與空間變化，同時(shí)利用BIM技術(shù)對(duì)預(yù)制構(gòu)件吊裝進(jìn)行模擬，逐層模擬預(yù)制柱、雙T 板、梁的安裝，確保施工過程中預(yù)制件安放的精度、塔吊運(yùn)行的半徑，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)模擬中存在的問題，采用合理方式進(jìn)行解決，實(shí)現(xiàn)了吊裝的全程跟蹤，確保了構(gòu)件吊裝的安全。BIM 技術(shù)貫穿了實(shí)施設(shè)計(jì)、施工準(zhǔn)備、構(gòu)件預(yù)制、施工實(shí)施等各階段，使各工序能夠無“縫”對(duì)接，提高了工程的建設(shè)效率。

圖5，6 雙T板吊裝

圖7 預(yù)制構(gòu)件BIM模型

5 結(jié)語

李爾亞洲總部大樓的預(yù)制大跨度雙T板在上海中心城區(qū)裝配式商辦建筑中為首次應(yīng)用，其成功的實(shí)踐為城市大跨空間特征的公共建筑、商務(wù)建筑裝配式行業(yè)發(fā)展探索了一種新的建造思路，也為該項(xiàng)技術(shù)所涉及的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工、檢測乃至標(biāo)準(zhǔn)的制定提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。值得思考的是，雖然雙T 板在大跨度結(jié)構(gòu)中具有明顯優(yōu)勢，但由于其本身面臨生產(chǎn)場地要求高、施工現(xiàn)場堆放場地面積大、施工管理難度高等諸多問題，造成城市中一些項(xiàng)目不太愿意采用，市場供需關(guān)系又反向?qū)е律a(chǎn)廠家也不愿投入生產(chǎn)線。另外，雙T板本身造型較普通疊合板復(fù)雜，不同尺寸的構(gòu)件生產(chǎn)對(duì)模板的周轉(zhuǎn)造成困難從而加大了生產(chǎn)成本。如何提高構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化率和模板周轉(zhuǎn)率，利用BIM+設(shè)計(jì)施工一體化模式提升安裝效率同時(shí)減輕場地壓力，采用新技術(shù)降低生產(chǎn)成本提高市場份額，將會(huì)是今后雙T 板發(fā)展需要重點(diǎn)研究的課題。相信在未來的實(shí)踐中，預(yù)制雙T 板將會(huì)在城市大空間公共建筑中被更廣泛地采用，進(jìn)一步拓展裝配式結(jié)構(gòu)的應(yīng)用空間。