趙中科

（中國建筑第八工程局有限公司西北分公司，陜西 西安 710000）

0 引言

在我國城市化進(jìn)程中，高層建筑規(guī)模不斷擴(kuò)大，成為建筑項(xiàng)目中的重要主體。在傳統(tǒng)的建筑施工中，高層建筑施工往往能源需求量大、施工周期長(zhǎng)、資金投入高、對(duì)環(huán)境破壞嚴(yán)重[1]。在當(dāng)前我國大力推進(jìn)綠色建筑背景下，高層建筑施工加強(qiáng)對(duì)創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用，做好節(jié)能降耗、提質(zhì)增效，成為建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要內(nèi)容。裝配式建筑能夠滿足建筑節(jié)能環(huán)保要求，并且具有施工效率高、質(zhì)量好等優(yōu)勢(shì)，成為建筑行業(yè)未來發(fā)展的主要趨勢(shì)。其中，裝配式混凝土結(jié)構(gòu)是我國重點(diǎn)推廣的建筑結(jié)構(gòu)體系，在高層建筑施工中，裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工不僅能夠?qū)崿F(xiàn)良好的施工效益，推進(jìn)綠色建筑施工，同時(shí)還可以有效解決傳統(tǒng)混凝土施工中存在的質(zhì)量通病，提高建筑質(zhì)量和安全[2]。因此，該文詳細(xì)對(duì)高層建筑裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工進(jìn)行了探討。

1 工程概況

該項(xiàng)目建筑為地上19 層，地下2 層的高層建筑項(xiàng)目，建筑結(jié)構(gòu)為框架剪力墻結(jié)構(gòu)，1-6 層為現(xiàn)澆框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，7-19 層為裝配式框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，采用裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工工藝。項(xiàng)目建筑總面積約4.4 萬m2，其中地上建筑面積約3.5 萬m2；建筑高度約78m；建筑功能為辦公樓，設(shè)計(jì)使用年限50 年，防火等級(jí)1 級(jí)，抗震設(shè)防等級(jí)7 度，人防工程等級(jí)6 級(jí)，建筑場(chǎng)地類別Ⅳ類。

該工程中，主要預(yù)制混凝土構(gòu)件包括預(yù)制柱、預(yù)制疊合梁、預(yù)制疊合樓板、預(yù)制樓梯、整體式陽臺(tái)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30-C40。7 層以上裝配式框架剪力墻結(jié)構(gòu)均為標(biāo)準(zhǔn)層，每層預(yù)制構(gòu)件總數(shù)為273 件，具體如表1 所示。項(xiàng)目預(yù)制率為60%，裝配率為79%。

表1 預(yù)制混凝土構(gòu)件尺寸

2 裝配式混凝土結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)要點(diǎn)

裝配式混凝土結(jié)構(gòu)在滿足安全、適用、耐久的基該設(shè)計(jì)要求基礎(chǔ)上，還需要綜合考慮預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)、運(yùn)輸、現(xiàn)場(chǎng)安裝等各個(gè)環(huán)節(jié)[3]。因此，要在裝配式混凝土建筑原該設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，確保預(yù)制構(gòu)件滿足結(jié)構(gòu)需求以及水電設(shè)備等專業(yè)要求，同時(shí)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工各個(gè)環(huán)節(jié)，形成可操作性強(qiáng)、設(shè)計(jì)合理的施工設(shè)計(jì)圖紙。

該工程中，主要對(duì)預(yù)制構(gòu)件詳圖，相關(guān)吊件、埋件細(xì)節(jié)構(gòu)造圖等；預(yù)制構(gòu)件裝配位置、節(jié)點(diǎn)安裝、支架設(shè)計(jì)詳圖；預(yù)制構(gòu)件制作、裝配施工、驗(yàn)收等進(jìn)行深化設(shè)計(jì)。通過深化設(shè)計(jì)，提出預(yù)制柱、梁、樓板等設(shè)計(jì)要點(diǎn)，疊合板箍筋優(yōu)化設(shè)計(jì)方案、疊合樓板拼縫及板端制作構(gòu)造鋼筋優(yōu)化方案、特殊區(qū)域無支撐疊合樓板設(shè)計(jì)；優(yōu)化主次梁、梁柱、柱柱連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，確保節(jié)點(diǎn)力學(xué)性能達(dá)標(biāo)；運(yùn)用BIM 進(jìn)行裝配式拆分體系梁板柱構(gòu)件碰撞檢測(cè)，調(diào)整碰撞問題，優(yōu)化施工設(shè)計(jì)。通過對(duì)裝配式混凝土結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)，確保后期施工順利進(jìn)行[4]。

3 高層建筑裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工要點(diǎn)分析

3.1 預(yù)制構(gòu)件場(chǎng)內(nèi)運(yùn)輸

3.1.1 設(shè)置預(yù)制構(gòu)件堆場(chǎng)

根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地條件以及預(yù)制構(gòu)件吊裝施工方案，以滿足1.5d 吊裝施工量考慮，在北區(qū)塔吊旁設(shè)置兩個(gè)吊裝作業(yè)區(qū)，均為長(zhǎng)20m，寬9m，一個(gè)用作預(yù)制構(gòu)件堆場(chǎng)，一個(gè)用作構(gòu)件翻置區(qū)。南區(qū)塔吊旁分南北設(shè)置構(gòu)件堆場(chǎng)和翻置區(qū)，堆場(chǎng)尺寸與北區(qū)塔吊一致，翻置區(qū)尺寸為15m×9m。單個(gè)構(gòu)件堆場(chǎng)約可放置50 根主次梁，兩個(gè)堆場(chǎng)能夠滿足一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)層預(yù)制梁吊裝需求；單層預(yù)制疊合樓板面積為1440m2，兩邊吊裝作業(yè)區(qū)面積總和為360+315=675m2，預(yù)制梁吊裝完成后即可將疊合板運(yùn)輸至空閑場(chǎng)地，進(jìn)行疊層堆放，一般可疊放三層，因此最大堆放面積可達(dá)到675×3=2025m2。因此，設(shè)置構(gòu)件堆場(chǎng)完全能夠滿足預(yù)制疊合板吊裝需求。

3.1.2 預(yù)制構(gòu)件場(chǎng)內(nèi)運(yùn)輸

該工程中，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件，最終選用13m×2.4m×1.5m半掛進(jìn)行場(chǎng)內(nèi)運(yùn)輸。施工現(xiàn)場(chǎng)南、北、東三面均設(shè)置出入口，滿足車輛運(yùn)輸頻率；場(chǎng)內(nèi)運(yùn)輸路線根據(jù)堆場(chǎng)位置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)置，場(chǎng)內(nèi)道路設(shè)置寬度為雙向車道6m。

3.2 施工準(zhǔn)備工作

該工程建立裝配式施工技術(shù)組，由項(xiàng)目總工程師帶頭，技術(shù)員、安全員、質(zhì)檢員、結(jié)構(gòu)施工管理人員及構(gòu)件安裝管理員等共同組成。技術(shù)組負(fù)責(zé)深化設(shè)計(jì)施工方案，并與現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員進(jìn)行討論分析，合理安排部署施工各環(huán)節(jié)；對(duì)預(yù)制構(gòu)件安裝施工人員進(jìn)行專業(yè)化教育培訓(xùn)，結(jié)合構(gòu)件施工具體要求，落實(shí)前期各項(xiàng)細(xì)節(jié)工作。進(jìn)行施工技術(shù)交底，及時(shí)匯總問題，并逐一商榷施工難點(diǎn)、要點(diǎn)；各施工單位建立溝通機(jī)制，保持良好溝通，避免施工過程中溝通不暢出現(xiàn)失誤[5]。

3.3 預(yù)制構(gòu)件安裝施工

3.3.1 測(cè)量放樣

對(duì)平面控制點(diǎn)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)復(fù)核，運(yùn)用全站儀進(jìn)行平面軸線放樣；根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)各樓層高程控制點(diǎn)，沿建筑物四周布置水平控制網(wǎng)點(diǎn)；根據(jù)平面軸線確定構(gòu)件準(zhǔn)確位置并進(jìn)行放樣，根據(jù)環(huán)向水平控制網(wǎng)點(diǎn)確定構(gòu)件標(biāo)高[6]。

3.3.2 預(yù)制柱安裝施工

施工流程：上層柱頂預(yù)留鋼筋固定→柱位彈線→柱翻身→吊裝→就位后臨時(shí)固定→校正并調(diào)整至標(biāo)準(zhǔn)位→固定和套筒灌漿。

首先，上層柱頂預(yù)留鋼筋位置精準(zhǔn)度直接關(guān)系到預(yù)制柱定位精確度。因預(yù)留鋼筋位置在柱頂，但梁柱節(jié)點(diǎn)位置為現(xiàn)澆區(qū)域，因此須預(yù)留1m 鋼筋在柱頂。由于預(yù)制柱生產(chǎn)中預(yù)留鋼筋長(zhǎng)度存在誤差，并且梁柱節(jié)點(diǎn)現(xiàn)澆過程中混凝土振搗也容易造成鋼筋偏位，從而對(duì)后續(xù)安裝及套筒灌漿造成影響。所以必須要先固定柱頂預(yù)留鋼筋。該工程中，主要使用定位套筒和定位鐵板，對(duì)復(fù)核確定后的鋼筋位置進(jìn)行固定。在疊合現(xiàn)澆部分混凝土澆筑前，從柱底樓面放線孔向柱頂樓面引線，并用魚線拉出縱橫結(jié)構(gòu)邊線，確定柱參照邊線；根據(jù)柱鋼筋分布，用直徑為6mm 鋼筋制作鋼筋網(wǎng)箍，格間距比鋼筋間距大3mm，鋼筋網(wǎng)箍放置于疊合板面筋上，現(xiàn)澆施工中埋在混凝土中，確定鋼筋相對(duì)位置；然后使用定位套筒和定位鐵板進(jìn)行調(diào)整固定；復(fù)核鋼筋位置，正確后用短鋼筋定位鐵板焊接在樓板面筋上進(jìn)行固定。

其次，在預(yù)制柱吊裝運(yùn)輸中，柱翻身采用在預(yù)制柱底部放置一處一層木枋和一處兩層木枋，在木枋上鋪設(shè)厚橡膠墊，使柱身站立前底部與梁柱木枋接觸，防止柱身晃動(dòng)，保護(hù)柱底混凝土；在柱底距離1m 處設(shè)置牽引繩，若柱身出現(xiàn)晃動(dòng)，則可通過牽引繩穩(wěn)定柱身。

再次，吊裝就位后，確定垂直度精確并穩(wěn)定后，進(jìn)行臨時(shí)固定。臨時(shí)固定采用可伸縮鋼管斜支撐，其結(jié)構(gòu)為兩端螺桿加底座（開螺栓孔）以及帶旋轉(zhuǎn)把手，連接車牙與螺桿的中間鋼管兩部分。在預(yù)制柱上預(yù)留M24 車牙套筒，對(duì)準(zhǔn)柱中間位置，斜支撐安裝時(shí)再鎖M24 螺栓與預(yù)制柱及樓板固定；預(yù)制樓板上預(yù)埋套筒用短鋼筋與梁筋焊接在一起，避免混凝土澆筑過程中發(fā)生偏位。斜支撐套筒留置圖如圖1 所示。在預(yù)制柱調(diào)整中，旋轉(zhuǎn)斜支撐中間把手，直至垂直度符合標(biāo)準(zhǔn)后進(jìn)行固定。

圖1 鋼筋斜支撐套筒留置圖

最后，進(jìn)行預(yù)制柱套筒灌漿。連接方式為利用全灌漿套筒進(jìn)行高強(qiáng)度無收縮砂漿灌漿連接柱間鋼筋。灌漿過程中，利用預(yù)制柱底部凹槽導(dǎo)流，同時(shí)在柱底設(shè)置排氣孔連接套筒上方，墊上鋼片留下2cm 間隙，留置砂漿流動(dòng)空間。套筒注漿過程中，注意加強(qiáng)砂漿材料檢測(cè)，施工前需要對(duì)砂漿流度進(jìn)行檢測(cè)，采用內(nèi)徑為上端70mm、下端100mm，高為60mm的試驗(yàn)環(huán)進(jìn)行流度檢測(cè)，對(duì)拌合后的砂漿進(jìn)行測(cè)驗(yàn)，流度大于300mm 后再進(jìn)行灌漿。

3.3.3 預(yù)制梁安裝施工

施工流程：吊裝準(zhǔn)備→架設(shè)主梁臨時(shí)支撐系統(tǒng)→檢查方向、編號(hào)、上層主筋→上條主梁吊裝→調(diào)整立柱、支撐擱置點(diǎn)標(biāo)高→鎖定支撐系統(tǒng)標(biāo)高→吊車吊鉤松綁→（下一根主梁吊裝）→架設(shè)次梁支撐系統(tǒng)→次梁起吊安裝→主次梁節(jié)點(diǎn)填充砂漿。

預(yù)制梁安裝前需要檢查好主次梁方向、編號(hào)和上層主筋，避免吊裝就位后方向錯(cuò)誤再重新返工，影響構(gòu)件質(zhì)量。在吊裝過程中，可以利用扁擔(dān)梁，使預(yù)制梁吊裝受力均勻，提高構(gòu)件連接安裝效率。主梁安裝前，在地面進(jìn)行邊梁安裝互聯(lián)、安全母索、牽引繩安裝，然后再進(jìn)行起吊安裝；根據(jù)柱或剪力墻梁位線確定主梁安裝位置，誤差控制在±5mm 之內(nèi)，然后按照?qǐng)D紙編號(hào)逐條安裝。主梁安裝完成后，調(diào)整支撐架架頂高程，保持柱頂或剪力墻頂、梁中部高程一致；然后進(jìn)行次梁安裝，在主梁側(cè)面預(yù)留凹槽，并再次梁預(yù)先設(shè)置好搭接預(yù)埋件，將次梁搭接在主梁凹槽上，吊裝就位。主次梁吊裝完成后，先用木板進(jìn)行交接位置封模，然后用結(jié)構(gòu)砂漿進(jìn)行灌漿填縫，砂漿凝固后拆模。

3.3.4 預(yù)制疊合板安裝

施工流程：搭設(shè)支撐架→確認(rèn)構(gòu)件方向、編號(hào)→起吊安裝→確認(rèn)落至梁上位置→確認(rèn)板片接縫間隙→松鉤、起鉤下一板片→在板片接縫處塞泡沫填充砂漿。

在預(yù)制疊合板安裝施工中，由于疊合板面積較大，為避免吊運(yùn)過程中受力不均造成構(gòu)件損傷，則需要使用專用吊具吊裝。該工程中，設(shè)計(jì)了自平衡吊架進(jìn)行預(yù)制疊合板吊裝。疊合板構(gòu)件任意邊長(zhǎng)均在2.5m 以上，因此設(shè)計(jì)自平衡吊架為六點(diǎn)起吊。吊架構(gòu)成包括吊架、滑輪組、鋼纜繩、吊點(diǎn)設(shè)置。其中，吊架由槽鋼焊接而成；滑輪組采用2t 滑輪，為吊勾型開口式單車滑輪，額定起重2t，試驗(yàn)荷載32kN；鋼纜繩采用鍍鋅鋼絲繩材料，規(guī)格為6*37-14（6 股；每股37 根鋼絲繩；鋼絲繩直徑為14mm）；吊點(diǎn)設(shè)置6 個(gè)，材料為Q235 普通碳素鋼，鋼板高25mm，吊點(diǎn)寬100mm，高130mm。

進(jìn)行自平衡吊架受力測(cè)算，以受力最薄弱鋼絲繩部位進(jìn)行試驗(yàn)，計(jì)算鋼絲繩受力情況。鋼絲繩破斷拉力由公式（1）計(jì)算。

式中：α—折減系數(shù)，鋼絲繩6×37 時(shí)，取值為0.82；k—安全系數(shù)，滑車時(shí)取值為4.5。

根據(jù)公式計(jì)算可知[Fg]=22.5kN

已知吊架限載為2t，6 個(gè)平衡吊點(diǎn)，根據(jù)最不利因素考慮，僅有一半吊點(diǎn)受力（即3 個(gè)），平均每個(gè)吊點(diǎn)受力值為2÷3 ≈6.6kN，鋼絲繩允許拉力22.5kN＞6.6kN，能夠充分滿足使用標(biāo)準(zhǔn)。運(yùn)用自平衡吊架進(jìn)行預(yù)制疊合板吊裝，有效保證吊運(yùn)過程中疊合板受力均勻，板片穩(wěn)定，且具有操作簡(jiǎn)便，定位準(zhǔn)確的優(yōu)勢(shì)。

疊合板安裝過程中，搭接邊應(yīng)進(jìn)入疊合梁或剪力墻距離不小于15mm，疊合板之間的拼縫要對(duì)接平齊，根據(jù)圖紙進(jìn)行安裝；對(duì)板安裝水平位置、標(biāo)高、垂直度進(jìn)行復(fù)核，嚴(yán)格控制誤差；板接縫應(yīng)控制在5mm，采用8mm 泡棉條進(jìn)行縫隙填充后，再由高強(qiáng)砂漿進(jìn)行填充，防止面層混凝土澆筑時(shí)發(fā)生漏漿污染。安裝完成后，按照設(shè)計(jì)圖紙放置附加筋，同時(shí)埋設(shè)管線，最后進(jìn)行混凝土澆筑。

3.3.5 預(yù)制樓梯安裝

施工流程：測(cè)量放線→檢查進(jìn)場(chǎng)構(gòu)件→搭設(shè)支架→安裝固定→架設(shè)安全欄桿。

預(yù)制樓梯安裝一般采用扁擔(dān)梁輔助吊裝，避免吊裝過程中發(fā)生受力不均、吊運(yùn)不穩(wěn)定導(dǎo)致構(gòu)件損傷。預(yù)制樓梯吊運(yùn)過程中，須確保上下高差符合，頂?shù)灼叫?，方便安裝。預(yù)制樓梯就位后，施工人員須進(jìn)行測(cè)量復(fù)核，及時(shí)調(diào)整，確定準(zhǔn)確位置。調(diào)節(jié)支撐立桿，確保能夠全部受力；然后采用螺栓鎖緊或點(diǎn)焊固定接頭，焊接或螺栓連接完成后進(jìn)行混凝土澆筑封裝。安裝完成進(jìn)行臨時(shí)欄桿架設(shè)，滿足相關(guān)防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)要求；安裝精度上，要求上下層樓梯邊線誤差控制在3mm 范圍內(nèi)，因此安裝過程中進(jìn)行吊垂線施工。

4 結(jié)語

高層建筑中采用裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工，是當(dāng)前建筑行業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要方向。在該工程中，主要對(duì)某高層辦公樓建筑裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工要點(diǎn)進(jìn)行了分析，包括裝配式混凝土結(jié)構(gòu)場(chǎng)內(nèi)堆放及運(yùn)輸和施工準(zhǔn)備要點(diǎn)，以及具體構(gòu)件施工要點(diǎn)，介紹預(yù)制柱、梁、疊合板、樓梯等裝配式預(yù)制構(gòu)件吊裝施工的具體應(yīng)用，并對(duì)柱翻身技術(shù)、鋼管斜支撐垂直度調(diào)整技術(shù)、柱頂鋼筋定位與固定技術(shù)、疊合板自平衡吊架技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析，有效降低了施工中預(yù)制構(gòu)件損傷，提高了施工效率，保障施工安全，為高層建筑裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工提供有效參考。