□ 黃喜華 孔祥剛

以廣西第一批采用裝配式建筑體系的公共建筑示范項(xiàng)目為工程背景，從鋼結(jié)構(gòu)主體與PC預(yù)制構(gòu)件的連接節(jié)點(diǎn)深化設(shè)計(jì)和施工層面運(yùn)用BIM技術(shù)分析了鋼框架+PC構(gòu)件復(fù)合裝配式高層公共建筑的關(guān)鍵施工技術(shù)。

1 工程概況

廣西建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院新校區(qū)二期教學(xué)樓和學(xué)生宿舍項(xiàng)目采用鋼框架+PC預(yù)制構(gòu)件混合建造的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工，采用EPC工程總承包模式建設(shè)。項(xiàng)目總建筑面積48536.87m2，地下1層，地上建筑呈“U”形布置。場(chǎng)地西側(cè)布置為教學(xué)樓，共12層；場(chǎng)地東側(cè)布置為學(xué)生宿舍，共17層，兩棟建筑通過連廊相通，項(xiàng)目建筑平面位置如圖1所示。

圖1 項(xiàng)目建筑效果圖

工程抗震設(shè)防類別為甲類，抗震設(shè)防烈度為7度，耐火等級(jí)一級(jí)。

本工程采用預(yù)制鋼框架結(jié)構(gòu)，所有承重結(jié)構(gòu)柱采用預(yù)制鋼柱，承重結(jié)構(gòu)梁采用預(yù)制工字鋼梁，樓板采用預(yù)制鋼筋桁架樓承板[1]，樓梯采用預(yù)制鋼筋混凝土板式樓梯，外墻采用預(yù)制混凝土外掛墻板。其中外掛墻板采用墻體與裝飾一體化、墻體與保溫一體化（隔熱一體化）技術(shù)，內(nèi)墻采用預(yù)制輕質(zhì)內(nèi)隔墻[2]，衛(wèi)生間采用預(yù)制混凝土防水樓板，局部采用預(yù)制集成整體衛(wèi)浴，陽(yáng)臺(tái)、空調(diào)挑板采用預(yù)制混凝土挑板?，F(xiàn)場(chǎng)裝配率達(dá)到75.5%以上，鋼結(jié)構(gòu)與PC預(yù)制構(gòu)件之間的節(jié)點(diǎn)施工技術(shù)控制是關(guān)系整個(gè)工程施工質(zhì)量的關(guān)鍵[3-4]。本工程運(yùn)用BIM技術(shù)重點(diǎn)從鋼結(jié)構(gòu)主體與PC預(yù)制構(gòu)件的連接節(jié)點(diǎn)深化設(shè)計(jì)、預(yù)制構(gòu)件施工安裝等方面，對(duì)預(yù)制混凝土構(gòu)件安裝進(jìn)行全過程施工模擬達(dá)到施工可視化目的，分析了鋼框架+PC構(gòu)件復(fù)合裝配式高層公共建筑在設(shè)計(jì)及施工安裝過程中的創(chuàng)新做法和工藝。

2 預(yù)制外墻構(gòu)件

本工程的教學(xué)樓外立面山墻采用裝配式混凝土預(yù)制外墻掛板，預(yù)制外墻掛板作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)，不作為結(jié)構(gòu)受力構(gòu)件。深化設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)平面尺寸和特點(diǎn)將墻體構(gòu)件拆分成標(biāo)準(zhǔn)尺寸構(gòu)件，構(gòu)件配筋按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，最大墻板規(guī)格尺寸為2.66m×4.115m×0.18m，重量約4.5t。

2.1 安裝施工工藝

預(yù)制外墻PC構(gòu)件安裝施工工藝流程是：抄平放線→墻下標(biāo)高找平控制塊（調(diào)整調(diào)高墊塊、粘貼發(fā)泡聚乙烯棒、預(yù)埋連接件位置復(fù)核校正）→安裝外墻→外墻構(gòu)件臨時(shí)固定→安裝斜撐→校核墻體軸線及垂直度→預(yù)埋連接件螺栓安裝固定→墻底水平拼縫處理→墻體豎向拼縫處理。

本工程預(yù)制墻體吊裝時(shí)，采用吊裝梁輔助施工，如圖2所示，吊裝梁材質(zhì)為Q235B，吊裝梁上的吊孔為直徑40mm的圓孔。被吊構(gòu)件的重量最大按G=5.0t計(jì)算，吊裝梁上鋼絲2根，鋼絲繩與水平方向夾角最小為45°，規(guī)格選用6×19，直徑為28.0mm，卡環(huán)采用的最小型號(hào)為3.5號(hào)。吊裝梁下鋼絲4根，鋼絲繩與水平方向夾角最小為60°，規(guī)格選用6×19，直徑為20mm，卡環(huán)采用的最小型號(hào)為1.2號(hào)。

墻下縫分為兩種：第一種是墻體位置鋼梁處，采用砂漿等填充材料填充封堵，封堵前，先用空壓機(jī)將底部縫隙處的建筑渣土清理干凈，并用水清洗后，再用砂漿（勾縫劑）將墻下縫隙封堵密實(shí)；第二種是墻體采用預(yù)埋連接件與鋼梁連接固定，墻體構(gòu)架位于鋼梁立面外，墻體安裝完成后，墻體與鋼梁、樓板交接處縫隙采用防火隔熱材料封堵，如圖3、圖4所示。

圖2 PC外掛墻板起吊

圖3 PC外掛墻板上部連接節(jié)點(diǎn)

圖4 PC外掛墻板下部連接節(jié)點(diǎn)

2.2 板縫防水施工工藝

板縫防水采用“構(gòu)造防水+防水材料復(fù)合”的方式進(jìn)行防水處理[5]，外墻掛板預(yù)制構(gòu)件拆分深化時(shí)，采用磧口形式，延長(zhǎng)水的滲流路徑，降低明水滲入的可能性。墻板內(nèi)部設(shè)置豎向?qū)ǖ溃词褂兴疂B入，也可定向引導(dǎo)，排出室外。預(yù)制墻體安裝時(shí)，側(cè)面預(yù)先粘貼發(fā)泡聚乙烯棒，墻體安裝就位后，外部采用密封膠封口。應(yīng)選用與混凝土結(jié)構(gòu)黏結(jié)良好的硅酮結(jié)構(gòu)膠，詳細(xì)的橫、豎向拼縫做法，如圖5所示。

圖5 外掛板橫向、豎向拼縫構(gòu)造圖

3 預(yù)制樓梯構(gòu)件

3.1 連接構(gòu)造

本工程所有樓梯均為預(yù)制樓梯，結(jié)構(gòu)形式為板式樓梯，其中樓梯平臺(tái)與踏步段一起預(yù)制，現(xiàn)場(chǎng)安裝與主體鋼結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆段連接，相關(guān)節(jié)點(diǎn)構(gòu)造如圖6所示。

圖6 預(yù)制樓梯構(gòu)件節(jié)點(diǎn)構(gòu)造圖

施工前，利用BIM技術(shù)對(duì)原預(yù)制混凝土樓梯進(jìn)行深化，深化的內(nèi)容包括鋼筋的排布、穿線套管的排布、預(yù)制混凝土樓梯的大小尺寸、預(yù)埋件吊點(diǎn)及預(yù)留洞布置圖和細(xì)部構(gòu)造詳圖等。由設(shè)計(jì)單位及構(gòu)件廠出具深化設(shè)計(jì)圖紙，并經(jīng)設(shè)計(jì)單位、業(yè)主單位、監(jiān)理單位、總包單位及構(gòu)件廠共同聯(lián)簽確認(rèn)，方可使用該版圖紙進(jìn)行施工，如圖7—圖10所示。

圖7 BIM技術(shù)下的預(yù)制混凝土樓梯

圖8 利用BIM技術(shù)優(yōu)化預(yù)制混凝土樓梯鋼筋

圖9 利用BIM技術(shù)模擬預(yù)制混凝土樓梯吊裝

圖10 預(yù)制混凝土樓梯位置調(diào)整

3.2 安裝施工工藝

預(yù)制樓梯構(gòu)件安裝施工工藝流程是：測(cè)量、放線→灰餅制作→坐漿→吊具安裝→起吊、調(diào)平→吊運(yùn)→埋件對(duì)位→就位調(diào)整→連接處鋼筋綁扎→樓板及現(xiàn)澆段混凝土澆筑。

預(yù)制樓梯構(gòu)件吊裝時(shí)，采用吊裝梁輔助施工，鋼絲繩和卡環(huán)的選用規(guī)格與預(yù)制外墻板的吊裝要求一致。

在吊裝施工時(shí)，應(yīng)根據(jù)樓梯控制線，在水平兩個(gè)方向控制線的交點(diǎn)上架設(shè)墨線儀，并對(duì)準(zhǔn)地面上放置的控制線延長(zhǎng)線最遠(yuǎn)點(diǎn)，在實(shí)施吊裝二次調(diào)整時(shí)，開啟V向光線，通過墨線儀豎向光線在懸空狀態(tài)下測(cè)量、調(diào)整樓梯位置，將樓梯平穩(wěn)吊至樓梯間結(jié)構(gòu)鋼梁上并使預(yù)制樓梯構(gòu)件與結(jié)構(gòu)鋼梁通過做漿壓擠密實(shí)。

預(yù)制樓梯安裝固定后，將預(yù)制樓梯預(yù)埋角鋼與鋼梁焊接，并對(duì)現(xiàn)澆段鋼筋進(jìn)行綁扎、接槎面清理，然后澆筑樓板及現(xiàn)澆段混凝土，樓梯中間平臺(tái)處預(yù)留栓釘孔采用高強(qiáng)灌漿料灌實(shí)，兩個(gè)梯段間的樓梯平臺(tái)接縫應(yīng)采用比梯段混凝土強(qiáng)度高一等級(jí)的膨脹混凝土進(jìn)行灌漿搗實(shí)并進(jìn)行14d的澆水養(yǎng)護(hù)。

4 預(yù)制衛(wèi)生間沉箱

4.1 連接構(gòu)造

依據(jù)《裝配式混凝土建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（G/T 51231—2016），及《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ 1—2014）對(duì)裝配式構(gòu)件拆分設(shè)計(jì)的要求，按照預(yù)制構(gòu)件等同于現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的大原則進(jìn)行等同于現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的整體拆分設(shè)計(jì)成全預(yù)制式衛(wèi)生間體系，并將每個(gè)衛(wèi)生間沉箱進(jìn)行拆分，形成15種規(guī)格尺寸類型的構(gòu)件，構(gòu)件重量平均為1.75t。預(yù)制衛(wèi)生間與陽(yáng)臺(tái)板、樓板及鋼結(jié)構(gòu)連接均采用混凝土現(xiàn)澆段連接，連接設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)，如圖11所示。

圖11 預(yù)制衛(wèi)生間連接構(gòu)造圖

4.2 安裝施工工藝

預(yù)制衛(wèi)生間構(gòu)件安裝施工工藝流程是：放線、安裝支撐系統(tǒng)→調(diào)節(jié)龍骨標(biāo)高→放預(yù)制衛(wèi)生間定位線→預(yù)制構(gòu)件吊裝→就位、調(diào)整→現(xiàn)澆段模板支設(shè)及鋼筋綁扎→檢查驗(yàn)收→樓板及現(xiàn)澆段混凝土，如圖12—圖15所示。

圖12 BIM技術(shù)下的預(yù)制混凝土衛(wèi)生間降板

圖13 利用BIM技術(shù)優(yōu)化預(yù)制混凝土降板鋼筋

圖14 BIM技術(shù)模擬預(yù)制混凝土衛(wèi)生間降板吊裝

圖15 裝配式預(yù)制衛(wèi)生間降板吊裝

（1）安裝時(shí)，水平預(yù)制構(gòu)件底標(biāo)高應(yīng)與水平龍骨頂標(biāo)高持平，且立面應(yīng)與結(jié)構(gòu)鋼梁、樓承板無(wú)縫搭接，保證現(xiàn)澆段均在鋼梁上，保證樓板及現(xiàn)澆段混凝土澆筑時(shí)不會(huì)漏漿或其他質(zhì)量問題。

（2）抄平、放線，在剪力墻面上彈出+1m水平線、梁側(cè)面彈出降板的安放位置線，并做出明顯標(biāo)志，以控制水平預(yù)制構(gòu)件安裝標(biāo)高和平面位置，避免二次起吊調(diào)整位置。

（3）對(duì)支撐架體頂面標(biāo)高進(jìn)行認(rèn)真檢查，必要時(shí)進(jìn)行修整，超高部分架體必須采取措施降低，預(yù)制構(gòu)件留出的搭接鋼筋不正不直時(shí)，要進(jìn)行修整，以免影響預(yù)制板就位。

（4）沉箱安裝盡量先于樓承板面筋安裝，防止沉箱鋼筋與樓承板面筋無(wú)法順暢搭接，并保證足夠的鋼筋保護(hù)層厚度。

4.3 防水施工工藝

（1）在預(yù)制構(gòu)件與現(xiàn)澆混凝土連接處，對(duì)預(yù)制構(gòu)件的連接面做好鑿毛處理，并在混凝土澆筑前將表面浮塵清理干凈。

（2）衛(wèi)生間防水施工時(shí)，考慮此部位的薄弱性，采用厚1.5mmCPS-CL卷材防水，并在防水施工前，在接縫處鋪設(shè)寬200mm、厚1.5mmCPS-CL防水卷材加強(qiáng)層，然后再按設(shè)計(jì)和規(guī)范要求對(duì)衛(wèi)生間防水進(jìn)行大面積施工，如圖16所示。

圖16 預(yù)制衛(wèi)生間防水構(gòu)造

5 預(yù)制陽(yáng)臺(tái)

5.1 連接構(gòu)造

本工程所有陽(yáng)臺(tái)挑板，均采用裝配式混凝土預(yù)制構(gòu)件，分學(xué)生宿舍和教學(xué)樓兩棟單體分別進(jìn)行拆分編號(hào)，其中預(yù)制陽(yáng)臺(tái)與樓板的連接設(shè)計(jì)，如圖17所示。

圖17 預(yù)制陽(yáng)臺(tái)板連接構(gòu)造

5.2 安裝施工工藝

預(yù)制陽(yáng)臺(tái)構(gòu)件安裝施工工藝流程是：放線、安裝支撐系統(tǒng)→調(diào)節(jié)龍骨標(biāo)高→放預(yù)制陽(yáng)臺(tái)板定位線→預(yù)制構(gòu)件吊裝→就位、調(diào)整→現(xiàn)澆段模板支設(shè)及鋼筋綁扎→檢查驗(yàn)收→樓板及現(xiàn)澆段混凝土澆筑。

本工程進(jìn)行預(yù)制陽(yáng)臺(tái)構(gòu)件吊裝時(shí)，也采用吊裝梁輔助施工，被吊構(gòu)件的重量最大按G=2.0t計(jì)算，吊裝梁上鋼絲采用2支鋼絲繩吊裝，規(guī)格選用6×19，直徑為28.0mm，卡環(huán)采用的最小型號(hào)為1.7號(hào)。吊裝梁下鋼絲采用4支鋼絲繩吊裝，規(guī)格選用6×19，直徑為12.5mm，卡環(huán)的最小型號(hào)為0.6號(hào)。

預(yù)制陽(yáng)臺(tái)構(gòu)件起吊時(shí)先試吊，先吊起距地50cm時(shí)停止，檢查吊具，確保預(yù)制構(gòu)件保持水平，然后吊至作業(yè)層上空，就位后，水平預(yù)制構(gòu)件要從上垂直向下安裝，在作業(yè)層上空200mm處略做停頓，施工人員手扶構(gòu)件調(diào)整方向，將板的邊線與墻上的安放位置線對(duì)準(zhǔn)，避免預(yù)制陽(yáng)臺(tái)構(gòu)件上的預(yù)留鋼筋與鋼梁、桁架樓承板打架，放下時(shí)停穩(wěn)、慢放，以避免沖擊力過大造成板面震折裂縫[6]。

6 結(jié)語(yǔ)

（1）本工程通過運(yùn)用BIM技術(shù)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)+PC構(gòu)件的復(fù)合裝配式建筑體系的深化設(shè)計(jì)、優(yōu)化，縮短了工期，整個(gè)建筑含裝修在一年內(nèi)全部完成，機(jī)械租賃費(fèi)、外架租賃費(fèi)、管理費(fèi)用大大降低。

（2）現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)化吊裝作業(yè)，場(chǎng)地內(nèi)建筑材料、周轉(zhuǎn)材料大幅減少，樓面結(jié)構(gòu)板采用鋼筋桁架樓承板，樓板無(wú)須支底模，施工現(xiàn)場(chǎng)的建筑垃圾減少，利于環(huán)保。

（3）將施工現(xiàn)場(chǎng)從施工安裝場(chǎng)地變?yōu)榭傃b場(chǎng)地，塔吊使用頻率大為增加，高峰期全天24h連續(xù)使用，受天氣影響小。

（4）外掛墻板集成保溫、裝飾面基層、預(yù)埋線管和線盒，取消了室內(nèi)、外墻抹灰工序，免外架施工，平整度良好，無(wú)滲漏水現(xiàn)象。