俞紅偉，郭輝文，吳 勇

(廣東中建新型建筑構件有限公司，廣東 東莞 523000)

0 引言

超大體量裝配式預制陽臺(以下簡稱超大預制陽臺)即同一建筑樓層相鄰戶型房間陽臺采用一體化預制成型，中間通過預制空調(diào)板或墻板隔離，功能可以同時滿足相鄰2個客廳的需求。預制陽臺具有結(jié)構體系安全、生產(chǎn)集成度高、施工安裝方便、節(jié)能減排、工程質(zhì)量高等優(yōu)點，同時有效減少了預制構件的拆分類型和數(shù)量，提高了預制構件生產(chǎn)制作效率[1]。

超大預制陽臺施工關鍵技術研究應用了預制陽臺懸挑梁筋碰撞避讓技術、與主體結(jié)構連接技術、與預制空調(diào)墻板連接節(jié)點技術、鋼筋籠綁扎轉(zhuǎn)運技術、裝車運輸技術、先裝法施工技術、后裝法施工技術以及基于ABAQUS有限元分析的質(zhì)量裂縫預防技術。

1 設計階段

1.1 預制陽臺懸挑梁筋碰撞避讓技術

超大預制陽臺懸挑梁與現(xiàn)澆剪力墻邊緣構件錨固連接采用大直徑鋼筋，以項目實施常見的φ25mm預制陽臺梁筋，現(xiàn)澆剪力墻邊緣構件200mm寬墻體為例，I類環(huán)境保護層厚度15mm，水平分布箍筋φ14mm，豎向鋼筋φ22mm，豎向鋼筋凈空距僅剩98mm(見圖1)，使用傳統(tǒng)的鋼筋搭接錨固設計。安裝中預制陽臺懸挑梁筋會與剪力墻豎向鋼筋或箍筋碰撞，因此預制陽臺懸挑梁錨固筋設計階段需要考慮碰撞避讓處理，碰撞避讓技術具體規(guī)則：①預制陽臺懸挑梁與剪力墻錨固連接，做向內(nèi)側(cè)折彎處理，避免碰撞剪力墻豎向鋼筋；②預制陽臺懸挑梁與現(xiàn)澆梁錨固連接，面筋做向內(nèi)和向下側(cè)折彎處理，避免碰撞現(xiàn)澆梁豎向分布箍筋和梁面筋，底筋做向內(nèi)和向上側(cè)折彎處理，避免碰撞現(xiàn)澆梁豎向分布箍筋和梁底筋。上述折彎避讓技術向各方向彎折距離不小于預制陽臺懸挑梁鋼筋直徑。

圖1 超大預制陽臺懸挑梁碰撞避讓節(jié)點

1.2 與主體結(jié)構連接技術

超大預制陽臺與建筑主體結(jié)構采用鋼筋錨固連接，在兩側(cè)和中間懸挑梁位置預留外露鋼筋與剪力墻錨固連接，如中間懸挑梁位置無剪力墻需增加結(jié)構柱進行錨固拉結(jié)，懸挑梁面筋錨固長度計算取1.1la，底筋錨固長度≥15d[2]。國家對公路貨車運輸規(guī)定要求，車板寬度限值為2.5m，陽臺懸挑梁梁加鋼筋錨固長度若超出長度2.5m，可使用機械連接套筒(見圖2)，機械連接套筒選型參考JG J 107—2010《鋼筋機械連接技術規(guī)程》中Ⅰ級接頭的性能要求。

圖2 超大預制陽臺懸挑梁錨固節(jié)點

1.3 與預制空調(diào)墻板連接節(jié)點技術

超大預制陽臺與預制空調(diào)墻板連接采用上下承臺式連接，承臺水平截面設計參照空調(diào)墻板底部輪廓尺寸，高度參照陽臺外側(cè)邊梁高度；承臺與陽臺一體化預制，用于預制空調(diào)板安裝并形成結(jié)構反坎，起到結(jié)構防水作用；承臺內(nèi)側(cè)需要根據(jù)水電專業(yè)要求預埋落水管洞口和地漏，頂部參考超大預制陽臺中間軸線對稱預埋4個M20螺栓套筒用于預制陽臺吊裝，3個M20螺栓套筒用于預制空調(diào)墻板安裝前標高調(diào)節(jié)，2個M14螺栓套筒用于安裝外露鋼筋與預制空調(diào)墻板底部灌漿套筒連接。此外承臺兩側(cè)預制空調(diào)墻板底部接觸的位置均預留缺口，并設計預埋M12螺栓套筒，安裝過程使用條形鋼板上下連接(見圖3)。預制空調(diào)墻板頂部預留凹槽，超大預制陽臺中間懸挑梁底部與該凹槽連接形成整體。

圖3 超大預制陽臺與預制空調(diào)墻板連接節(jié)點

2 生產(chǎn)運輸階段

2.1 鋼筋籠綁扎轉(zhuǎn)運技術

超大預制陽臺鋼筋籠長5～7m，綁扎過程中需要使用T形架與方形架配合做支撐，T形架用于支撐懸挑梁與外側(cè)邊梁鋼筋骨架，方形架用于支撐陽臺板筋。懸挑梁鋼筋使用機械套筒與架構主體現(xiàn)澆連接，車絲后需要使用潤滑油涂抹在絲口形成油膜保護層，并使用塑料膠帶紙纏繞保護。PC工廠車間內(nèi)轉(zhuǎn)運超大預制陽臺鋼筋需要使用平衡吊梁，吊鉤均安裝在懸挑梁上部鋼筋與豎向箍筋接觸的交叉位置，跨車間轉(zhuǎn)運需要使用平板轉(zhuǎn)運車，以預防鋼筋籠轉(zhuǎn)運過程中出現(xiàn)變形和損壞。

2.2 模具與裝配式鋁模板配合關鍵技術

裝配式建筑實施通常與裝配式模板施工結(jié)合，國內(nèi)實施的裝配式項目模板多數(shù)采用鋁模板，鋁模板與預制部品部件均在工廠加工生產(chǎn)，2種裝配式部品部件運輸至現(xiàn)場，安裝中接觸面存在尺寸配合問題，即超大預制陽臺懸挑梁寬度與鋁模板預留槽口需考慮配合尺寸公差，否則會造成現(xiàn)場預制陽臺安裝不到位或者嚴重漏漿。解決該問題采用的關鍵技術有2種：①鋁模板參照預制陽臺底部懸挑梁之間凈空尺寸和梁寬設計加工，預制陽臺模具設計加工時懸挑梁位兩側(cè)尺寸各縮小2～3mm，例如陽臺懸挑梁寬200mm，模具加工尺寸為196mm；②預制陽臺模具參照預制陽臺底部懸挑梁之間凈空尺寸和梁寬設計加工，鋁模板設計加工時懸挑梁之間凈空尺寸縮小4～5mm，梁位兩側(cè)尺寸各加大2～3mm。無論采用上述哪種方法，預制陽臺梁位尺寸縮小和加大應嚴格控制在2～3mm，太小則預制陽臺安裝不到位，太大易造成模板封邊松弛漏漿。

2.3 裝車運輸技術

超大預制陽臺吊裝需使用與陽臺同長的平衡吊架，平衡吊架與陽臺吊點之間采用起重量5t的手拉葫蘆連接，起吊前通過手拉葫蘆調(diào)節(jié)平衡架與吊點之間距離，保證各吊點受力均勻。裝車運輸存放采用水平疊放方式，最高疊放2層，懸挑梁與外側(cè)邊梁底部使用木方柔性材料鋪墊，陽臺板下方使用專用可調(diào)節(jié)存放架支撐，存放架放置到位后調(diào)節(jié)螺栓使存放架受力頂住陽臺板，并使用3t拉力繃帶緊固在車板上，支撐架設計過程中與陽臺板接觸面在不阻礙運輸存放前提下盡可能大。

3 安裝階段

3.1 測量放線

超大預制陽臺安裝根據(jù)現(xiàn)場施工流程的不同，分為先裝法施工和后裝法施工。陽臺運輸至現(xiàn)場完成質(zhì)量驗收后，由現(xiàn)場專業(yè)安裝工人參考軸線進行測量放線[3]，以預制陽臺安裝室內(nèi)側(cè)軸線為基準，向內(nèi)標記300mm進出控制線，以預制陽臺兩側(cè)軸線為基準線，標記200mm左右進出控制線最外層軸線為參考線，如圖4所示。

圖4 超大預制陽臺安裝測量放線示意

3.2 先裝法施工技術

先裝法施工在N層完成樓板澆筑后，先安裝第N+1層超大預制陽臺與空調(diào)墻板，再綁扎墻筋安裝豎向預制構件。先裝法采用腳手架搭建支撐體系，豎向鋼管以測量放線的左右控制線基準，左右控制線基準間距1 000mm，以進出控制線為基準，平行于控制線2排鋼管間距1 500mm，并使用斜向和水平方鋼管拉結(jié)加固；豎向鋼管頂部安裝標高調(diào)節(jié)絲杠，絲杠頂端焊接U形托，U形托上方鋪墊截面100mm×50mm的方木，以超大預制陽臺中間懸挑梁所在軸線為基準，位于左右兩側(cè)陽臺板居中位置安裝斜撐拉桿，并通過預埋的拉環(huán)使用鋼絲繩斜向拉緊支撐架。完成支撐體系框架搭建后，使用線錘以安裝測量放線的前后和左右進出控制線為基準進行校正，并使用水平尺和絲杠配合，上下調(diào)整支撐體系整體水平位置。

支撐體系搭建完成由專人負責掛鉤指揮起重機起吊超大預制陽臺，陽臺起吊距離支撐體系頂部0.5m高時停止降落，安裝人員穩(wěn)住構件參照墻頂垂直控制線，引導陽臺緩慢降落至支撐上方，人工牽引做局部微調(diào)，預制陽臺中間懸挑梁底部對準空調(diào)墻板安裝位置緩慢下落至U形托墊木。先裝法施工超大預制陽臺垂直標高調(diào)節(jié)使用支撐體系底部絲杠配合調(diào)整墊片，水平方向通過撬杠(使用角鐵保護構件邊緣)配合起重機做輕微調(diào)整。

3.3 后裝法施工技術

后裝法施工在N層完成樓板澆筑后，先安裝豎向預制構件后綁扎墻筋，再安裝第N+1層超大預制陽臺[4]。后裝法通常與裝配式鋁模體系配合，支撐體系由上下可調(diào)節(jié)獨立支撐桿件和頂部鋁模板組成，并將鋁模早拆技術引入陽臺安施工中[5]，支撐體系由3排進出間距700mm，左右間距1 000mm的獨立支撐桿組成，支撐桿頂部與鋁模板連接。

后裝法施工前預制陽臺懸挑梁與現(xiàn)澆剪力墻或梁連接位置鋼筋已完成綁扎，安裝中先起吊預制陽臺移動向室外側(cè)位置，控制懸挑梁外露錨固筋搭在現(xiàn)澆結(jié)構邊緣。起重機配合人工水平牽引緩慢移動預制陽臺，待預制陽臺左右前后邊緣靠近進出控制線后，緩慢下降落至鋁模板上，調(diào)節(jié)獨立支撐桿控制陽臺標高，參考進出和左右控制線，使用撬杠與角碼配合調(diào)整安裝位置。

4 基于ABAQUS有限元分析的裂縫預防技術

超大預制陽臺在項目施工應用過程中，陽臺板下側(cè)靠近邊緣部分陰角頻發(fā)裂縫。通用有限元分析軟件ABAQUS6.14具有強大的非線性分析功能，利用其提供的混凝土塑性損傷模型，可較好地模擬混凝土復雜受力狀態(tài)下的力學性能[6]，用于計算超大預制陽臺在起吊存放運輸過程中，因外界條件的干擾對產(chǎn)品本身產(chǎn)生的質(zhì)量問題。

使用ABAQUS模擬分析超大預制陽臺產(chǎn)生質(zhì)量裂縫時的應力分布，監(jiān)測到當超大預制陽臺支撐(見圖5)下方2個木方作用力達到9kN時，陽臺板底部與外側(cè)邊梁連接部位已經(jīng)出現(xiàn)受拉損傷和較大的拉應力，主應力已經(jīng)接近C30混凝土材料標準抗拉強度2.01MPa。

圖5 超大預制陽臺堆放運輸支撐點位示意

超大預制陽臺總重力約為52kN，因此當支點木方反作用力達到陽臺重力的17.3%時，會對陽臺板根部造成損傷，根據(jù)模擬得到的板底支撐木方不利作用力加載底部受拉損傷云圖與實際開裂位置相吻合，結(jié)合實際支撐情況可作出相應改進，以解決現(xiàn)場出現(xiàn)的質(zhì)量裂縫問題。

根據(jù)圖紙吊鉤位置，對超大預制陽臺模型中吊點位置施加相應邊界條件。采用ABAQUS軟件中靜力加載方式進行重力加載，考慮吊裝工況下動力沖擊作用較為不利，將沖擊系數(shù)取為3，分析構件從0～3倍自重作用下陽臺受力變化。

經(jīng)過計算發(fā)現(xiàn)在荷載達到2.73倍自重時，陽臺右側(cè)板根部出現(xiàn)損傷，可以發(fā)現(xiàn)梁底靠近中部區(qū)域有較為明顯的應力集中。

針對ABAQUS有限元軟件分析得出的結(jié)果，支撐架與陽臺板之間的接觸面積過小和陽臺板配筋間距過大是導致超大預制陽臺存在質(zhì)量裂縫的因素之一，吊裝中動力沖擊作用較小。因此超大預制陽臺施工過程中需嚴格控制運輸存放方式，增加支撐架與陽臺板之間接觸面，陽臺板配筋建議間距150mm。

5 結(jié)語

本文從設計、生產(chǎn)、安裝及質(zhì)量預防方面著重介紹了超大體量裝配式預制陽臺施工關鍵技術，該技術已在珠三角地區(qū)多個項目中成功應用，對解決超大體量裝配式預制陽臺生產(chǎn)及安裝施工技術問題，提高預制陽臺工程質(zhì)量、提升裝配式建筑形象、縮短工期具有重要意義。