装配式混凝土框架结构在公共建筑施工中的应用

2018-11-09施忠平

建筑施工 2018年7期

关键词：塔吊教学楼预制构件

施忠平

上海建工五建集团有限公司上海 200063

预制装配式建筑由于采用工厂化预制、现场拼装，在便于管控质量的同时，还可以减少湿作业，在密集城区大大降低扬尘和噪声污染而深受青睐。可以说预制装配式建筑是实现建筑工业化的必经之路。

1 项目基本概况

1.1 建筑概况

新建星河湾中学项目建设地点位于上海市闵行区，东至都庄路、西至规划道路、南至梅州路、北至规划消防站地块内。工程总用地面积43 290 m2，总建筑面积49 193.07 m2。包括1#～3#教学楼、多功能综合楼、风雨走廊、学生公寓、开关站、10 kV变电站、运动场主席台、门卫值班室、钟楼、垃圾房等建筑，其中主体建筑为装配式框架结构。

1.2 装配式结构概况

该项目要求单体预制率≥40%，学生公寓和教学楼结构较为标准，构件适于拆分，除首层采用现浇外，其余全部采用预制装配式结构。为达到防水要求，所有建筑屋面均为现浇施工。

学生公寓单体预制率约47%，教学楼单体预制率约44.2%。其中，预制构件主要有预制梁、预制柱、预制楼板、预制楼梯等。

2 深化要点

2.1 构件拆分

装配式建筑经过最初结构设计后，还需要进行二次深化设计，对相关构件单元进行拆分，确定构件数量，并进行归并整合，以减少单元构件数量，方便工厂生产和现场施工。

以教学楼为例，在预制楼层中，预制构件包括预制叠合框架梁、预制叠合次梁、预制叠合楼板、预制楼梯和预制空调板。

背景工程1#、2#和3#教学办公楼开间均为9.0 m，进深分为8.7、8.0 m共2档，且教学楼标准层层高均为4.0 m。

教学楼房间划分较为简单，可以相对减少构件单元。在施工图阶段通过梁柱截面归并达到化繁为简的目的，使整个项目构件种类较少。

其中学生公寓楼和教学办公楼标准层预制柱截面仅有2种，分别为0.60 m×0.65 m×3.20 m和0.60 m×0.65 m×3.30 m。

2.2 主要连接节点

柱-柱连接方式为全套筒连接，套筒连接方式是《装配式混凝土结构技术规程》中推荐的连接方式。

套筒内钢筋锚固长度为8倍钢筋直径，构件与楼面设置厚20 mm坐浆层，在构件吊装完成后，通过套筒内注入高强灌浆料将上下构件形成整体，柱底部设置深30 mm抗剪键槽，增强抗剪能力。

主次梁连接可以采用钢筋连接方式，主梁留槽后强度削弱过大，不利于运输及吊装，为方便现场施工，减少现场支模及钢筋绑扎工作量，深化设计中采用搁置式主次梁节点连接方法（图1）。采用牛担板做法的主梁开槽尺寸较小，切实解决了主梁开槽过大带来的主梁运输和吊装问题。

图1 主次梁连接牛担板节点做法

节点设置为牛担板搁置方式，在主梁相应位置留有搁置槽，槽口位置埋设金属板。次梁端部设置牛担板，牛担板每侧设置6根φ25 mm栓钉。次梁放置在主梁预留槽位置后，牛担板与主梁预埋金属件焊接（图2）。

图2 预制框架主梁和次梁牛担板示意

梁柱核心区节点，梁柱节点位置钢筋较为密集，梁底部钢筋伸入节点长度需要满足0.4倍抗震基本锚固长度的构造要求并上弯15倍钢筋直径。中间柱节点有4根梁伸入节点锚固，需要仔细排布钢筋位置。

梁柱节点深化方面，由于竖向主筋均匀分布在柱外侧，梁伸入钢筋位置限制在柱主筋空隙之间。在梁端部位，通过将底部钢筋双排布置，将钢筋向中线弯曲，以便插入节点（图3）。

图3 叠合梁端底部

3 施工现场策划

3.1 施工平面布置

新建星河湾中学项目在都庄路布置2个大门，用于场内构件、材料运输进出，大门宽9 m，内部道路宽6 m。因每栋单体周围可使用场地较小，现场预备1层的预制构件，堆场1、2堆放学生宿舍PC构件，堆场3堆放2#、3#教学楼PC构件，堆场4、5堆放1#教学楼PC构件，堆场6堆放多功能综合楼PC构件（图4）。

图4 施工总平面布置

3.2 塔吊布置

起重机械的配置数量须根据施工流水段的划分以及施工进度安排进行综合考虑。起重机械设置的位置须根据建筑物的结构形式以及现场的施工现场总体规划确定。起重机械的型号须根据起重机械的布置位置以及吊装材料（预制构件）的质量、施工段的面积和高度等诸多因素来确定。

将设计完成后的全装配式结构按照混凝土大致计算，确定塔吊最大作业半径、预制构件最大质量，塔吊作业半径需考虑预制构件卸车与堆放位置、塔吊与塔吊间距是否满足要求等内容，结合情况合理地选择施工塔吊。

根据各栋单体实际吊装需求，现场共配置塔吊4台；公寓楼拟配置1台TC6517塔吊，回转半径40 m；2#、3#教学楼共同配置1台TC7035塔吊，回转半径65 m；1#教学楼拟配置1台TC7035塔吊，回转半径50 m；多功能综合楼拟配置1台TC7052塔吊，回转半径60 m。

4 施工工艺

4.1 工艺流程

总体工艺流程为：测量定位→现浇部分钢筋、模板工程，预制装配部分结构安装→混凝土浇筑→混凝土养护。

现浇部分钢筋、模板部分施工流程为：现浇混凝土柱钢筋绑扎→现浇混凝土柱封模→梁柱核心节点区钢筋绑扎→梁上皮钢筋绑扎→楼板水电管线预埋→楼板钢筋绑扎节点封模。

预制装配部分结构安装施工流程为：预制柱部位标高调节→预制柱吊装及调整→预制梁、板底部支撑架搭设→预制梁吊装及调整→预制叠合板吊装及安装→套筒灌浆连接。

4.2 吊装顺序

构件深化设计时考虑到梁的竖向吊装先后顺序，避免梁构件吊装时发生碰撞。单层吊装顺序先吊装x方向主梁，随后吊装y方向主梁（图5），最后吊装次梁（图6）。

图5 主梁吊装顺序

图6 次梁吊装顺序

4.3 临时支撑体系

按照装配式预制构件的结构安装施工特点，临时支撑体系分为竖向构件安装工具式支撑体系和水平构件安装工具式支撑体系两大类。

竖向构件安装专用工具式支撑体系比较成熟，预先在楼面预埋金属件，后用斜支撑将构件固定在楼面上。

水平构件叠合梁板，在现场实际施工中，一般采用排架支撑，施工慢，标高不容易控制。工程现场组合使用独立钢支撑和三脚架支撑，取代了原有繁琐的排架搭设（图7）。

图7 水平支撑体系

水平构件安装用支撑杆件主要包括早拆柱头、插管、套管、插销、调节螺母及摇杆等部件。套管底部焊接底板，底板上留有定位的螺丝孔；套管上部焊接外螺纹，在外螺纹表面套上带有内螺纹的调节螺母；插管上套插销后插入套管内，插管上配有插销孔，插管上部焊有中心开孔的顶板；早拆柱头由上部焊有U形板的丝杆、早拆托座、早拆螺母等部件组成；早拆柱头的丝杆坐于插管顶板中心孔中，通过选择合适的销孔插入插销，再用调节螺母来微调高度以便达到所需求的支撑高度。

该新型框架组合式支撑由独立支撑、三脚支架、水平联系杆件组成。独立钢支柱采用插销粗调＋螺纹微调的钢支柱作为预制构件水平结构的垂直支撑，能够承受叠合梁、叠合板的结构自重和施工荷载。