在国家和各地方政府对建筑工业化的大力支持及建筑企业自身转型升级动力的推动下, 装配式建筑近年来在国内发展较快。其中装配式混凝土剪力墙结构目前已在国内较多城市得到了推广应用, 形成了相对比较成熟的装配式混凝土剪力墙结构设计、施工技术体系。而装配式混凝土框架结构、框架-剪力墙结构应用较少, 本文以正方利民工业化集团总部基地1号楼装配式预应力混凝土框架-剪力墙结构项目为例, 介绍了其节点连接区深化设计及预制混凝土构件的施工安装技术等。

正方利民工业化建筑集团有限公司总部基地1号楼项目为装配式预应力混凝土框架-剪力墙结构, 总建筑面积约8 000m², 地下1层, 地上8层。项目主体结构±0.000以下采用现浇形式施工, 首层及以上框架部分采用框架结构预制装配、剪力墙现浇的方式施工。该项目中采用的预制构件有预制主梁、预制次梁、预制柱、预制叠合楼板、预制楼梯及预制外挂板等共6类, 通过现场施工安装及后浇混凝土浇筑完成结构施工。

1) 进行装配式梁柱节点区连接时, 由于节点核心区内存在大量的梁柱交叉纵筋, 该区域钢筋的布置和连接比较困难, 尤其是该项目预制主梁中需穿设预应力钢绞线, 预制混凝土梁、柱安装效率低, 无法实现标准化操作, 并且混凝土浇筑质量难以得到可靠保证。

2) 为提高预制率, 减少现场湿作业量, 本项目次梁也为工厂预制, 而预制主、次梁连接节点施工安装难度较大。

3) 由于本项目采用框架结构预制装配、剪力墙现浇的方式施工, 需设计相应预制柱与现浇剪力墙钢筋及混凝土连接构造方案。

4) 由于本项目预制主梁采用后张预应力筋施工连接, 因此柱端部锚具的布置及外形尺寸应满足该位置柱纵向钢筋的布置要求。

为解决以上装配式预应力混凝土框架-剪力墙结构施工安装中的各项问题, 本项目在深化设计过程中主要采用了如下技术方案。

1) 为提高预制梁施工安装效率, 中柱节点预制主梁梁底纵向钢筋连接深化设计过程中首次采用直螺纹套筒和灌浆套筒相结合的连接方式, 如图1所示, 大大降低了梁柱节点核心区钢筋的密集程度, 实现了标准化施工, 同时保证了节点区混凝土浇筑质量。

2) 为实现预制主、次梁连接节点的高效安装, 深化设计过程中, 预制次梁梁底纵筋与预制主梁通过直螺纹套筒采用后植钢筋连接, 连接完成后与叠合板后浇层混凝土一起浇筑完成施工, 如图2所示。

3) 该项目剪力墙数量少, 若剪力墙采用预制方案, 其吊装质量与其他预制构件吊装质量差别较大, 因此剪力墙采取现浇方式施工。剪力墙水平筋与预制柱中预埋直螺纹套筒连接, 如图3所示。

4) 因预制柱钢筋较密, 该项目专门设计了尺寸较小的可放置于梁柱节点区的专用预应力锚具, 如图4所示, 有效解决了常规锚具与梁柱主筋碰撞及预应力锚具与预制梁预留孔道连接等问题。

1) 装配式混凝土框架-剪力墙结构施工组织模式需合理选择布置施工机械、综合考虑预制构件的运输路线及存放场地, 根据其特点来组织施工。

2) 预制构件安装过程中应采用预制构件专用安装工 (器) 具, 如预制柱支撑体系、预制叠合楼板支撑体系、构件吊装体系、施工安全外防护体系, 采用成套的标准化施工设计与专业做法, 提高安装效率、保证安装质量。

3) 竖向钢筋采用半灌浆套筒连接, 部分预制梁水平向钢筋也采用半灌浆套筒连接, 确保预制柱与现浇柱、预制梁与现浇梁具有相同的破坏形态和屈服机制。灌浆作业采用压力灌浆设备与专业施工班组组织施工等产业化配套专业施工方法。

装配式结构施工项目的劳动队伍具有专业化水平高、协同组织能力强等特点。从施工组织到构件吊装、支模绑筋、节点混凝土浇筑均为专业班组作业, 接近于产业工人管理模式, 项目实施需要成套预制构件组织经验和专业队伍协同作业管理体系。

该项目标准层施工安装的主要流程为:施工准备→预制柱安装→现浇剪力墙钢筋绑扎→预制梁安装→后浇区模板支设→叠合板安装→预制楼梯安装→后浇混凝土施工→预制外挂墙板安装。本文重点介绍从施工准备至叠合板安装阶段的施工技术要点。

1) 在预制构件厂, 应对典型梁柱节点进行预拼装, 以提高施工现场安装效率, 避免预制构件制作时出现过大偏差。

2) 对整个吊装过程进行施工组织设计, 防止出现由于吊装过程设计不合理而导致的工期延误。

3) 对预制构件进行有效编号, 保证预制构件的加工制作及运输与施工现场吊装计划相对应, 避免因构件未加工及装车顺序错误影响现场施工进度。

4) 预制构件运送到施工现场验收合格后, 应吊装至指定构件堆放区域, 堆放时应按吊装顺序、规格、品种等分区域堆放, 且布置在塔式起重机有效范围内。

5) 施工前应对操作人员进行技术、安全培训和交底, 以保证施工安装质量和安全。

1) 抄平

吊装前, 对下柱上表面应先抄平, 可选择钢垫片。

2) 柱吊装就位

预制柱吊装时采用预制柱上端预埋吊钉, 接近下层顶板待插入钢筋时, 放缓吊装速度。预制柱就位时先定位穿入预制柱底1个纵筋连接孔洞, 其他柱纵筋可比较准确套入其他预留套筒。

3) 柱支撑安装

柱就位后及时对柱的位置进行调整, 然后用支撑将柱临时固定, 用可调斜撑校正柱垂直度, 用支撑将柱固定后方可摘除吊钩。

4) 柱底钢筋套筒灌浆

在柱底与楼板形成密闭空腔后, 采用专用灌浆料对柱下部套筒与钢筋之间的间隙进行灌浆。

5) 为防止浇筑混凝土时振动棒导致柱钢筋偏位, 预制柱上侧节点核心区浇筑前, 每个柱头应套上定位钢板。

预制柱吊装完成后, 进行现浇剪力墙钢筋绑扎工作。除与预制柱连接的墙体水平钢筋外, 现浇剪力墙的钢筋绑扎工作与传统剪力墙施工一致。墙体水平钢筋与预制柱侧预埋直螺纹套筒连接, 钢筋绑扎前应对预制柱侧与剪力墙连接位置做凿毛处理。

项目预制梁的安装包括预制主梁安装及预制次梁安装, 安装时先安装预制主梁, 再安装预制次梁。

1) 梁支撑安装预制梁支撑体系的布置应经计算确定, 一般主要考虑梁接头处支撑, 吊装前按施工方案搭设支架, 校正支架标高。

2) 梁吊装就位预制梁吊装一般采取定制吊装钢梁, 起吊前应调节好预制梁吊装时的水平度。

3) 调节梁水平及垂直度梁安装就位后, 应及时对梁的位置进行调整并调节支撑件标高, 保证其充分受力后方可摘除吊钩。

4) 梁钢筋连接梁底钢筋连接可根据节点核心区钢筋布置情况采用直螺纹套筒和灌浆套筒连接、钢筋锚固板等实现在节点核心区的锚固及连接。

5) 预应力孔道连接及预应力筋穿设主梁吊装完成及梁底钢筋安装完成后, 进行节点区预应力孔道连接, 连接方式采用波纹管进行连接, 如图5所示。连接预制梁间的预应力波纹管时, 应保证波纹管连接处的密闭性, 防止出现混凝土浇筑时管道堵塞。在结构两侧预应力端头锚具安装时, 应采取有效措施固定锚具位置。

6) 梁灌浆套筒灌浆主梁梁底钢筋连接采用直螺纹套筒和灌浆套筒的装配式梁柱节点连接结构, 待梁钢筋连接及预应力筋穿设完成后, 采用专用灌浆料对梁底部灌浆套筒进行灌浆。

完成以上工序后, 进行梁柱节点后浇区及现浇剪力墙模板支设。其中, 梁柱节点后浇区模板采用定型钢模板, 也可采用周转次数较少的木模板或其他类型复合板, 但应防止在混凝土浇筑时产生较大变形。

1) 叠合板支撑安装项目中采用预制预应力混凝土带肋叠合板 (PK板) , 由实心底板和设有预留孔洞的板肋组成。预制混凝土叠合板一般在根据跨度大小经计算后合理设置支撑, 但相对传统结构, 支撑件已大大减少, 所有支撑件均采用竖向高度可调杆件。

2) 叠合板吊装就位预制混凝土叠合板吊装相对简单, 在叠合板吊至预制梁顶位置上方0.3m左右时, 调整叠合板位置, 对位后缓慢下落, 准确就位。

3) 叠合板位置校正用小撬棍将叠合板调整至图纸要求位置, 调节支撑立杆, 确保所有立杆全部受力, 并保证该部位混凝土的标高。

4) 绑扎叠合板负弯矩钢筋, 支设叠合板拼缝处及叠合板现浇区域模板。

1) 本文对装配式预应力框架-剪力墙结构中梁柱连接节点、主次梁连接节点、现浇墙与预制柱连接节点、预应力连接节点进行了优化设计与创新, 有效提高了结构施工安装效率。

2) 结合工程实际情况, 本文对装配式预应力框架-剪力墙结构施工技术进行了较为系统的研究与总结, 可为同类项目的应用提供技术参考。