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大型公建装配式叠合板施工技术要点及应对措施

发布时间:2021/05/13 点击量:
预制装配式结构与传统现浇结构施工在设计、施工、管理上有较大差异;其最大特点时生产方式上的改变,主要体现在设计标准化,生产工厂化,现场施工装配化和建造过程的信息化上。其优势在于提升工程建造效率和施工质量,降低安全风险,实现环保节能。目前,大型公共建筑特别是高层建筑的装配式施工主要应用预制楼板、预制楼梯段板。
 
公共建筑的结构体系特点给装配式施工带来了新课题,尤其在深化设计、施工策划、现场吊装就位及工序穿插等方面,均有必要系统研究总结技术要点难点,制订对策,充分发挥装配式结构的优势,从而推动建造方式的可持续发展。
 
奥体金融中心BC楼项目,其结构部分构件采用装配式构件,主楼地上楼层采用了钢筋桁架预制叠合板。叠合板规格复杂,数量多、跨度大。本文通过工程实例简要先容了桁架叠合板加工制作、运输、吊装施工工艺,阐述了叠合板整个施工过程中的技术要点及应对措施,并指出了目前存在的问题,为类似大型公建叠合板构件的施工提供可借鉴的经验。
 
一、工程概述
 
奥体金融中心BC楼房地产开发项目,总建筑面积11.8万㎡,地下3层,地上28层,框架核心筒结构。采用建筑产业化技术,产业化部分涉及主楼的部分楼梯段及楼板,预制构件详见表1。
 
装配式构件明细
表1 装配式构件明细
 
单层叠合板面积约1500㎡,楼板为60mm厚预制叠合板+80mm厚现浇板,叠合板均为双向受力构件,底部配置8~10mm双层双向钢筋。叠合板以板端两侧的框架梁或剪力墙为制作,叠合板混凝土设计强度等级为C40。
 
二、工程重难点分析
 
(1)叠合板构件尺寸形式多样、构件数量多,楼板内机电管道布置错综复杂,预留孔洞工程量大。原设计单位按照设计单位属地的地方标准进行了构件初步设计,总承包单位需根据构件生产单位实际生产条件进行深化设计。
 
(2)产业化构件的制作、加工、运输、存放、吊装过程的时间跨度大,构件工厂加工现场安装,空间跨度大。如何全面细致地进行质量控制及管理是总承包管理的重点控制内容。
 
(3)构件的运输、现场存放管理:构件数量多,运输通道交通压力大。单层楼板构件达到92块,总重量约220t。大部分构件均超出常规运输车辆的限制宽度。为保证结构施工流畅及确保关键工期。必须对构件的运输、存放进行统一策划组织管理。
 
(4)构件的吊装是整个产业化施工的关键工序,施工现场涉及多部门、多专业,特别是构件的垂直运输、安装管线施工、模板支撑施工、钢筋绑扎、后浇混凝土施工均须围绕构件吊装这一施工主线统一进行部署,才能保证施工质量及工序流畅。
 
(5)构件吊装工作量大,构件尺寸及重量规格多,吊装就位控制精度要求高。
 
(6)叠合板吊装完毕后,后浇混凝土施工,必须确保施工过程叠合板构件受力状态的稳定性,制定合理的养护措施,确保结构整体质量。
 
(7)本工程楼层空间开阔,跨度大,叠合板支撑体系与传统模板支撑体系不同,支撑方案需确保构件自身的安全及结构施工安全。
 
三、深化设计
 
本项目原结构设计图纸中叠合板仅提供了平面布局及图集选用型号,未考虑板间后浇板带的设置,其板端支座形式多达6种,叠合板板型为69种。机电安装预留预埋工程量大,在深化设计时要统筹考虑上述问题。
 
本工程叠合板深化设计时,利用BIM技术辅助设计,将机电及结构模型整合后,充分考虑机电安装专业的预留预埋及其他专业的平面洞口留设。深化设计根据构件生产单位生产线及模具型号,将本工程的叠合板板型优化为32种,提高模具通用性,提高构件的生产效率。深化设计时,根据板型大小及起吊受力验算,将楼板吊钩位置提前预留,并附加吊钩钢筋,保证叠合板结构受力合理,吊装安全。本工程叠合板缝为整体式拼缝,采用300mm宽现浇板带,现浇板带在深化设计时,相邻跨度的板带尽量拉通顺直,以方便模板支设时的连续性和支撑体系的稳定控制。因叠合板为双向板受力,板带左右两侧的叠合板底部伸出钢筋应相互错开,端部设置180°弯钩。对叠合板端部支座节点进行优化,全部采用伸入框架梁或剪力墙10mm的方案。简化节点钢筋及模板工序。主楼结构施工采用附着式整体提升防护架体,架体支撑支座需在部分叠合板上设置,通过BIM技术对支座节点进行设计优化,对相应位置进行钢筋补强,降低楼板局部受压破坏的风险。
 
四、施工策划
 
装配式施工策划的主要内容包括施工现场平面部署、构件生产运输及存放部署、起重设备选型、模板支撑体系策划等工作,本项目装配式施工策划在施工准备阶段就开始进行。
 
装配式构件的吊装全部依靠现场塔机设备,塔机的选型需考虑构件自重及构件存放区域的距离,确保既能顺利安全吊装,又能经济合理,节约施工成本。预制构件的生产运输需与现场结构施工进度相匹配,因构件存放需占用场地资源,无论是生产厂家还是施工现场,场地条件有限。本项目根据实际情况,按照结构施工计划进行部署,确保现场在构件吊装前一天本层构件运输到位,生产厂家场区备用1层构件,以应对停电、构件破损等突发情况的发生。以此保证生产线、存放区、施工现场的构件按照施工顺序有序流转(图1)。
 
构件存放区
图1 构件存放区
 
件运输到现场,按照吊装顺序划分存放区域。本项目场地狭小,构件统一存放至车库顶板及裙房屋面,按照结构设计荷载要求,叠合板存放层数不得超过3层。叠合板存放次序与构件吊装顺序一致。叠合板存放搁置垫块保持各层楼板竖向位置一致,板跨中间位置不得设置垫块。
 
应用物联网技术,构件自生产线养护完毕后,生成二维码固定于构件上,二维码信息包括构件编号、现场存放区号、构件吊装序号、构件平面位置、吊装负责人等。确保构件自生产至吊装就位信息的可传递性,实现装配式施工精细化管理。
 
叠合板模板支撑体系BIM策划
图2 叠合板模板支撑体系BIM策划
 
叠合板支撑体系一定结合工程设计特点进行设计,本项目标准层高为4.2m,且为框架核心筒结构,楼板跨度及框架梁截面尺寸大,如叠合板采用独立支撑件无法满足模板支撑体系的稳定性。为此,选用扣件式钢管脚手架支撑系统,支撑架顶部采用U形支托加方钢横撑(图2)。
 
五、结构施工
 
叠合板的吊装应严格按照前期策划的顺序进行,避免现场施工混乱无序,从而影响施工进度。主楼标准层按照区域板块顺时针划分为16个吊装区域,每个区域先吊装中间板块。吊装作业班组人员必须固定,吊装过程,木工班组配合吊装人员对叠合板的就位进行尺寸复核。吊装时,严格按照预留的吊钩位置进行起吊,不得随意将吊钩固定在桁架钢筋上,避免构件损坏。叠合板模板支撑体系选用扣件式钢管脚手架,框架梁与楼板支撑统筹考虑,保证支撑系统的整体稳定性,图集中虽给出了叠合板支撑做法,类似公建的大跨度结构体系建议谨慎考虑。模板支设要考虑叠合板的支座及板间拼缝的设计特点,满足叠合板就位要求的前提下,应考虑混凝土施工时漏浆等质量问题的处理。本工程的模板节点做法如下。
 
(1)300mm宽板缝模板设计:采用15mm厚木胶合板,宽度为700mm宽;次龙骨采用50mm×80mm方木主龙骨采用钢管;700mm宽模板安装完毕后,沿现浇板带纵向粘贴20mm宽双面胶条进行封闭,防止浇筑混凝土时漏浆。
 
(2)叠合板支座位置模板设计:梁侧模板为方便叠合板安装就位,中间框架梁设计为T形模板,外挑100mm宽,外侧框梁设计为L形模板,剪力墙内侧支座设计外挑100mm宽,作为叠合板支座。叠合板搁置端底部均贴海绵胶条,防止漏浆。
 
大型公建装配式结构施工,钢筋工程的施工工艺变化最大,特别是框架梁钢筋,配筋率高、箍筋密集绑扎就位难度大。本工程钢筋工序的施工按以下顺序施工:模板至支撑系统搭设完毕;叠合板吊装就位;叠合板板端支座外伸钢筋下弯90°;梁钢筋绑扎就位;叠合板板端支座外伸钢筋复位;上部钢筋绑扎。
 
现浇部分混凝土的浇筑施工,施工前对叠合板上下表面进行适当洒水养护,浇筑完毕后马上覆盖薄膜,以避免现浇层混凝土失水过多,产生表面干缩裂缝。
 
混凝土布料机支撑腿放置在框架梁部位,下部模板支撑进行加固。混凝土浇筑按照先竖向构件再水平构件的顺序进行,叠合板区域的混凝土浇筑按照由中间向两侧对称浇筑,避免混凝土再叠合板顶部堆积过高。混凝土的振捣应特别注意叠合板带及板端支座部位,确保节点混凝土的密实度。
 
结束语
 
本项目装配式叠合板的施工取得了成功,并通过合理策划研究,对本项目的叠合板进行了设计与施工的双优化,解决了施工重难点,但还存在诸多问题需进一步研究解决。(1)双向受力叠合板四周外伸钢筋对构件运输、吊装及钢筋工序的施工均存在影响,板型优化程度有待提高。(2)现场吊装专业工人短缺,工人素质偏低,对工程建造提质增效造成障碍。(3)类似大跨度框架结构的叠合板模板支撑体系的优化,尚需进行深入研究,以实现安全与效益的双赢。
 
编辑概况:梁伟(1973-),男,山东临沂人,高级工程师,项目经理。
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