PC构件在某城市综合体装配式地下室中的应用探讨

粟庄宇,唐永红,许 倩,贾 霖

(西华大学,四川 成都 610039)

1 前言

装配式建筑是用预制部品部件在工地装配而成的建筑。装配式建筑是建造方式的重大变革,是推进供给侧结构性改革和新型城镇化发展的重要举措。这种建筑的优点是建造速度快,受气候条件制约小,节约劳动力并可提高建筑质量[1]。

2 应用案例

2.1 工程概况

某城市综合体作为一种标志性地标建筑,首次将地下室结构设计为装配式形式,其装配化结构分布图如图1所示。该项目建筑面积为102619.57m2,建筑高度约为40m,综合剧场基底面积为13939.24m2。由于该项目场地异形,主体功能复杂,故本工程工业化区域只包括-3层、-2层及-1层夹层共计三层,建筑面积约1700m2。预制构件包括楼板(预制现浇叠合板)和主次梁,预制率达到30%以上。

图1 工程地形平面图

2.2 PC和RC体系的建立

PC(Prefabricated concrete)体系是针对装配式混凝土建筑深化拆分和设计的模式,深化的核心原则是等同现浇,其考虑的主要因素包括：受力合理、预制构件配筋构造、制作模具的可操作性、运输构件的规格限制和吊装的重量等。PC构件生产高效,施工吊装非常便捷,可迅速实现大规模建筑产业化[2]。

RC(Reinforced concrete)体系是基于PC体系的一种模式,通过对PC构件各个节点的深化设计,将PC构件进行符合项目特点的安装顺序编排,做到运输高效、吊装安全、安装便捷,为业主提供装配式建筑生产、安装、售后于一体的全方位服务,实现合作共赢[3]。

2.3 深化设计

(1)结构深化设计。地下室工业化部分共有预制构件213个,其中预制主、次梁75根,预制桁架楼板138块。楼板结构设计采用了双向板两面出筋的设计方式,即便于工厂生产,也有利于现场预制楼板的安装。预制楼板由于跨度大,故采用了B80桁架钢筋；板面采用拉毛工艺处理,板侧采用水洗工艺,大大的加强了预制层和现浇层的结合作用。预制主梁采用传统的弯锚工艺,由于框架柱均为型钢混凝土柱,故在设计阶段做了详细了钢筋避让模拟,工厂生产也做到钢筋精确定位,从而使得钢筋在现场安装时能与型钢巧妙的避开。主梁箍筋在非加密区采用了开口箍,便于现场施工梁上部钢筋的放入。次梁与主梁连接处采用了搁置式节点处理,避免了次梁底筋伸入主梁,大大加快了施工速度。次梁箍筋则全部采用开口箍,进一步加快了上筋的放入速度。其中,个别预制构件如搁置式的预制次梁采用人工添加节点(见图2)。

图2 搁置次梁平面及剖面图

(2)水电深化设计。本项目水电部分共有预埋线盒71个,预留洞孔11个。其中线盒有PVC和KBG两种类型,洞孔有截面尺寸90*90mm2的方孔,直径160以及直径250的圆孔三种类型。预埋的线盒是根据图纸精确设置,其高度为100mm,线盒底部与板底齐平,超出部分用于现场穿线,并与预留的方形通孔配套穿管。而圆形通孔是根据提供的水施图纸以及施工工艺进行预留。不仅定位准确,还为施工现场节约一定的施工工序。

2.4 生成图纸和汇总工程量

BPC-Maker是应用于装配式建筑的设计软件,包含钢筋混凝土结构、水电深化设计,项目管理等模块。并且,BPC可实现建筑构件以及预埋件的精确建立和细致管理,将构件的结构设计,水电预埋设计,工程量提取,工厂生产控制等环节预先参数化设置,可根据需要定制输出各种形式的统计报表。本工程项目对PC构件数量及材料用量分类汇总,即可获得某个构件详细的工程量统计(如预制梁、板见图3)以及输出工程量清单。清单的输出内容包括截面尺寸、编号、类型、规格、混凝土的用量、钢筋的用量、预埋件的数量及类型、水电预埋件的数量及类型等信息。

图3 预制梁、板工程量统计信息表

2.5 PC构件的吊装和施工技术

(1)PC构件的运输及吊装。工业化地下室结构异型,原图纸经过深化设计拆分后,PC构件的大小、重量差异较大。在运输过程中,需保证PC构件受力均匀,避免变形造成得开裂；还需考虑吊装顺序,从而达到不增加运输成本、不影响施工便捷性的目的。施工现场原有塔吊为STT553一台,为了保证PC构件吊装不过多占用塔吊使用率,对其结构进行了拆分,重点考虑塔吊的起吊重量、起吊距离以及吊装顺序。由于该项目包含了钢结构、预应力构件以及PC构件等多种形式,故所采用的吊具种类较多。在选用吊具时,需综合考虑关键连接节点的结构形式,以保证吊具的适用性,使吊装时PC构件重心平稳,从而编排合理的吊装顺序。

(2)PC构件的安装及节点处理。在PC梁构件安装时,需保证误差在±3mm精度内,才能使PC板构件顺利安装,达到设计要求的搭接长度,保证结构的安全性。特别是塔楼部分型钢混凝土柱连接处,PC梁下部筋锚固长度长达1m,且下部筋间距小于钢柱加铆钉的尺寸,安装时操作难度大,容易造成安装偏位。针对板与板,梁与梁以及板与梁等关键节点的连接处理,需要通过增加一定的施工工序才能达到设计要求。比如两张PC板之间的拼缝位置,为达到抗震、抗裂要求,需要多道施工工序协同完成,对施工质量、技术要求较高。

(3)PC构件的技术优势。根据PC板不同的尺寸、重量以及吊环预埋的分布情况,对PC板的吊具做了仔细的研究。若采用传统方式对PC板进行吊装,在吊装时既无法保持PC板的平衡,又对安装工人的操作便捷性也有一定影响。但采用大小合适的井字形吊具,两端为固定点,中间为两个动滑轮,不仅可以在吊装过程中保证重心平衡,还可以大大增加工人的可操作性,从而间接缩短了吊装时间,加快了施工工期[4]。

3 结论

本文结合某工程案例的应用,进行从设计到施工工程中PC构件工业化应用的技术分析探讨,可以得到以下结论：①与现浇混凝土相比,建筑构件的质量和工艺通过机械化生产能得到更好地控制；②与传统构件相比,PC构件趋于生产工业化,设计标准化,成本细致化；③在施工现场,预制件尺寸及特性的标准化能显著加快安装速度和建筑工程进度[5]。

[1]蒋勤俭.国内外装配式混凝土建筑发展综述[J].建筑技术,2010,41(12)：1074-1077．

[2]吴水根,柏建韦.装配式建筑部品施工的质量评价[J].结构施工,2013,(2)：116-118．

[3]刘道华.浅谈装配式建筑的结构设计优化[J].江西建材,2017(16)：18-18．

[4]石帅,王海涛,王晓琪.预制装配式结构在建筑领域的应用[J].施工技术,2014(15)：16-20．

[5]钟志强.浅谈住宅产业化与建筑工业化[J].住宅产业,2011(3)：49-50．