高层建筑装配式混凝土结构施工要点分析

赵中科

（中国建筑第八工程局有限公司西北分公司，陕西 西安 710000）

0 引言

在我国城市化进程中，高层建筑规模不断扩大，成为建筑项目中的重要主体。在传统的建筑施工中，高层建筑施工往往能源需求量大、施工周期长、资金投入高、对环境破坏严重[1]。在当前我国大力推进绿色建筑背景下，高层建筑施工加强对创新技术的应用，做好节能降耗、提质增效，成为建筑行业可持续发展的重要内容。装配式建筑能够满足建筑节能环保要求，并且具有施工效率高、质量好等优势，成为建筑行业未来发展的主要趋势。其中，装配式混凝土结构是我国重点推广的建筑结构体系，在高层建筑施工中，装配式混凝土结构施工不仅能够实现良好的施工效益，推进绿色建筑施工，同时还可以有效解决传统混凝土施工中存在的质量通病，提高建筑质量和安全[2]。因此，该文详细对高层建筑装配式混凝土结构施工进行了探讨。

1 工程概况

该项目建筑为地上19 层，地下2 层的高层建筑项目，建筑结构为框架剪力墙结构，1-6 层为现浇框架-剪力墙结构，7-19 层为装配式框架-剪力墙结构，采用装配式混凝土结构施工工艺。项目建筑总面积约4.4 万m2，其中地上建筑面积约3.5 万m2；建筑高度约78m；建筑功能为办公楼，设计使用年限50 年，防火等级1 级，抗震设防等级7 度，人防工程等级6 级，建筑场地类别Ⅳ类。

该工程中，主要预制混凝土构件包括预制柱、预制叠合梁、预制叠合楼板、预制楼梯、整体式阳台，混凝土强度等级C30-C40。7 层以上装配式框架剪力墙结构均为标准层，每层预制构件总数为273 件，具体如表1 所示。项目预制率为60%，装配率为79%。

表1 预制混凝土构件尺寸

2 装配式混凝土结构深化设计要点

装配式混凝土结构在满足安全、适用、耐久的基该设计要求基础上，还需要综合考虑预制构件生产、运输、现场安装等各个环节[3]。因此，要在装配式混凝土建筑原该设计基础上，对结构进行深化设计，确保预制构件满足结构需求以及水电设备等专业要求，同时结合现场施工各个环节，形成可操作性强、设计合理的施工设计图纸。

该工程中，主要对预制构件详图，相关吊件、埋件细节构造图等；预制构件装配位置、节点安装、支架设计详图；预制构件制作、装配施工、验收等进行深化设计。通过深化设计，提出预制柱、梁、楼板等设计要点，叠合板箍筋优化设计方案、叠合楼板拼缝及板端制作构造钢筋优化方案、特殊区域无支撑叠合楼板设计；优化主次梁、梁柱、柱柱连接节点设计，确保节点力学性能达标；运用BIM 进行装配式拆分体系梁板柱构件碰撞检测，调整碰撞问题，优化施工设计。通过对装配式混凝土结构深化设计，确保后期施工顺利进行[4]。

3 高层建筑装配式混凝土结构施工要点分析

3.1 预制构件场内运输

3.1.1 设置预制构件堆场

根据施工现场场地条件以及预制构件吊装施工方案，以满足1.5d 吊装施工量考虑，在北区塔吊旁设置两个吊装作业区，均为长20m，宽9m，一个用作预制构件堆场，一个用作构件翻置区。南区塔吊旁分南北设置构件堆场和翻置区，堆场尺寸与北区塔吊一致，翻置区尺寸为15m×9m。单个构件堆场约可放置50 根主次梁，两个堆场能够满足一个标准层预制梁吊装需求；单层预制叠合楼板面积为1440m2，两边吊装作业区面积总和为360+315=675m2，预制梁吊装完成后即可将叠合板运输至空闲场地，进行叠层堆放，一般可叠放三层，因此最大堆放面积可达到675×3=2025m2。因此，设置构件堆场完全能够满足预制叠合板吊装需求。

3.1.2 预制构件场内运输

该工程中，根据现场实际条件，最终选用13m×2.4m×1.5m半挂进行场内运输。施工现场南、北、东三面均设置出入口，满足车辆运输频率；场内运输路线根据堆场位置进行优化设置，场内道路设置宽度为双向车道6m。

3.2 施工准备工作

该工程建立装配式施工技术组，由项目总工程师带头，技术员、安全员、质检员、结构施工管理人员及构件安装管理员等共同组成。技术组负责深化设计施工方案，并与现场技术人员进行讨论分析，合理安排部署施工各环节；对预制构件安装施工人员进行专业化教育培训，结合构件施工具体要求，落实前期各项细节工作。进行施工技术交底，及时汇总问题，并逐一商榷施工难点、要点；各施工单位建立沟通机制，保持良好沟通，避免施工过程中沟通不畅出现失误[5]。

3.3 预制构件安装施工

3.3.1 测量放样

对平面控制点进行现场复核，运用全站仪进行平面轴线放样；根据现场各楼层高程控制点，沿建筑物四周布置水平控制网点；根据平面轴线确定构件准确位置并进行放样，根据环向水平控制网点确定构件标高[6]。

3.3.2 预制柱安装施工

施工流程：上层柱顶预留钢筋固定→柱位弹线→柱翻身→吊装→就位后临时固定→校正并调整至标准位→固定和套筒灌浆。

首先，上层柱顶预留钢筋位置精准度直接关系到预制柱定位精确度。因预留钢筋位置在柱顶，但梁柱节点位置为现浇区域，因此须预留1m 钢筋在柱顶。由于预制柱生产中预留钢筋长度存在误差，并且梁柱节点现浇过程中混凝土振捣也容易造成钢筋偏位，从而对后续安装及套筒灌浆造成影响。所以必须要先固定柱顶预留钢筋。该工程中，主要使用定位套筒和定位铁板，对复核确定后的钢筋位置进行固定。在叠合现浇部分混凝土浇筑前，从柱底楼面放线孔向柱顶楼面引线，并用鱼线拉出纵横结构边线，确定柱参照边线；根据柱钢筋分布，用直径为6mm 钢筋制作钢筋网箍，格间距比钢筋间距大3mm，钢筋网箍放置于叠合板面筋上，现浇施工中埋在混凝土中，确定钢筋相对位置；然后使用定位套筒和定位铁板进行调整固定；复核钢筋位置，正确后用短钢筋定位铁板焊接在楼板面筋上进行固定。

其次，在预制柱吊装运输中，柱翻身采用在预制柱底部放置一处一层木枋和一处两层木枋，在木枋上铺设厚橡胶垫，使柱身站立前底部与梁柱木枋接触，防止柱身晃动，保护柱底混凝土；在柱底距离1m 处设置牵引绳，若柱身出现晃动，则可通过牵引绳稳定柱身。

再次，吊装就位后，确定垂直度精确并稳定后，进行临时固定。临时固定采用可伸缩钢管斜支撑，其结构为两端螺杆加底座（开螺栓孔）以及带旋转把手，连接车牙与螺杆的中间钢管两部分。在预制柱上预留M24 车牙套筒，对准柱中间位置，斜支撑安装时再锁M24 螺栓与预制柱及楼板固定；预制楼板上预埋套筒用短钢筋与梁筋焊接在一起，避免混凝土浇筑过程中发生偏位。斜支撑套筒留置图如图1 所示。在预制柱调整中，旋转斜支撑中间把手，直至垂直度符合标准后进行固定。

图1 钢筋斜支撑套筒留置图

最后，进行预制柱套筒灌浆。连接方式为利用全灌浆套筒进行高强度无收缩砂浆灌浆连接柱间钢筋。灌浆过程中，利用预制柱底部凹槽导流，同时在柱底设置排气孔连接套筒上方，垫上钢片留下2cm 间隙，留置砂浆流动空间。套筒注浆过程中，注意加强砂浆材料检测，施工前需要对砂浆流度进行检测，采用内径为上端70mm、下端100mm，高为60mm的试验环进行流度检测，对拌合后的砂浆进行测验，流度大于300mm 后再进行灌浆。

3.3.3 预制梁安装施工

施工流程：吊装准备→架设主梁临时支撑系统→检查方向、编号、上层主筋→上条主梁吊装→调整立柱、支撑搁置点标高→锁定支撑系统标高→吊车吊钩松绑→（下一根主梁吊装）→架设次梁支撑系统→次梁起吊安装→主次梁节点填充砂浆。

预制梁安装前需要检查好主次梁方向、编号和上层主筋，避免吊装就位后方向错误再重新返工，影响构件质量。在吊装过程中，可以利用扁担梁，使预制梁吊装受力均匀，提高构件连接安装效率。主梁安装前，在地面进行边梁安装互联、安全母索、牵引绳安装，然后再进行起吊安装；根据柱或剪力墙梁位线确定主梁安装位置，误差控制在±5mm 之内，然后按照图纸编号逐条安装。主梁安装完成后，调整支撑架架顶高程，保持柱顶或剪力墙顶、梁中部高程一致；然后进行次梁安装，在主梁侧面预留凹槽，并再次梁预先设置好搭接预埋件，将次梁搭接在主梁凹槽上，吊装就位。主次梁吊装完成后，先用木板进行交接位置封模，然后用结构砂浆进行灌浆填缝，砂浆凝固后拆模。

3.3.4 预制叠合板安装

施工流程：搭设支撑架→确认构件方向、编号→起吊安装→确认落至梁上位置→确认板片接缝间隙→松钩、起钩下一板片→在板片接缝处塞泡沫填充砂浆。

在预制叠合板安装施工中，由于叠合板面积较大，为避免吊运过程中受力不均造成构件损伤，则需要使用专用吊具吊装。该工程中，设计了自平衡吊架进行预制叠合板吊装。叠合板构件任意边长均在2.5m 以上，因此设计自平衡吊架为六点起吊。吊架构成包括吊架、滑轮组、钢缆绳、吊点设置。其中，吊架由槽钢焊接而成；滑轮组采用2t 滑轮，为吊勾型开口式单车滑轮，额定起重2t，试验荷载32kN；钢缆绳采用镀锌钢丝绳材料，规格为6*37-14（6 股；每股37 根钢丝绳；钢丝绳直径为14mm）；吊点设置6 个，材料为Q235 普通碳素钢，钢板高25mm，吊点宽100mm，高130mm。

进行自平衡吊架受力测算，以受力最薄弱钢丝绳部位进行试验，计算钢丝绳受力情况。钢丝绳破断拉力由公式（1）计算。

式中：α—折减系数，钢丝绳6×37 时，取值为0.82；k—安全系数，滑车时取值为4.5。

根据公式计算可知[Fg]=22.5kN

已知吊架限载为2t，6 个平衡吊点，根据最不利因素考虑，仅有一半吊点受力（即3 个），平均每个吊点受力值为2÷3 ≈6.6kN，钢丝绳允许拉力22.5kN＞6.6kN，能够充分满足使用标准。运用自平衡吊架进行预制叠合板吊装，有效保证吊运过程中叠合板受力均匀，板片稳定，且具有操作简便，定位准确的优势。

叠合板安装过程中，搭接边应进入叠合梁或剪力墙距离不小于15mm，叠合板之间的拼缝要对接平齐，根据图纸进行安装；对板安装水平位置、标高、垂直度进行复核，严格控制误差；板接缝应控制在5mm，采用8mm 泡棉条进行缝隙填充后，再由高强砂浆进行填充，防止面层混凝土浇筑时发生漏浆污染。安装完成后，按照设计图纸放置附加筋，同时埋设管线，最后进行混凝土浇筑。

3.3.5 预制楼梯安装

施工流程：测量放线→检查进场构件→搭设支架→安装固定→架设安全栏杆。

预制楼梯安装一般采用扁担梁辅助吊装，避免吊装过程中发生受力不均、吊运不稳定导致构件损伤。预制楼梯吊运过程中，须确保上下高差符合，顶底平行，方便安装。预制楼梯就位后，施工人员须进行测量复核，及时调整，确定准确位置。调节支撑立杆，确保能够全部受力；然后采用螺栓锁紧或点焊固定接头，焊接或螺栓连接完成后进行混凝土浇筑封装。安装完成进行临时栏杆架设，满足相关防护标准要求；安装精度上，要求上下层楼梯边线误差控制在3mm 范围内，因此安装过程中进行吊垂线施工。

4 结语

高层建筑中采用装配式混凝土结构施工，是当前建筑行业转型发展的重要方向。在该工程中，主要对某高层办公楼建筑装配式混凝土结构施工要点进行了分析，包括装配式混凝土结构场内堆放及运输和施工准备要点，以及具体构件施工要点，介绍预制柱、梁、叠合板、楼梯等装配式预制构件吊装施工的具体应用，并对柱翻身技术、钢管斜支撑垂直度调整技术、柱顶钢筋定位与固定技术、叠合板自平衡吊架技术等关键技术进行了分析，有效降低了施工中预制构件损伤，提高了施工效率，保障施工安全，为高层建筑装配式混凝土结构施工提供有效参考。