二次结构混凝土构件与主体混凝土结构协同施工的关键技术与应用分析

李宝成，高新，刘贺，许均然

（中国建筑第二工程局有限公司，北京 100160）

1 引言

二次结构施工主要涉及构造柱、过梁、阳台栏板等小型构件，倘若采取单独施工方案面临工期长、成本高、质量控制难度大等弊病，因此，常与主体混凝土结构进行穿插、协同作业，在保障混凝土构件质量达标的同时提升工程整体施工效益。因此，研究二次结构构件与主体结构的协同施工方案，对于建筑施工机械化水平与整体性的提升具有现实意义。

2 工程概况

以某综合楼建设项目为例，该项目拟建综合楼主体采用框架结构，地上4层、地下1层，总建筑面积约为7 605 m2，单层设有136个外墙构造柱。抗震设防烈度为8度，地下抗震等级为一级。

3 关键技术与难点解决方案

3.1 前期施工准备

参考结构设计说明文件，选用干砂在二次结构构造柱与主体混凝土结构之间设置分隔缝，主体混凝土结构选用C30混凝土，构造柱选用C25混凝土，为避免在构造柱低标号混凝土浇筑时对主体结构梁板浇筑质量产生干扰，在前期准备环节联系材料供应商制造专用漏斗和压板工具，保证将干砂材料填充进构造柱时实现均匀混合、保持厚度的一致性，并借助压板进行压实。在施工前的图纸会审环节，结合门窗洞口部位的实际布置情况与结构梁高度进行过梁施工方案的可行性论证，通过与设计人员沟通确认是否将过梁与结构梁同步作业，并针对长度≤300 mm的柱边墙体，改用混凝土构件进行砌体施工，保证与主体混凝土结构形成良好的配合关系，满足协同施工作业要求。在此基础上，整合二次结构涉及的构造柱、过梁、阳台栏板等混凝土构件的规格、尺寸、数量、安装位置及其与主体混凝土结构间的配合关系等信息，并结合模板定位、混凝土浇筑等工艺条件完成协同施工技术方案的编制[1]。

3.2 构造柱施工

在二次结构构造柱位置选择上，选取长度大于5 m的墙体增设构造柱，在构造柱绑扎过程中，在两端加密部位增设箍筋，待钢筋绑扎结束后增设垫块与保护层，对照设计要求进行保护层厚度检查。在混凝土构造柱施工环节，先借助专用漏斗将C25砂浆填入构造柱内，完成构造柱的浇筑作业，待浇筑至与混凝土结构梁底部间隔约80 mm处，填充依照设计配合比制成的干砂，取构造柱截面积×70 mm计算出干砂的填充量，待填充结束后继续开展主体结构混凝土浇筑作业。待混凝土强度达标后，将模板拆除，并借助高压水枪对填入干砂部位进行高压冲洗，促进分隔缝成型，后续向分隔缝内填充砂浆，保证其密实度达标。

3.3 过梁施工

在二次结构过梁施工环节，通常沿墙体高度方向在其中心线1/2以下部位设置过梁，在与主体结构协同施工环节，需在完成侧方砖墙砌筑作业后进行过梁安装，因此，将协同施工节点设计为二次结构现浇作业环节。针对设置在墙体顶部的过梁，需结合现场标高测量结果进行技术方案的选择，对于过梁底部与主结构梁底部标高的差值在200 mm以内的情况，采用与主结构梁进行同步浇筑作业的施工方案，在此过程中根据实际情况采用对主梁箍筋加密、以拉钩作为临时固定装置等方案进行工艺处理，保证过梁与主结构进行混凝土的同步浇筑作业；对于过梁顶部与主结构梁顶部的标高差值大于200 mm的情况，在二次结构内完成过梁的浇筑作业[2]。

3.4 阳台栏板施工

原有将阳台栏板置于二次结构内进行浇筑的施工方案，在原料运输方式、振捣方式等方面均存在技术落后、效率低等问题，且涉及建筑高空作业，存在施工安全隐患[3]。在实际施工环节，当阳台栏板与同层楼板安排进行混凝土同步浇筑作业时，选择预先开展底部楼板混凝土浇筑作业，待浇筑结束1 h后检测混凝土强度是否满足要求，确认混凝土达到初凝状态、测得强度达到1.2 MPa后，按预设施工顺序分别开展阳台栏板模板的浇筑及吊模作业。在此过程中，考虑到二次结构栏板主要布设在建筑各层的外挑阳台处，为避免后续栏板根部与建筑主体结构楼板之间出现施工缝，选用C25商品混凝土，以人工入模、机械振捣工艺保证混凝土密实度达标，在此过程中在栏板根部铺设钢丝网，用于为栏板与主体结构混凝土的同步浇筑作业创设理想条件，改善二次结构栏板的受力效果。在协同施工技术方案的安排上，采用错时、错层施工模式，引入简易定型拼装模板进行栏板构件的运输，在模板与混凝土的接触面铺设一层薄铁皮，用于保证提升混凝土结构的浇筑质量及表面美观性，为模板周转及混凝土施工提供便捷条件。

3.5 技术难点的解决措施

1）部分复杂建筑工程主体部分采用型钢混凝土结构设计，由于屈曲支撑结构件主要沿对角形式设置，端部为结构柱，易在施工环节出现与墙体间的交叉冲突问题（见图1），导致室内吊顶净空低于限值。对此需注意在施工前落实建筑图纸、结构施工图等资料的审核，对于结构柱、砌体墙等进行标记，保证严格遵循建筑规范进行标高等参数的现场测量与核对，防范出现结构干涉、冲突等问题。

图1 屈曲支撑与墙体冲突情况示意图

2）二次结构砌体墙局部与结构梁底部产生较大偏移量时需根据偏移量进行处理措施的编制，例如，当偏移量在50～100 mm时，可对顶部梁选用小标砖进行墙体砌筑，选用HPB300钢筋植入梁侧，并将水平、垂直两个方向的间距均控制在400 mm以内。

此外，部分施工项目在砌体排砖环节存在施工效率低、工程量大等问题，对此可引入BIM技术进行曲面砌体墙的排砖（见图2），借此有效保证排砖效果，提升二次结构施工效率与质量。

图2 基于BIM模拟砌体排砖示意图

4 工程效益分析

4.1 经济效益

针对不同二次结构混凝土构件类型进行施工效益分析：

1）构造柱。该项目中建筑单层高度为4.2 m，构造柱规格为3 00×790 mm，单层设有136个构造柱，采用协同施工法后构造柱成型效果理想，与主体部分满堂脚手架方案配合作业，进一步增强构造柱及建筑整体结构的稳定性及外观质量，且节约脚手架租赁费用13 905.75元、节约大型设备租赁费用24 867元。

2）过梁。该项目过梁选用C25混凝土，过梁截面宽200 mm、高120 mm，结合总施工长度进行计算，共使用混凝土体积为2.4 m3，过梁模板支设面积约为44 m2。针对过梁与主体混凝土结构同步施工方案、二次结构单独施工方案进行比较，以人工费、材料费、机械费为主要计费指标，分别将两种方案的混凝土分项+模板分项施工费用汇总，计算出原方案的总施工费用为4 079.88元，改进后协同施工方案的总施工费用为3 469.44元，节约费用610.44元/100延米，由此证明协同施工方案具备良好经济效益。其计算公式如下：

原方案=（129×2.4+339.35×2.4+0.76×2.4）+（25.09×44+40.68×44+1.32×44）=4 079.88（元）

改进方案=（71.61×2.4+366.35×2.4+20.76×2.4）+（18.22×14+32.68×24+128.92×24）=3 469.44（元）

3）阳台栏板，该项目中选用阳台栏板规格为4 000 mm×100 mm×700 mm（长×宽×高），各阳台模板浇筑所需混凝土用量为0.28 m3，阳台栏板模板的支设面积为5.6 m2，参考过梁施工在原方案与改进方案的施工费用计算模式，计算出原施工方案的总费用为507.29元，改进后协同施工方案的总费用为353.92元，节约费用153.37元/处，进一步证明采用二次结构混凝土构件与主体混凝土结构协同施工方案可有效节约施工费用、提高经济效益。其计算公式如下：

原方案=（129.86×0.28+339.35×0.28+0.76×0.28）+（25.09×5.6+40.68×5.6+1.32×5.6）=207.29（元）

改 进 方 案=（93.45×0.28+366.35×0.28+20.82×0.28）+（10.27×5.6+27.38×5.6+1.5×5.6）=353.92（元）

与此同时，按原二次结构单独施工方案开展具体施工，完成单层二次结构施工耗时约为6 d，其中，混凝土构件单独施工耗时约为2 d；但采用改进后的协同施工方案完成单层二次结构混凝土构件施工可减少约1 d，整合建筑4层结构施工可节约工期4 d，并实现人工费、机械费的同时缩减，有效节约了施工成本。

4.2 质量与安全效益

选用二次结构构件与主体混凝土结构协同作业模式，一方面，在混凝土构件模板支设环节能够消除对于建筑主体楼板、楼梯等浇筑、振捣施工质量的影响，在此过程中维护混凝土构件的尺寸及表面质量，为建筑整体成型效果及外观质量提供保障；同时，引入协同施工方案能够为混凝土构件模板支撑及构件养护作业提供充足作业时间，避免以往因二次结构工期安排过紧导致拆模时间前移，引发主体结构梁底部开裂、混凝土强度不达标等质量问题，确保混凝土施工强度达标，也为后期养护作业创设良好条件。此外，依托协同施工实现对二次结构构件与主体结构施工质量的同步控制，减少因后期施工质量不达标产生的返工等作业量，进一步节约了成本、缩短了工期。另一方面，从施工安全管理层面入手，将混凝土构件与主体混凝土结构进行同步作业，便于二次结构施工中充分利用主体结构搭设的支撑结构与防护体系，配合层间水平网等安全保护设施的设置，降低施工人员高空作业及周边场地人员的安全风险，进一步强化施工安全效益。

5 结语

通过整合实际施工经验进行二次结构构造柱、过梁、阳台栏板与主体结构施工技术方案的同步编制，配合施工技术管理与质量控制措施的应用，有效解决了工序交叉及重复等问题，提升了建筑整体施工效率与质量。