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理论解析,构件装配化施工!
浏览: 发布日期:2019-11-05

编者按

近年来,装配式建筑在国家和地方政策的持续推动下得到了快速发展,为建筑业改革与创新注入了强大活力。发展装配式建筑是建造方式的重大变革,是从传统建造方式向工业化建造方式的转变,与传统建造方式相比,具有全新的发展理念、系统的基础理论和先进的技术方法。在这一大背景下,2018年10月,中国建筑工业出版社正式出版了由业内著名专家叶浩文主审、叶明主编的高校教材——《装配式建筑概念》。本网也于2018年11月隆重推介过该教材。为了让业内同仁对装配式建筑的最新理念和先进技术方法等,有更深入的了解,征得编辑同意和出版社的授权,本网将陆续摘编部分章节的内容,以飨读者。敬请关注!

本期为大家推介的是:构件装配化施工

(一)装配式混凝土结构施工流程

装配式混凝土结构是由水平受力构件和竖向受力构件组成,构件采用工厂化生产,在施工现场进行装配,通过后浇混凝土连接形成整体结构,结构形式主要有装配式混凝土剪力墙结构、装配式混凝土框架结构。结构形式不同施工流程也有很大差异。

1.装配式混凝土框架结构施工流程

装配式混凝土框架结构竖向部件主要是预制柱,水平构件是预制梁、预制(叠合)楼板。其中柱子竖向钢筋主要通过灌浆套筒连接方式进行连接。装配式混凝土框架结构,按照标准楼层的施工流程简单表述是:预制柱(墙)吊装→预制梁吊装→预制板吊装→预制外挂板吊装→预制阳台板吊装→楼梯吊装→现浇结构工程及机电配管施工→现浇混凝土施工。其中预制楼梯也可在现浇混凝土施工完毕拆模后进行吊装。

2.装配式混凝土剪力墙结构施工流程

装配式混凝土剪力墙结构竖向部件主要是预制剪力墙,水平构件是预制梁、预制(叠合)楼板。其中竖向结构钢筋主要通过灌浆套筒连接、浆锚连接、焊接等方式进行连接,墙底坐浆或灌浆。水平方向主要由后浇混凝土段连接,后浇段一般位于边缘构处。后浇混凝土段里面钢筋通过机械套筒连接、绑扎连接、焊接等方式连接。下面以装配式混凝土剪力墙结构的标准层为例简述施工流程,如图5-5所示。

(二)构件安装施工

1.安装前准备

装配式混凝土结构的特点之一就是有大量的现场吊装工作,其施工精度要求高,吊装过程安全隐患较大。因此,在预制构件正式安装前必须做好完善的准备工作,如制定构件安装流程,预制构件、材料、预埋件、临时支撑等应按国家现行有关标准及设计验收合格,并按施工方案、工艺和操作规程的要求做好人、机、料的各项准备,方能确保优质高效安全的完成施工任务。

(1)技术准备

1)预制构件安装施工前,应编制专项施工方案,并按设计要求对各工况进行施工验算和施工技术交底。

2)安装施工前对施工作业工人进行安全作业培训和技术交底。

3)吊装前应合理安排吊装顺序,结合施工现场情况满足先外后内、先低后高的原则,绘制吊装作业流程图,方便吊装机械行走。

4)根据施工组织设计要求划定危险作业区域,在主要施工部位、作业点、危险区、都必须设置醒目的警示标志。

(2)现场条件准备

1)检查构件的套筒或浆锚孔是否堵塞并清理。用手电筒补光检查,发现异物用气体或钢筋将异物清除。

2)清理构件连接部位的浮灰和杂物。

3)对于柱子、剪力墙板等竖直构件,安好调整标高的支垫,准备好斜支撑等部件。

4)对于叠合楼板、梁、阳台板、挑檐板等水平构件,架立好竖向支撑。

5)伸出钢筋采用机械套筒连接时,须在吊装前在伸出钢筋端部套上套筒。

6)外挂墙板安装节点连接部件的准备,如果需要水平牵引,牵引葫芦吊点设置、工具准备等。

7)检验预制构件质量和性能是否符合现行国家规范要求。

8)所有构件吊装前应做好截面控制线,方便吊装过程中调整和检验,有利于质量控制。

9)安装前,复核测量放线及安装定位标识。

(3)机具及材料准备

1)熟悉掌握起重机械吊装参数及相关说明(吊装名称,数量、单件质量、安装高度等参数),并检查起重机械性能。

2)安装前应对起重机械设备进行试车检验并调试合格。

3)根据预制构件形状、尺寸及重量要求选择适宜的吊具,尺寸较大或形状复杂的构件应设置分配梁或分配桁架的吊具,并应保证吊车主钩位置、吊具及构件重心在竖直方向重合。

4)准备牵引绳等辅助工具、材料,并确保其完好性,特别是绳索是否有破损,吊钩卡环是否有问题等。

5)准备好灌浆料、灌浆设备、工具,调试灌浆泵。

2 预制墙板安装

(1)墙板安装流程

基础清理及定位放线→封浆条及垫片安装→预制墙板吊运→预留钢筋插入就位→墙板调整校正→墙板临时固定→砂浆塞缝→PCF板吊装固定→连接节点钢筋绑扎→套筒灌浆→连接节点封模→连接节点混凝土浇筑→接缝防水施工。

(2)墙板安装要求

1)预制墙板安装应设置临时斜撑,每件预制墙板安装过程的临时斜撑应不少于2道,临时斜撑宜设置调节装置,支撑点位置距离底板不宜大于板高的2/3,且不应小于板高的1/2,斜支撑的预埋件安装、定位应准确。

2)预制墙板安装时应设置底部限位装置,每件预制墙板底部限位装置不少于2个,间距不宜大于4m。

3)临时固定措施的拆除应在预制构件与结构可靠连接,且装配式混凝土结构能达到后续施工要求后进行。

4)预制墙板安装过程应符合以下要求:构件底部应设置可调整接缝间隙和底部标高的垫块;钢筋套筒灌浆连接、钢筋锚固搭接连接灌浆前应对接缝周围进行封堵;墙板底部采用坐浆时,其厚度不宜大于20mm;墙板底部应分区灌浆,分区长度1~1.5m。

5)预制墙板校核与调整应符合以下要求:预制墙板安装垂直度应满足外墙板面垂直为主;预制墙板拼缝校核与调整应以竖缝为主、横缝为辅;预制墙板阳角位置相邻的平整度校核与调整,应以阳角垂直度为基准。

(3)墙板安装工艺

1)定位放线:在楼板上根据图纸及定位轴线放出预制墙体定位边线及200mm控制线,同时在墙体吊装前,在预制墙体上放出500mm 水平控制线,便于预制墙

体安装过程中精确定位(图5-6)。

2)调整偏位钢筋:预制墙体吊装前,为保证构件安装效率和质量,使用定位框检查竖向连接钢筋是否偏位,针对偏位钢筋用钢筋套管进行校正,便于后续预制墙体精确安装,如图5-7所示。

3)预制墙体吊装就位:预制墙板吊装时,为了保证墙体构件整体受力均匀,采用专用吊梁,专用吊梁由H 型钢焊接而成,根据各预制构件吊装时不同尺寸,

不同的起吊点位置,设置模数化吊点,确保预制构件在吊装时吊装钢丝绳保持竖直。专用吊梁下方设置专用吊钩,用于悬挂吊索,进行不同类型预制墙体的吊装。专用吊梁、吊钩如图5-8所示。

预制墙体吊装过程中,距楼板面1000mm 处减缓下落速度,由操作人员引导墙体降落,操作人员利用镜子,观察连接钢筋是否对孔,直至钢筋与套筒全部连接(预制墙体安装时,按顺时针依次安装,先吊装外墙板后吊装内墙板),操作工人使用镜子,便于预制墙体精确安装。

4)安装斜向支撑及底部限位装置:预制墙体吊装就位后,先安装斜向支撑,斜向支撑用于固定调节预制墙体,确保预制墙体安装垂直度;再安装预制墙体底部限位装置七字码,用于加固墙体与主体结构的连接,确保后续灌浆与暗柱混凝土浇筑时不产生位移。墙体通过靠尺校核其垂直度,确保构件的水平位置及垂直度均达到允许误差5mm 之内,相邻墙板构件平整度允许误差±5mm,最后固定斜向支撑及七字码。垂直度校正及支撑安装如图5-9所示。

3预制柱安装

(1)安装施工流程

预制柱进场验收→标高找平→竖向预留钢筋校正→预制柱吊装→柱安装及校正→灌浆施工。

(2)预制柱安装应符合下列要求

1)安装前应校核轴线、标高以及连接钢筋的数量、规格、位置。

2)预制柱安装就位后,在两个方向应采用可调的斜撑作临时固定,并进行垂直度调整以及在柱子四角缝隙处加塞垫片。

3)预制柱的临时支撑,应在套筒连接器内的灌浆料强度达到设计要求后拆除,当设计无具体要求时,混凝土或灌浆料应达到设计强度的75%以上方可拆除。

(3)主要安装工艺

1)标高找平:预制柱安装施工前,通过激光扫平仪和钢尺检查楼板面平整度,用铁制垫片使楼层平整度控制在允许偏差范围内。

2)竖向预留钢筋校正:根据所弹出柱线,采用钢筋限位框,对预留插筋进行位置复核,确保预制柱连接的质量。

3)预制柱吊装:预制柱吊装采用慢起、快升、缓放的操作方式。塔吊缓缓持力,将预制柱吊离存放架,然后快速运至预制柱安装施工层。在预制柱就位前,应清理柱安装部位基层,然后将预制柱缓缓吊运至安装部位的正上方。

4)预制柱的安装及校正:塔吊机将预制柱下落至设计安装位置,下一层预制柱的竖向预留钢筋与预制柱底部的套筒全部连接,吊装就位后,马上加设不少于2根的斜支撑对预制柱临时固定,如图5-10所示,斜支撑与楼面的水平夹角不应小于60°。

5)灌浆施工:灌浆作业应按产品要求计量灌浆料和水的用量并搅拌均匀,搅拌时间从开始加水到搅拌结束应不少于5min,然后静置2~3min ;每次拌制的灌浆料拌合物应进行流动度的检测,且其流动度应符合设计要求。搅拌后的灌浆料应在30min内使用完毕。

4.预制梁安装

(1)施工流程

预制梁进场验收→按图放线→设置梁底支撑→预制梁起吊→预制梁就位微调→接头连接。

(2)预制梁安装应符合下列要求

1)梁吊装顺序应遵循先主梁后次梁,先低处后高处的原则。

2)预制梁安装就位后应对水平度、安装位置、标高进行检查。

3)梁安装时,主梁和次梁伸入支座的长度应符合设计要求。

4)预制次梁与预制主梁之间的凹槽应在预制楼板安装完成后,采用不低于预制梁混凝土强度等级的材料填实。

5)梁吊装前柱核心区内先安装一道柱箍筋,梁就位后再安装两道柱箍筋,之后才可进行梁、墙吊装,以保证柱核心区质量。

6)梁吊装前应将所有梁底部标高进行统计,有交叉部分梁吊装方案,应根据先低后高原则进行施工。

(3)主要安装工艺

1)定位放线:用水平仪测量并修正柱顶与梁底标高,确保标高一致,然后在柱上弹出梁边控制线。

2)支撑架搭设:梁底支撑采用“钢立杆支撑+可调顶托”,可调顶托上铺设长×宽为100mm×100mm 木方,预制梁的标高通过支撑体系的顶丝来调节。

临时支撑位置应符合设计要求;设计无要求时,长度小于等于4m 时应设置不少于2道垂直支撑,长度大于4m 时应设置不少于3道垂直支撑。叠合梁应根据构件类型、跨度来确定后浇混凝土支撑件的拆除时间,强度达到设计要求后方可承受全部设计荷载。

3)预制梁吊装:预制梁一般用两点吊,预制梁两个吊点分别位于梁顶两侧距离梁两端0.2L位置(L为梁长),由生产构件厂家预留。

4)预制梁微调定位:当预制梁初步就位后,两侧借助柱上的梁定位线将梁精确校正。梁的标高通过支撑体系的顶丝来调节,调平同时需将下部可调支撑上紧,这时方可松去吊钩。

5)接头连接:混凝土浇筑前应将预制梁两端键槽内的杂物清理干净,并提前24h浇水湿润。

5.叠合楼板安装

(1)施工安装流程

叠合板进场验收→放线→搭设板底独立支撑→叠合板吊装→叠合板就位→叠合板校正定位。

(2)叠合楼板安装应符合下列要求

1)叠合板安装前应编制支撑方案,支撑架宜采用可调工具式支撑系统,架体必须有足够的强度、刚度和稳定性。

2)叠合板底支撑间距不应大于2m,每根支撑之间高差不应大于2mm、标高偏差不应大于3mm,悬挑板外端比内端支撑宜调高2mm。

3)叠合楼板安装前,应复核预制板构件端部和侧边的控制线以及支撑搭设情

况是否满足要求。

4)叠合楼板安装应通过微调垂直支撑来控制水平标高。

5)叠合楼板安装时,应保证水电预埋管(孔)位置准确。

6)叠合楼板吊至梁、墙上方30~50cm 后,应调整板位置使板锚固筋与梁箍筋错开,根据梁、墙上已放出的板边和板端控制线,准确就位,偏差不得大于2mm,累计误差不得大于5mm。板就位后调节支撑立杆,确保所有立杆全部受力。

7)叠合楼板吊装顺序依次铺开,不宜间隔吊装。在混凝土浇筑前,应校正预制构件的外露钢筋,外伸预留钢筋伸入支座时,预留筋不得弯折。

8)相邻叠合楼板间拼缝及预制楼板与预制墙板位置拼缝应符合设计要求并有防止裂缝的措施。施工集中荷载或受力较大部位应避开拼接位置。

(3)主要安装工艺

1)定位放线:预制墙体安装完成后,由测量人员根据叠合楼板板宽放出独立支撑定位线,同时根据叠合板分布图及轴网,利用经纬仪在墙体上方出板缝位置定位线,板缝定位线允许误差±10mm,定位线如图5-11所示。

2)板底支撑架搭设:支撑架体应具有足够的承载能力、刚度和稳定性,应能可靠地承受混凝土构件的自重和施工过程中所产生的荷载及风荷载,支撑立杆下方应铺50mm 厚木板。确保支撑系统的间距及距离墙、柱、梁边的净距符合系统验算要求,上下层支撑应在同一直线上。在可调节顶撑上架设木方,调节木方顶面至板底设计标高,开始吊装预制楼板。

3)叠合楼板吊装就位:为了避免预制楼板吊装时,因受集中应力而造成叠合板开裂,预制楼板吊装宜采用专用吊架。

叠合板吊装过程中,在作业层上空500mm 处减缓降落,由操作人员根据板缝定位线,引导楼板降落至独立支撑上。及时检查板底与预制叠合梁或剪力墙的接缝是否到位,预制楼板钢筋深入墙长度是否符合要求,直至吊装完成, 如图5-12所示。

4) 叠合楼板校正定位:

根据预制墙体上水平控制线及竖向板缝定位线,校核叠合板水平位置及竖向标高情况,通过调节竖向独立支撑,确保叠合板满足设计标高要求;调节叠合板水平位移,确保叠合板满足设计图纸水平分布要求,如图5-13所示。

6.预制楼梯安装

(1)施工安装流程

预制楼梯进场验收→放线→垫片及坐浆料施工→预制楼梯吊装→预制楼梯校正→预制楼梯固定。

(2)预制楼梯安装应符合下列要求

1)预制楼梯安装前应复核楼梯的控制线及标高,并做好标记。

2)预制楼梯支撑应有足够的强度、刚度及稳定性,楼梯就位后调节支撑立杆,确保所有立杆全部受力。

3)预制楼梯吊装应保证上下高差相符,顶面和底面平行。

4)预制楼梯安装位置准确,应采用预留锚固钢筋方式安装时,应先放置预制楼梯,再与现浇梁或板浇筑连接成整体,并保证预埋钢筋锚固长度和定位符合设计要求。

(3)主要安装工艺

1)放线定位:楼梯间周边梁板叠合层混凝土浇筑完工后,测量并弹出相应楼梯构件端部和侧边的控制线,如图5-14所示。

2)预制楼梯吊装:预制楼梯一般采用四点吊,脋链下落就位后,调整索具铁链长度,使楼梯段休息平台处于水平位置,首先试吊预制楼梯板,检查吊点位置是否准确,吊索受力是否均匀等,试起吊高度不应超过1m。待预制楼梯吊至梁上方300~500mm 后,调整预制楼梯位置使上下平台锚固筋与梁箍筋错开,板边线基本与控制线吻合。最后根据已放出的楼梯控制线,将构件根据控制线精确就位,先保证楼梯两侧准确就位,再使用水平尺和脋链调节楼梯水平。如图5-15所示。

7.外挂墙板安装

(1)施工安装流程

结构标高复核→预埋连接件复检→预制外挂板起吊及安装→安装临时承重铁件及斜撑→调整预制外挂板位置、标高、垂直度→安装永久连接件→吊钩解钩。

(2)预制外挂板安装应符合下列要求

1)构件起吊时要严格实行“333制”,即先将预制外挂板吊起距离地面300mm 的位置后停稳30s,相关人员要确认构件是否水平,如果发现构件倾斜,要停止吊装,放回原来位置重新调整,以确保构件能够水平起吊。另外,还要确认吊具连接是否牢靠,钢丝绳有无交错等。确认无误后,可以起吊,所有人员远离构件3m 远。

2)构件吊至预定位置附近后,缓缓下放,在距离作业层上方50mm处停止。吊装人员用手扶预制外挂板,配合起吊设备将构件水平移动至构件吊装位置。就位后缓慢下放,吊装人员通过地面上的控制线,将构件尽量控制在边线上。若偏差较大,需重新吊起距地面50mm 处,重新调整后再次下放,直到基本达到吊装位置为止。

3)构件就位后,需要进行测量确认,测量指标主要有高度、位置、倾斜。调整顺序建议是按“先高度再位置后倾斜”进行调整。

(3)主要安装工艺

1)安装临时承重件:预制外挂板吊装就位后,在调整好位置和垂直度前,需要通过临时承重铁件进行临时支撑,铁件同时还起到控制吊装标高的作用,如图5-16所示。

2)安装永久连接件:预制外挂板通过预埋铁件与下层结构连接起来,连接形式为焊接及螺栓连接,如图5-17所示。

(4)外墙板板缝防水处理

1)预制外墙板连接接缝防水节点基层及空腔排水构造做法应符合设计要求。

2)预制外墙板外侧水平、竖直接缝的防水密封胶封堵前,侧壁应清理干净,保持干燥。嵌缝材料应与挂板牢固粘结,不得漏嵌和虚粘。

3)板缝防水密封胶的注胶宽度应大于厚度(图5-18)并符合生产厂家要求,密封胶应在外墙板校核固定后嵌填,先安顿填充材料,然后注胶,应均匀顺直,饱满密实,表面光滑连续。

4)为防止密封胶施工时污染板面,打胶前应在板缝两侧粘贴防污胶条,注意保证胶条上的胶不得转移到板面。

5)外墙板水平缝和垂直缝的“十”字缝处300mm 范围内的防水密封胶注胶要一次完成,如图5-19所示。

6)板缝防水施工72小时内要保持板缝处于干燥状态,禁止冬季气温低于5℃或雨天进行板缝防水施工。

(三)构件安装质量控制

装配式建筑与传统建筑的最主要区别在于装配构件体积大、安装精度高,安装阶段出现问题处理困难,甚至造成重大损失,因此安装前的准备工作要慎之又慎。

1.装配施工前的质量控制要点

(1)预制墙板施工前必须进行钢筋套筒连接接头工艺检验,工艺检验必须在与施工同条件情况下制样,并标准养护28天。同时,预制墙板和现场安装都必须使用工艺检验合格的钢筋套筒、钢筋和配套材料,如果施工中更换则必须重新做工艺检验、套筒进场检验。

(2)对于采用钢筋灌浆套筒连接的装配式剪力墙结构,预制墙体连接转换部位预埋钢筋定位的准确性难度较大,也是直接影响预制墙板准确安装和施工进度的关键。必须提前编制详细可行的施工方案,设计制作可保证准确的措施工具。

(3)钢筋混凝土梁柱节点钢筋交错密集,节点空间小,很容易发生碰撞。因此,要在设计时即考虑好各种钢筋的关系,直接设计出必要的弯折;吊装方案要按拆分设计考虑吊装顺序,吊装时则必须严格按吊装方案控制先。

2.施工装配过程质量控制要点

(1)预制构件进场必须提前进行结构性能检验和实体检验,其规定如图5-20所示。

(2)装配整体式结构中预制构件和后浇混凝土的界面称为结合面。具体可为粗糙面或设置键槽两种形式(粗糙面见图5-21、图5-22,设置键槽见图5-23),应详细复查其粗糙面(露骨料)是否达到规范和设计要求。

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