陽勇波

(珠海經(jīng)濟(jì)特區(qū)建設(shè)監(jiān)理有限公司，廣東 珠海 519000)

0 引言

裝配式建筑是綠色、環(huán)保、低碳、節(jié)能型建筑，用干式作業(yè)取代濕式作業(yè)，建筑垃圾大大減少[1]。裝配式建筑抗震性能好、耐火性強(qiáng)、隔音效果好，保溫隔熱材料置于墻體中間，能有效減少室內(nèi)采暖能耗。目前，建筑行業(yè)的勞動力資源日益緊缺，集中進(jìn)行工廠化施工可有效節(jié)約人力資源[2]。總之，大力發(fā)展裝配式建筑施工，有利于實(shí)現(xiàn)建造的產(chǎn)業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)集約化和清潔化。

本文依據(jù)珠海某小區(qū)項(xiàng)目PC構(gòu)件設(shè)計(jì)施工實(shí)踐，重點(diǎn)介紹標(biāo)準(zhǔn)層采用預(yù)制疊合板、預(yù)制陽臺、預(yù)制凸窗及預(yù)制內(nèi)隔墻的設(shè)計(jì)和吊裝施工[3]，建立BIM三維模型，模擬PC構(gòu)件的安裝施工，為類似裝配式建筑PC構(gòu)件設(shè)計(jì)施工提供參考。

1 項(xiàng)目介紹

1.1 項(xiàng)目概況

該項(xiàng)目位于珠海高欄港經(jīng)濟(jì)區(qū)平沙新城起步區(qū)啟航路東側(cè)、銘恩路西北側(cè)，總占地面積49 999.96m2，總建筑面積179 983.35m2；地下1層，局部地下2層，地下建筑面積46 156.34m2；地上總建筑面積133 827.01m2，其中商業(yè)配套1棟、開關(guān)站及垃圾房1棟、住宅10棟， 1#、2#、8#、9#、10#樓為27層，3#、4#樓為13層，5#、6#、7#樓為24層。結(jié)構(gòu)形式為框剪結(jié)構(gòu)。項(xiàng)目總平面圖如圖1所示。

圖1 項(xiàng)目總平面圖

項(xiàng)目基礎(chǔ)為預(yù)制高強(qiáng)混凝土管樁基礎(chǔ)，抗?jié)B等級為P10，樁徑500mm、600mm?；?層地下室采用放坡結(jié)合前期軟基處理所采用的攪拌樁隔離墻的形式，2層地下室采用支護(hù)樁+可回收擴(kuò)大頭錨索支護(hù)方式，樁外側(cè)設(shè)置水泥攪拌樁的整體止水的支護(hù)方案，1層地下室和2層地下室交接部位采用重力式水泥土擋土墻支護(hù)，墻體設(shè)置鋼管樁錨入1層底板。

該項(xiàng)目1#～10#住宅樓為裝配式建筑，使用了4種PC構(gòu)件：預(yù)制疊合板、預(yù)制飄窗、預(yù)制內(nèi)隔墻條板、預(yù)制陽臺，范圍為標(biāo)準(zhǔn)層；標(biāo)準(zhǔn)層全部采用鋁模的方式建造。經(jīng)計(jì)算，1#～10#住宅樓標(biāo)準(zhǔn)層的預(yù)制率與裝配率均滿足珠海市裝配式建筑預(yù)制率≥20%、裝配率≥40%的要求。

1.2 工程水文地質(zhì)條件

場地地形平坦，原始地貌單元為濱海平原地貌。各工程地質(zhì)層的地層如下：

①-1素填土：主要由黏性土、砂及少量風(fēng)化碎塊組成，未完成自重固結(jié)；①-2吹填砂：主要為石英砂和淤泥，飽和，流塑狀。填土?xí)r間短，未完成自重固結(jié)。

②-1淤泥：富含有機(jī)質(zhì)，局部見腐木及少許石英粉細(xì)砂；②-2粉質(zhì)黏土：可塑，黏性一般～較強(qiáng)，局部含少許石英砂礫，干強(qiáng)度中等，韌性中等。

②-3淤泥質(zhì)土：富含有機(jī)質(zhì)，偶見貝殼與耗殼碎屑，局部見腐木及少許石英粉細(xì)砂；②-4粗砂：飽和，稍密～中密；級配一般，砂成分多為石英。

③砂質(zhì)黏性土：系花崗巖風(fēng)化殘積形成，可塑～硬塑，含10%～15%中細(xì)砂，殘余原巖結(jié)構(gòu)可見，干強(qiáng)度中等，韌性中等。

④-1全風(fēng)化花崗巖：硬塑，巖芯呈土柱狀，局部呈砂土狀；④-2強(qiáng)風(fēng)化花崗巖：裂隙極發(fā)育，巖芯呈砂土狀、塊狀、短柱狀。④-3中風(fēng)化花崗巖：中粗粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖芯呈碎塊、餅狀、短柱狀，巖芯破碎～較破碎，裂隙發(fā)育。

場地地下水主要分為上層滯水和潛水和基巖裂隙水。上層滯水主要賦存于部分人工填土中，富水性、透水性較好，水量一般；潛水主要賦存于砂層中，分布不均，富水性、透水性好，為場地主要含水層；基巖裂隙水賦存于強(qiáng)風(fēng)化花崗巖及下伏基巖裂隙中，亦具承壓水性質(zhì)。淤泥、粉質(zhì)黏土為相對隔水層或弱透水層。場地地下水以側(cè)向徑流和地面蒸發(fā)形式排泄，以側(cè)向徑流補(bǔ)給、大氣降水的入滲補(bǔ)給為主。

1.3 工程周邊環(huán)境

該項(xiàng)目北側(cè)、東側(cè)為空地，無任何建構(gòu)筑物和管線。用地西側(cè)為啟航路，距項(xiàng)目基坑邊線約6m，目前正在施工，靠近本場地有一地下通道。南側(cè)為銘恩路，距項(xiàng)目基坑邊線約10.8m，臨時(shí)變壓器位于地塊東南角。

本工程場地內(nèi)地下水目前已進(jìn)行排水，滿足施工條件要求。南側(cè)銘恩路已建成，雨水、污水和給水街坊井伸入本場地紅線內(nèi)，可作為臨時(shí)施工用水接駁點(diǎn)；在銘恩路已有630kVA的變壓器。本工程通信情況良好，但無網(wǎng)絡(luò)光纖，需進(jìn)行牽線安裝。

2 裝配式構(gòu)件建筑設(shè)計(jì)方案

該項(xiàng)目采用裝配式設(shè)計(jì)和施工的10棟高層住宅，1#、2#、8#、9#、10#住宅建筑高度為79.83m，標(biāo)準(zhǔn)層樓層(3～26層)；3#、4#住宅建筑高度為39.23m，標(biāo)準(zhǔn)層樓層(3～12層)；5#、6#、7#住宅建筑高度為71.13m，標(biāo)準(zhǔn)層樓層(3～23層)；標(biāo)準(zhǔn)層全部實(shí)施裝配式建筑。從標(biāo)準(zhǔn)層2層開始采用混凝土預(yù)制PC構(gòu)件，主要包括預(yù)制凸窗、預(yù)制陽臺、預(yù)制疊合板、ALC墻板等。

2.1 建筑設(shè)計(jì)方案

2.1.1 標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)

采用裝配式設(shè)計(jì)和施工的高層住宅戶型平面規(guī)整，統(tǒng)一模數(shù)協(xié)調(diào)尺寸，基本單元采用模數(shù)設(shè)計(jì)[4]；結(jié)構(gòu)主要墻體規(guī)整對齊，結(jié)構(gòu)合理，同時(shí)減少預(yù)制構(gòu)件轉(zhuǎn)折。通過標(biāo)準(zhǔn)戶型的組合，形成標(biāo)準(zhǔn)層平。

預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)化、簡單及易于施工操作[4]。預(yù)制飄窗、預(yù)制陽臺、疊合樓板的拆分符合模數(shù)化標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)原則，做到統(tǒng)一[4]。

本項(xiàng)目共設(shè)計(jì)了4種預(yù)制飄窗構(gòu)件、4種預(yù)制陽臺構(gòu)件、1種疊合樓板構(gòu)件，構(gòu)件模型如圖2所示，對應(yīng)4種標(biāo)準(zhǔn)戶型，將模具的周轉(zhuǎn)次數(shù)做到最大。以設(shè)計(jì)占比最大的標(biāo)準(zhǔn)戶型A(圖3)為例，建立A戶型可視化模型(圖4)。

圖2 預(yù)制構(gòu)件模型圖

圖3 住宅標(biāo)準(zhǔn)戶型A戶型平面圖

圖4 住宅標(biāo)準(zhǔn)戶型A戶型可視化模型圖

2.1.2 保溫節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

預(yù)制飄窗保溫設(shè)計(jì)，預(yù)制飄窗的接縫應(yīng)滿足防水、防火、保溫、隔聲的要求。依據(jù)《夏熱冬暖地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)依據(jù)》(JGJ 75—2012)設(shè)計(jì)，采用內(nèi)保溫，飄窗內(nèi)置30mm厚復(fù)合保溫板[5]。

現(xiàn)澆混凝土外墻也需有設(shè)計(jì)保溫措施，在干區(qū)處理上，使用(25厚擠塑聚苯板+15厚石膏板)復(fù)合板+裝飾層；在濕區(qū)處理上，使用防水層+(23厚擠塑聚苯板+15厚水泥纖維板)復(fù)合板+裝飾層。

2.1.3 防水節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

防水節(jié)點(diǎn)最重要的是預(yù)制飄窗接縫，預(yù)制飄窗的接縫采用材料、結(jié)構(gòu)2道防水相結(jié)合的設(shè)計(jì)方式，在最外側(cè)采用被上下層壓緊的膠條和建筑密封膠，中間部分為平縫物理空腔形成的減壓空間，內(nèi)側(cè)為現(xiàn)澆混凝土自防水，防水效果好。

預(yù)制飄窗接縫所用的密封材料使用選取與混凝土的相容性、低溫柔性、最大伸縮變形量、剪切變形性、防霉性及耐水性等特性的材料。

2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

2.2.1 設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)

項(xiàng)目抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.10g，設(shè)計(jì)特征周期值為0.55s，高度未超過高規(guī)限值，無轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，不超限，采用裝配式方式建造的10棟住宅的結(jié)構(gòu)體系為剪力墻結(jié)構(gòu)體系[5]。

整體結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)上由于構(gòu)件均為工廠設(shè)計(jì)澆筑成型驗(yàn)收后運(yùn)輸現(xiàn)場，現(xiàn)場施工主要考慮構(gòu)件的連接點(diǎn)處結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

2.2.2 預(yù)制結(jié)構(gòu)連接點(diǎn)設(shè)計(jì)

預(yù)制飄窗連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，預(yù)制飄窗按頂部懸掛于主體結(jié)構(gòu)現(xiàn)澆梁的外側(cè)，飄窗兩側(cè)與靠墻剪力墻錨固鏈接。底部與現(xiàn)澆梁或反坎連接。計(jì)算結(jié)構(gòu)主體時(shí)同時(shí)考慮樓板、外掛飄窗、構(gòu)造混凝土三者對梁和主體結(jié)構(gòu)剛度的影響。

預(yù)制陽臺的厚度為130mm。疊合樓板連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，疊合樓板的厚度為130mm，其中預(yù)制層60mm、現(xiàn)澆層70mm。在裝飾工程中，外圍部分采用現(xiàn)澆剪力墻+預(yù)制飄窗+內(nèi)保溫(擠塑聚苯板)，外墻飾面為涂料，實(shí)現(xiàn)外圍護(hù)墻、外飾面、防水、保溫一體化設(shè)計(jì)。

2.3 BIM標(biāo)準(zhǔn)化整體模型建立

BIM提供了可視化的思路，可以進(jìn)行設(shè)計(jì)模擬實(shí)驗(yàn)，從而確定合理的施工方案指導(dǎo)施工；BIM技術(shù)能夠?yàn)楣こ處硇б?，在工程施工前，利用BIM進(jìn)行建模，準(zhǔn)確計(jì)算出工程所有的材料(鋼筋、混凝土等)的用量，再通過三維模型實(shí)現(xiàn)各專業(yè)之間的碰撞檢查，提高設(shè)計(jì)準(zhǔn)確率，提高工程的經(jīng)濟(jì)效益。

項(xiàng)目的預(yù)制構(gòu)件種類繁多，交叉施工周期長，特別是砌筑體需要高品質(zhì)的成型澆筑，安全運(yùn)輸和高精度的安裝吊裝，建立項(xiàng)目的BIM施工模型有利于將項(xiàng)目建設(shè)與各專業(yè)三維模型整合一體，進(jìn)行碰撞檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)圖樣中存在的問題。施工階段主要是在此前BIM模型基礎(chǔ)上進(jìn)行施工深化設(shè)計(jì)，并最終形成竣工模型，為建筑運(yùn)維提供支持。

建立廣聯(lián)達(dá)BIM三維模型并進(jìn)行分析，搭建標(biāo)準(zhǔn)層的預(yù)制飄窗、預(yù)制陽臺、預(yù)制疊板，標(biāo)準(zhǔn)層的BIM三維模型圖如圖5所示，標(biāo)準(zhǔn)樓棟BIM三維模型圖如圖6所示。

圖5 標(biāo)準(zhǔn)預(yù)制構(gòu)件三維模型圖

圖6 標(biāo)準(zhǔn)樓棟BIM三維模型圖

3 裝配式構(gòu)件的施工布置

預(yù)制構(gòu)件的施工安裝主要由塔吊吊裝完成，場地四周塔吊范圍內(nèi)無高層建筑物，無影響塔吊使用的不利因素。

3.1 預(yù)制構(gòu)件整體施工方案

樓棟住宅樓預(yù)制飄窗、疊合樓板、預(yù)制陽臺從01編號開始，按照從底層到頂層的順序順時(shí)針完成所有構(gòu)件的吊裝。

采用鋼扁擔(dān)作為起吊工具，保證吊點(diǎn)垂直。鋼扁擔(dān)采用吊點(diǎn)可調(diào)的形式，使其通用性更強(qiáng)。構(gòu)件采用鋼扁擔(dān)方式吊裝，吊點(diǎn)應(yīng)垂直受力，嚴(yán)禁直接采用三角方式吊裝，每個構(gòu)件吊裝應(yīng)保證有一根吊繩設(shè)置了手動葫蘆，以保證構(gòu)件平衡[6]。

3.2 預(yù)制飄窗施工安裝

預(yù)制飄窗構(gòu)件的吊裝時(shí)間是N-1層混凝土澆筑完成后的第2天，吊裝完成后進(jìn)行墻柱鋼筋綁扎和鋁模封模。預(yù)制構(gòu)件采用現(xiàn)場塔式起重機(jī)裝卸。

待飄窗下放至距樓面1m處，根據(jù)預(yù)先定位的導(dǎo)向架及控制線微調(diào)，微調(diào)完成后減緩下放。使用鏡面檢查連接鋼筋是否對孔。工作面上吊裝提前放出構(gòu)件就位線和標(biāo)高控制線及調(diào)整好預(yù)埋插筋位置，放置墊片并復(fù)核標(biāo)高[6]。吊裝宜使用專用的型鋼扁擔(dān)，起吊時(shí)繩索與型鋼扁擔(dān)的水平夾角宜為550～650°。

3.3 預(yù)制疊合樓板施工安裝

吊裝時(shí)首先吊鋪邊緣窄板，然后按照順序吊裝剩余的板。用撬棍按圖樣要求的支座處擱置長度輕輕調(diào)整對線，預(yù)應(yīng)力薄板吊裝應(yīng)對準(zhǔn)平彈線緩慢下降，必要時(shí)借助塔吊繃緊吊繩，確保板與梁、墻、柱之間及薄板之間的距離符合設(shè)計(jì)圖樣的要求，用人工用撬棍共同調(diào)整長度，且保證薄板與墻、柱、梁的凈間距大于鋼筋保護(hù)層。

3.4 預(yù)制陽臺施工安裝

預(yù)制陽臺的安裝時(shí)間為墻柱鋼筋綁扎、鋁模安裝完成后，樓板底筋開始綁扎前。吊裝工序?yàn)椋悍胖煤盟街尾⒄{(diào)至相應(yīng)標(biāo)高；采用專業(yè)吊具使構(gòu)件處于正確姿態(tài)，構(gòu)件吊至安裝位置上方30～50cm時(shí)，辨識鋼筋、邊線和控制線的位置；緩慢下落精確調(diào)整就位；待標(biāo)準(zhǔn)層其他陽臺吊裝就位后，統(tǒng)一綁扎板底部鋼筋；水電管線預(yù)留預(yù)埋，綁扎板面鋼筋；澆筑混凝土。

將預(yù)制陽臺從運(yùn)輸構(gòu)件車輛上掛鉤起吊至操作面，進(jìn)行局部微調(diào)，根據(jù)控制線進(jìn)行預(yù)制陽臺定位、校正。待構(gòu)件穩(wěn)定后，方可進(jìn)行摘勾。吊裝宜使用專用的型鋼扁擔(dān)，起吊時(shí)繩索與型鋼扁擔(dān)的水平夾角宜為550～650°。

4 結(jié)語

本文以珠海某小區(qū)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)施工為研究對象，建立了裝配式構(gòu)件的BIM設(shè)計(jì)施工方案。預(yù)制混凝土裝配整體式結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)總結(jié)如下：工廠化生產(chǎn)混凝土構(gòu)件，品質(zhì)可控性高、可達(dá)精品級、外形規(guī)整、尺寸統(tǒng)一[7]；現(xiàn)場裝配，縮短施工周期，加快建造速度；工廠化預(yù)制構(gòu)件采用吊裝裝配工藝，無須泵送混凝土，避免了固定泵所產(chǎn)生的施工噪聲[7]和污染，取得了良好效果。值得注意的是，隨著預(yù)制率的升高，建筑成本也會隨之增加，如何降低裝配式建筑的成本是今后發(fā)展裝配式建筑的重要研究方向。