装配整体式混凝土结构施工技术在大型商办综合体中的应用

朱荣军

上海建工七建集团有限公司 上海 200050

近年来，由于节能减排要求的提高、劳动力价格的大幅度上涨等因素，预制混凝土构件在我国的应用呈现迅速上升的趋势。预制装配式结构多用于住宅，且多以装配整体式剪力墙结构为主[1-2]，相应的工业化建造技术也日趋成熟；而代表城市化进程与经济发展水平的商业综合体、商务办公楼、酒店等公共建筑应用预制装配式结构的还比较少。现有预制装配式框架结构形式的公共建筑多用于厂房、仓库、停车场及商场[3]。本文以上海七宝生态商务区19-01地块大型公共商办综合体建筑为对象，从高预制率装配整体式混凝土框架结构的施工特点与难点出发，开展施工技术研究与工程示范研究工作，结合工程实际的实施过程，总结施工技术措施及实施效果。

1 工程概况

七宝生态商务区19-01地块商办综合体项目位于上海市闵行区七宝镇，吴中路以南，新镇路以西，东侧为同步实施的报业文新地块，西侧为同步实施的华发地块，北侧为在建的地产公建配套地块，南侧为拟建的景观河道，项目距离轨道交通10号线航中路站约110 m。

1.1 建筑概况

建筑高度44.11 m，总建筑面积98 323.92 m2，其中地上建筑面积59 816.40 m2。地上包含2栋10层的T1、T2办公塔楼，1栋10层的T3商业塔楼，1栋11层的T4酒店塔楼及裙房。地下室共3层，其中地下1层主要功能为商业，地下2、3层主要功能为地下停车库及相关设备用房。外立面为全玻璃幕墙形式。

1.2 PC结构概况

项目为钢筋混凝土框架结构形式，1层商业层高4.80 m，2～3层商业层高4.35 m，办公楼标准层高4.05 m，酒店标准层高3.50 m。1层为现浇结构，2层及以上的梁、楼梯，5层及以上的柱、板、女儿墙均为PC结构（图1），整体装配率100%，单体预制率40.12%，其中结构从地下2层至地上3层还含有劲性混凝土结构、钢筋桁架楼承板结构。PC构件混凝土体积8 800 m3，钢筋桁架楼承板面积9 000 m2，型钢柱梁构件质量850 t。为缩短工期和保证质量，PC构件机电管线采用管线分离形式。

图1 预制构件分布示意

深化设计后，PC构件分布范围及数量如下：

预制柱：5层—顶层480根，质量5.44～6.89 t；PC柱断面为900 mm×900 mm，层高为4.05 m/3.50 m，柱混凝土强度等级为C50、C40、C30，柱与柱纵向钢筋选用套筒灌浆连接技术。

预制梁：2层—顶层2 673根，质量1.0～6.9 t；PC叠合梁各梁断面为（300～400） mm×（650～900） mm，其中现浇层厚度120～150 mm，预制层厚度500～750 mm，梁混凝土强度等级为C30，梁柱、梁梁采用叠合现浇连接。

预制板：2—4层钢筋桁架楼承板、5—10层全预制板310块，预制板质量1.50～2.91 t；PC预制板厚度为130 mm，板混凝土强度等级为C30，预制板与梁、板之间采用叠合现浇方式。

预制楼梯：1层—屋面层共244跑，质量1.44 t；混凝土强度等级为C30，采用预埋螺栓方式固定。

预制女儿墙：所有女儿墙133块，质量1.40～2.35 t；混凝土强度等级为C30，采用预埋螺栓方式固定。

2 工程难、特点

1）场地利用率极低，施工组织难度大。本项目为全地下室，地库占地面积超12 000 m2，且上部裙房亦占用了大量场地，地下结构阶段可作为施工场地的面积不足1 500 m2，地上结构阶段可作为施工场地的面积不足1 700 m2，且均为不规则场地。这对布置现场施工道路、材料堆放和运输能力均造成不小的限制。

2）构件质量大，群塔作业，航空限高，塔吊选型困难。根据业主提供的第一版蓝图，最大PC构件质量为10.07 t。东侧报业文新地块2台塔吊，西侧华发地块2台塔吊，与本项目计划安装的4台塔吊形成群塔作业。同时，本项目处于航空限制高度区域，限制高度45 m。以上因素对本工程塔吊选型及PC构件吊装影响较大。

3）装配式构件数量多、构件重、节点多，施工要求高。PC构件种类众多，现场分类堆放难度大；构件数量达5 840件，平均每层构件需650件左右，节点多，各种埋件、连接件位置点、吊装吊点的定位精度要求较高。现浇部位较多，与PC构件连接节点复杂。

3 施工部署

3.1 PC构件的制作运输及临时堆放

在备货阶段，通过与构件厂协调，根据上部结构每栋楼、每层的进度计划安排，制定总的进货时间计划，以便构件厂组织排产；在吊装前一周提供正式使用计划，以便构件厂内部统筹安排场地、人员、车辆；在每次发货前一天再次确认人员、车辆的安排情况。一般提前一晚进场备齐第2天所需吊装的构件，减少PC构件现场堆放时间，提高堆场利用率。

提前摸排运输线路，如限高、限宽、限重及限时等要求，制定合理的装车方案和运输线路。装车时要采用专用的固定装置进行固定，并根据PC构件放置情况验算承载强度和抗裂强度，避免构件在运输过程中产生裂缝或破坏。

受现场场地限制，主要采用未回土（覆土高度1.5 m）的消防车道顶板区域作为PC构件堆场。经计算分析，该区域满足堆场强度要求，并经结构设计复核后使用。局部加强顶板配筋和板厚作为备用堆场。每个单体堆场面积满足一层PC构件要求，每个堆场不少于300 m2。堆场设置专用固定架子，保证地面排水顺畅，四周设置隔离栏。

PC构件堆放原则：

1）遵循“先用靠外，后用靠里，分类依次并列放置”的原则。

2）预制构件应按规格型号、出厂日期、使用部位、吊装顺序分类存放，且应标识清晰。

3）不同类型构件之间应留有宽不少于0.7 m的人行通道，预制构件装卸、吊装工作范围内不应有障碍物，并应有满足预制构件吊装、运输、周转等工作要求的场地。

4）预制混凝土构件与刚性搁置点之间应设置柔性垫片，防止损伤成品构件；为便于后期吊运作业，预埋吊环宜向上，标识向外。

5）构件堆放层数控制应考虑堆放处地面或楼板的承压力、构件总质量以及构件刚度与稳定性。柱子堆1层，梁不得超过2层，楼板不得超过6层，楼梯不得超过4层。采用平叠堆放时，需布置支垫，并上下对齐。

3.2 塔吊选型及布置

塔吊选型需综合考虑最重的PC构件、离塔吊最远的PC构件及构件堆场半径等。一般预制构件越大越有利于保证质量和提高施工效率，但对运输设备和吊装设备要求越高。为了避开航空限高，减少群塔作业风险，上部结构施工采用平头型塔吊。各塔吊随结构施工高度分阶段爬升。

与业主、设计多次协调、反馈，优化并确定了预制构件最大质量不超过7 t的控制原则；考虑到地下室阶段吊重较小，使用2台QTZ63（R55）塔吊用于现场地下室结构施工，在出±0 m之后进行塔吊置换；根据工程体量和进度需求，上部每栋楼单独配备1台塔吊，以提高机械利用率和现场吊装进度；最终选用安装3台STT373A（R40/44）塔吊，1台STT293（R45）塔吊；4台塔吊基础放弃了传统桩＋格构柱＋承台的基础形式，直接利用地下室底板作为塔吊基础，节省传统高桩承台基础施工的时间和费用。

大底板厚度为900 mm，塔吊基础处局部落深至1 700 mm，塔吊基础钢筋与大底板钢筋共用，通过计算，基础的设置满足塔吊的受力要求。此方案施工简便，且大底板刚度大，使用运行时更安全。

4 PC构件吊装施工

4.1 标准层吊装工艺流程

标准层吊装工艺流程如下：转换层预埋定位钢板、混凝土浇筑→测量放线→PC柱吊装→临时支撑安装、柱垂直度校准→柱连接套筒灌浆、养护→支撑排架搭设→PC梁吊装→现浇区模板搭设→PC板吊装→现浇部位钢筋绑扎→混凝土浇筑。

4.2 吊装班组

一个PC构件吊装班组一般由8人组成：吊具挂钩2人，构件就位3人，司索指挥1人，测量校正2人。一个PC构件吊装班组一天吊装约40块构件。

4.3 标准层流水施工

由于劳动力不足和PC构件吊装体量大，现场施工组织难度依然较大，项目部花费了很大的心思进行组织施工，通过每日碰头会、每周生产会，加强对各分包的管控，将每道工序施工时间落实到每个班组。现场优化施工组织，进行流水施工。

5 PC梁节点刚性连接技术

5.1 主梁连接

原设计图纸中，在3层柱施工完成后于4层进行截面及钢筋转换，4层柱需重新插筋，此时3层柱顶按规范及图集进行弯锚收头，但是4层梁也为预制梁，预制梁的预留钢筋常规也为弯锚形式，此时造成节点处钢筋太密，使实际施工时梁无法落位（图2、图3）。

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图2 常规柱端弯锚形式

图3 原设计PC梁钢筋弯锚

通过分析，上述情况会造成施工难度增加甚至无法顺利地完成吊装作业，必须对节点钢筋锚固方式进行优化，既要满足设计及规范的锚固受力要求，又要保证施工现场顺利吊装。因此，将主筋弯锚调整为钢筋锚固板的形式，腰筋采用预埋套筒，吊装就位后接筋。最终解决了节点钢筋过密的难题，节约了钢筋用量，保证了构件吊装的顺利进行。

另外，该方法也提高了PC梁的吊装效率，节约了工期，保证了节点连接质量（图4、图5）。

图4 PC梁锚固板连接

图5 锚固板连接实物

同一节点处各方向的PC主梁吊装顺序控制原则为底层纵筋标高最低的PC主梁先吊装。

PC主梁吊装完成后，根据标高由低到高的顺序，箍筋和腰筋交替就位绑扎或连接。叠合梁上排纵筋穿插顺序时以标高从低到高的顺序穿插，全部穿插完成后，以标高从高到低的顺序绑扎固定。

5.2 次梁与主梁连接

常规框架结构PC主次梁节点多采用预留叠合现浇段做法，在主梁跨度大、次梁较多时，会出现较多现浇段。主梁自身较重，需采用槽钢临时固定后方能吊装，增加了吊装难度及施工安全隐患。因此，将PC主次梁连接节点优化为牛担板连接节点。

次梁一般为简支梁，跨中弯矩最大，端部主要受剪力作用。牛担板连接节点在不削弱主梁受力性能的前提下，充分利用了次梁的受力特点，有利于保证框架结构的整体性能。

PC主次梁牛担板连接节点，不仅降低了各方面的施工难度，而且大大节约了工期（图6、图7）。

图6 牛担板连接

图7 现场主次梁牛担板

6 转换层PC柱主筋定位技术

5层及以上为预制柱，4层为转换层现浇柱，1—3层现浇柱钢筋直径多为28～40 mm，4层现浇柱钢筋按照5层预制柱钢筋位置重新进行插筋，直径多为25～36 mm，灌浆套筒规格为直径25～36 mm。在4层柱钢筋人工绑扎后、梁钢筋绑扎前，柱钢筋位置势必会偏移，一旦由箍筋固定后封模完成，仅靠上层的定位钢板无法调至规定位置，或是上端预留出的钢筋会倾斜成一定的角度，导致预制柱的套筒无法落位。

图8 定位卡箍

图9 卡箍立面位置示意

图10 首次定位

图11 二次定位

具体做法如下：

1）将4层柱钢筋连接在下层预留插筋上，用原箍筋在上部1/3位置临时固定。

2）在上部梁底向下约200 mm处套入定位卡箍，定位卡箍可采用与柱箍筋同直径或稍大1～2 mm规格的钢筋，按柱全尺寸焊接成井字形箍筋，内部按主筋直径和上层灌浆套筒位置焊接U形槽，形成一个带卡口的箍筋，内径略大于主筋直径3～5 mm。

3）绑扎其余的原柱箍筋。

4）封柱模板，并调整好垂直度，做好加固措施，尽可能确保柱的整体平面位置正确。

5）绑扎上层的梁板钢筋，避免随意地扰动预留的柱顶钢筋。

6）在浇筑混凝土前，再次利用定位钢板套入预留钢筋进行二次定位，确保钢筋的位置准确。

通过上述2次定位，避免了大直径钢筋偏差后无法调整的情况发生，实际上在第1次采用定位卡箍时已基本保证了柱的钢筋位置，第2次混凝土浇筑前再使用定位钢板，是为了防止因浇筑混凝土时振捣及其他机械触碰而可能造成的影响。

7 现浇节点施工技术

预制装配整体式框架结构现浇节点质量关系到结构整体性能，施工中应加强现浇部分质量控制。

从施工的角度来说，首先要加强节点钢筋连接质量，提前优化节点处钢筋，保证钢筋锚固长度，避免钢筋碰撞和净间距过小；其次要做好混凝土浇筑及养护工作，保证混凝土施工质量。

由于与PC构件浇筑时间不同，预制装配整体式结构中现浇混凝土节点或构件的早期自收缩受周边PC构件的约束，极易产生收缩裂缝。预防现浇部分收缩裂缝的具体措施有：

1）PC构件接触面优化，可以在接触面处设置剪力槽、冲刷毛面或现场凿毛。节点区域钢筋分布均匀，有利于混凝土浇筑振捣密实。

2）选择自收缩较小的混凝土，严格控制水灰比，加强节点区域的振捣，尤其是钢筋较密集区域的振捣，可进行二次振捣。

3）采用级配良好的碎石和中砂，严格控制骨料含泥量；在保证强度和施工和易性的情况下，尽量降低水灰比和减少水泥用量；掺加粉煤灰和合适的外加剂。

4）混凝土浇筑前，提前对模板和相邻PC构件进行充分浇水湿润，混凝土浇筑后要加强养护，可延迟拆模时间，延长洒水养护时间。

8 结语

预制装配整体式混凝土结构施工技术在上海七宝生态商务区19-01地块大型商办综合体中的应用，将项目打造成了一个上海市文明和绿色施工样板示范工程，并通过了中国施工企业管理协会的工程项目绿色建造施工水平评价审查，取得了良好的社会效益和经济效益，可为今后类似项目建设提供参考。