多层建筑全装配式预制混凝土构件施工技术要点

李锡洲，钟 易，张 胜，肖 智

（长沙远大住宅工业集团股份有限公司，湖南 长沙 410000）

装配式建筑是建筑行业未来发展的方向之一，其低碳、环保、标准化的特点，可以缓解目前建筑行业普遍存在的高能耗、低效率等问题[1]。对于装配式混凝土建筑，当前有装配整体式混凝土结构和螺栓连接多层全装配式混凝土墙板结构等多种结构形式的建筑。其中，螺栓连接多层全装配式混凝土墙板结构作为一种全装配式结构，由预制混凝土墙板与预制楼板作为结构受力构件，通过预埋连接盒及螺栓连接形成整体，无后浇筑作业环节，具有施工速度快、建筑预制率高、结构受力性能好等特点[2]。预制构件作为螺栓连接多层全装配式混凝土墙板结构的主要受力构件，其生产、运输、吊装等环节对整个项目的实施都有较大的影响，一旦某个环节出现问题将影响整个建筑结构的安全性。因此，对于多层全装配式混凝土墙板结构预制构件生产、运输、吊装技术要点研究具有重要意义。

本文以长沙某多层全装配式混凝土墙板结构项目为例，研究多层全装配式结构体系预制构件生产、运输、吊装技术，阐述螺栓连接多层全装配式混凝土墙板结构生产及施工过程技术要点。

1 工程概况

本项目位于湖南省长沙市，为6 层宿舍楼，结构形式采用螺栓连接多层全装配式混凝土墙板结构，建筑高度23.4m，总占地面积719.47m2，总建筑面积4 334.74m2，建筑耐火等级为二级，当地建筑设防烈度为6 度，抗震等级为四级，建筑场地类别为Ⅱ类，采用桩基础形式，地基基础设计等级为丙级。

本工程设计的最大预制墙板A平面布置如图1所示，预制构件尺寸为8 380mm×3 370mm×250mm，重14.4t，主要位于建筑两侧山墙。最大预制楼板B 平面布置如图2 所示，预制构件尺寸为7 145mm×3 090mm×200mm，重8.0t，位于建筑两端。本项目预制混凝土构件数量总计为746 块。

图1 预制墙板A平面布置图

图2 预制楼板B平面布置图

2 预制构件生产环节

2.1 预制构件设计

预制构件设计是指导预制构件生产最重要的一个环节，需要严格控制预制构件的尺寸，按照结构施工图排列受力钢筋，布置设备管线的预埋件，根据构件大小和重量设置吊点吊钉等。

以构件的尺寸要求为例，由于受到道路运输及工厂生产台车尺寸的限制，一般预制构件需要严格控制短边最大尺寸不超过3 400mm，长边最大尺寸不超过12 000mm。本项目构件短边设计最大尺寸为3 370mm，长边尺寸为8 380mm 满足该限制要求。根据现行国家规范GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》[3]构件脱模计算要求，预制构件进行施工阶段验算时需要按照自重乘以动力系数，且需要避免出现过于细长的预制构件，因此一般要求控制预制构件长宽比不大于3，以保证其具有稳定的抗弯性能。

除预制构件的整体尺寸限制外，在预制构件设计环节还有一些其他与尺寸相关的要求，如在不增加构件数量的前提下，所有同类构件尺寸应该尽量统一，减少规格，提高模具使用效率；当屋面采用叠合楼板时，对于预制叠合楼板，当1 个开间单向板无缝拆分为4 块及以上楼板数量时，设计时楼板宽度应标注负公差（-5mm）等。

预制构件设计环节需要严格把控，遵循工厂生产的模式，同时需要考虑由于设备、场地、人员等因素导致的限制条件，及时调整构件的设计。预制构件设计完成后，还需要统计准确的材料清单，保证构件的顺利生产。

2.2 生产管理

预制构件的质量保证是建筑质量管理体系的一部分，构件质量决定了整个项目的结构安全性。为了保证预制构件的质量安全可靠，需要项目做好定期的抽检、巡检，定期检查工厂内生产过程和相关的文档资料，同时保存好影像记录，做到资料完整过程可追溯。在人员分工方面，也需要安排具备职业技术资格及经验丰富的人员进行管理，建立和健全质量安全保障体系，保证预制构件的质量安全情况。

预制构件脱模也是生产管理需要注意的一个环节，为了保证混凝土预制构件在脱模时具有足够的强度，从而不会因为受拉产生裂缝和变形，脱模时应该保证预制构件的混凝土强度满足要求[4]，混凝土的实时强度数值可以根据同条件养护的混凝土立方体试块测得。脱模后，如果预制构件出现缺陷，应及时处理。对于蜂窝、麻面、夹渣等不影响结构安全性的缺陷，应该及时修复；如预制构件产生超过规范限值要求的裂缝时，应该停止作业，由专业人员分析问题产生的原因，解决问题后再继续生产，避免因预制构件质量出现问题而生产出大批不合格产品，从而造成不必要的浪费。对于经判定无法进行修复或者经过修复后构件质量仍然不能满足要求的预制构件，应该进行报废处理，避免对建筑结构安全产生影响。

3 预制构件运输环节

1）厂内运输 预制构件在工厂内运输时，应该事先设计好调运路线，尽量与人工作业区域避开，避免相互干扰。吊起移动时速度不宜过快，速度应保持均匀，避免使预制构件产生大幅度摆动。对于形状不规则构件，应根据运输工况进行临时加固，可以通过在构件形心或应力集中处增加布置拉结杆的方式（图3）提高整体性，保证预制构件运输过程中的稳定性[5]。

图3 预制构件设置拉结杆

2）工厂转运至施工现场 预制构件从工厂内转运至施工现场的时，宜选用低平板车，降低运输车辆的重心减轻车身的晃动，并且可以减少构件装车后整体的高度满足道路运输尺寸限制。运输车辆上需要设置专门的运输架，预制墙板应该采用插放或者靠放的形式的运输，且避免把墙板带有预制装饰面一侧作为支撑面；预制楼板可以采用叠放的形式进行装载，控制最大堆叠层数，每层构件间的垫块尚应保证上下对齐避免对预制构件造成过大的局部压力。当预制构件重量及尺寸较大时，应该根据具体项目所采用的运输车及道路场地的运载能力灵活调整构件的运输方案。预制构件的装车顺序还应与现场施工吊装的顺序结合，避免现场过多的构件存储堆放，提高建筑施工效率。

4 预制构件吊装环节

4.1 技术准备

技术准备是施工准备的核心。技术的差错或隐患都可能引起人身安全和质量事故，造成生命、财产和经济的巨大损失。项目管理人员应该充分掌握预制构件吊装环节相关的技术，并提前编制吊装方案、安全方案、各工种配合协调方案。

根据现行国家规范GB 50666—2011《混凝土结构工程施工规范》[6]规定，预制构件在吊装、运输环节要进行施工验算，荷载采用等效荷载标准值，按照构件自重标准值乘以不小于1.5 的动力系数。预制构件正截面边缘的法向压应力需要满足式（1）要求。

式中σcc——构件正截面边缘法向压应力，MPa；

——混凝土立方体抗压强度标准值，MPa。

预制构件混凝土正截面边缘的法向拉应力需要满足式（2）要求。

式中σct——构件正截面边缘法向拉应力，MPa；

——混凝土立方体抗压强度对应的抗拉强度标准值，MPa。

施工管理人员应该专门组织吊装工人进行教育、交底、学习，使吊装工人熟悉墙板、楼板安装顺序、安全要求、吊具的使用和各种指挥信号。还应安排现场各工种、信号吊装配合预演。

4.2 构件吊装

吊装作业前，首先要统计各类型预制构件数量、重量、分布位置，根据统计数据选用吊装起重器械。确定好起重器械型号后，依据场地具体情况、机械回转半径、吊装作业区域等因素，确定吊装方案，布置起重机的位置，需注意预制构件的重量不能超出起重机吊臂能够承受的范围。前期准备工作完成后开始按施工方案吊装预制构件，构件吊装的流程如下。

1）预制楼板吊装 放线→测标高→座浆→核对构件编码→挂钩→起吊静停→落位静停→撬棍微调→复核后取钩。

2）全预制墙板吊装 放线→测标高→座浆→核对构件编码→挂钩→起吊静停→落位静停→撬棍微调→安装斜支撑→复核后取钩。

以本项目为例，建筑南侧和东侧道路为场内永久道路，满足吊装需求。为了配合全装配式结构单块构件的最大重量的施工需求，确保满足宿舍楼构件的吊装距离，以及按照施工进度以及现场的场布要求，本项目配备1 台300t 汽车起重机，起重机布置如图4 所示。为了满足项目工期进度要求，确保平均吊装每1.5 天1 层的节点，吊装方案计划施工吊装天数为10 天，需要完成预制构件吊装的数量共计746 块。本项目屋面层因为防水要求未采用全预制楼板，改为采用混凝土叠合楼板，因此对屋面层楼板的吊装时间安排相比下部楼层时间更长。

图4 起重机布置示意图

本项目预制构件吊装实际用时共计10 天，其中第2～6 天实际吊装进度未达到计划吊装进度要求。经分析导致本项目进度差异的原因主要有：本项目选在夏季施工，由于高温天气，露天作业时间受到限制；随着建筑高度增加，起重机吊臂压力增大，吊装节拍缩小等。预制构件实际吊装达成率统计如图5 所示。

图5 预制构件实际吊装达成率

5 结语

多层全装配式墙板结构建筑相较于现浇混凝土结构建筑，用螺栓连接预制构件代替现浇边缘构件，极大提高了施工速度。但由于取消了湿作业，预制构件的生产、运输、吊装环节也成为螺栓连接多层全装配式混凝土墙板结构体系建筑生产及施工过程中质量控制的要点之一。对于全装配式项目的设计及施工人员，应该全面了解该新型结构体系生产及施工过程中的要点难点，加深对相关技术的研究，同时提高管理的能力，确保工程质量，更好地推进新型装配式建筑结构体系的应用。