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摘要：在裝配式建筑中，BIM建模后的構(gòu)件深化可協(xié)調(diào)裝配式建筑施工過程，提高施工管理效率。結(jié)合某新建綜合樓，對其施工過程中遇到的問題進(jìn)行概括，通過BIM建模后的構(gòu)件深化及二次深化，采用裝配式框架結(jié)構(gòu)的施工工藝。結(jié)果表明，通過采用系列工藝，可提前發(fā)現(xiàn)施工質(zhì)量問題及隱患，提前采取管控措施，保障了裝配式混凝土框架結(jié)構(gòu)工程的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：BIM；裝配式混凝土；建筑結(jié)構(gòu)；施工技術(shù)

1工程概況

某新建綜合樓A座為在建辦公樓，共分為地上、地下兩部分，其中地上部分共有10層，地下部分共有3層；B座為社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心，地上部分共有9層，地下部分共有3層，其框架結(jié)構(gòu)選擇裝配式混凝土，以預(yù)制樓梯和預(yù)制柱、預(yù)制疊合板和鋼次梁及預(yù)制疊合梁為主要預(yù)制構(gòu)件。

2施工難度存在點

⑴本工程屬于裝配式框架結(jié)構(gòu)，有較多種類構(gòu)件，無法結(jié)合施工實際進(jìn)行二次深化設(shè)計，存有較大的深化難度。⑵工程場地不大、用地紅線和地下室輪廓線間距離偏近，預(yù)制構(gòu)件在場地堆放有限，導(dǎo)致本工程的難點主要體現(xiàn)在進(jìn)場安排、堆放預(yù)制構(gòu)件形式。⑶每層預(yù)制柱從轉(zhuǎn)換層開始都有豎向預(yù)留鋼筋，且其數(shù)量多、直徑大，從而容易加大預(yù)制柱定位臨時固定和預(yù)留鋼筋校正難度。⑷裝配式框架結(jié)構(gòu)體系層高度約4.32m，獨立鋼在裝配式剪力墻中無法支撐應(yīng)用，安裝剛次梁、疊合梁和疊合板時有較大支撐難度。⑸不同預(yù)制構(gòu)件在裝配式框架結(jié)構(gòu)體系中是以連接現(xiàn)澆混凝土和應(yīng)節(jié)點方式形成整體，會加大預(yù)制疊合板模板和梁柱核心區(qū)模板固定支設(shè)難度。

3解決方案

從BIM建模后，項目從多方面開展將施工難點問題解決，包括裝配式框架施工策劃、構(gòu)建二次深化和構(gòu)建深化等，對設(shè)計技術(shù)攻關(guān)進(jìn)行組織，以保證施工效果。⑴裝配式框架結(jié)構(gòu)二次深化設(shè)計預(yù)制梁柱現(xiàn)澆核心節(jié)點鋼筋排布復(fù)雜，深化設(shè)計需及早進(jìn)行［1］，同時碰撞分析也要及早開展，以保證梁和預(yù)制梁、預(yù)制柱和預(yù)制梁的位置關(guān)系，為現(xiàn)場施工提供保障。⑵現(xiàn)場施工前，對于堆放的預(yù)制構(gòu)件，將構(gòu)件堆場提前排布，并通過與施工順序和時間相結(jié)合，對每層類型不同的構(gòu)件進(jìn)場排布計劃，根據(jù)BIM技術(shù)采取信息化管理［2］。在此次項目中，選擇L形外墻板，能將建筑轉(zhuǎn)角處存在的現(xiàn)澆邊緣構(gòu)施工難度問題有效解決，同時還能對其他一些問題進(jìn)行有效處理，包括構(gòu)件類型、質(zhì)量控制難度大等［3］。不同類型預(yù)制構(gòu)件的適用性如表1所示。⑶由于預(yù)制柱鋼筋直徑相對偏大，進(jìn)行預(yù)制柱定位安裝時，有效合理調(diào)整偏位鋼筋，因此對每層結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工時，應(yīng)確保下層柱鋼筋位置，避免發(fā)生無法安裝上層預(yù)制柱。傳統(tǒng)定位鋼板易發(fā)生整體偏位，鋼套筒的應(yīng)用能對鋼筋垂直度與水平位置有效控制，以保證能順利安裝上層預(yù)制柱。⑷剛次梁、疊合梁和疊合板安裝子層裝配式框架結(jié)構(gòu)層高相對較高，常用的獨立鋼在一般裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)中支撐不適用，為保證現(xiàn)場施工便捷，應(yīng)用常見扣件架與輪扣架作為對裝配式框架結(jié)構(gòu)水平裝配的支撐［4］。⑸將定型模板用于模板支設(shè)梁柱核心區(qū)，使模板支設(shè)難度下降，施工時間縮短。選擇傳統(tǒng)多層板用于預(yù)制疊合板拼縫處，并采取獨立支撐。

4施工工藝

4.1設(shè)計進(jìn)行二次深化

4.1.1預(yù)制構(gòu)件鋼筋優(yōu)化排布。因梁柱節(jié)點區(qū)有較多鋼筋，在節(jié)點區(qū)域預(yù)制梁的分布水平易出現(xiàn)碰撞，使吊裝施工受影響［5］。對此，為使施工難度下降，利用BIM模型優(yōu)化梁水平鋼筋位置，布置時可錯開一字相交梁下鐵水平；相比主梁底，L形相交梁次梁底偏高，錯開布置下鐵豎向；并錯開布置十字相交梁下豎向、水平，具體詳情如圖1所示。4.1.2柱核心區(qū)、預(yù)制梁連接節(jié)點優(yōu)化。針對裝配式框架結(jié)構(gòu)，預(yù)制柱、梁相接的現(xiàn)澆核心區(qū)內(nèi)節(jié)點相對復(fù)雜，利用建模預(yù)拼裝，發(fā)現(xiàn)預(yù)制梁腰筋會對現(xiàn)澆核心區(qū)內(nèi)柱箍筋安裝產(chǎn)生影響。結(jié)合設(shè)計意見，把腰筋錨入支座部分取消，或是把直螺紋套筒預(yù)埋在預(yù)制梁端，安裝柱箍筋后再將梁腰筋連接。深化鋼次梁埋件連接預(yù)制梁和鋼次梁，應(yīng)用預(yù)制梁完成安裝后，焊接預(yù)埋鋼板和鋼次梁的方式［6］。連接現(xiàn)澆梁和鋼次梁，將帶耳板的鋼板預(yù)埋在現(xiàn)澆梁上，連接埋板螺栓和鋼次梁的方式。4.1.3其他設(shè)計深化。應(yīng)根據(jù)相應(yīng)順序進(jìn)行，即生產(chǎn)構(gòu)件、構(gòu)件裝車和現(xiàn)場安裝構(gòu)件，在排布梁鋼筋時應(yīng)結(jié)合塔式起重機進(jìn)行疊合、定位，以由遠(yuǎn)至近的方式對構(gòu)件吊裝順序確定。

4.2進(jìn)場堆放預(yù)制構(gòu)件

4.2.1預(yù)制構(gòu)件進(jìn)場。預(yù)制構(gòu)件應(yīng)在進(jìn)行裝配式結(jié)構(gòu)施工時提前進(jìn)場堆放。每層類型不同的預(yù)制構(gòu)件進(jìn)場時間間隔都應(yīng)短于各工序施工時間。根據(jù)每層分類型嚴(yán)格排布構(gòu)件進(jìn)場時間［7］。構(gòu)件狀態(tài)能對現(xiàn)場施工帶來直接影響，對此，實施EBIM平臺能全過程對預(yù)制構(gòu)件動態(tài)跟蹤管理，從而確保裝配式結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量及進(jìn)度。4.2.1堆放預(yù)制構(gòu)件。預(yù)制構(gòu)件進(jìn)場前，結(jié)合其堆放形式，利用BIM模式將每層預(yù)制構(gòu)件對堆場面積占用情況進(jìn)行構(gòu)件預(yù)排布，對堆放不同預(yù)制構(gòu)件位置確定。平放堆放預(yù)制柱和預(yù)制疊合梁，堆放場地盡量保證夯實平整，通長設(shè)置最下層墊木［8］。

4.3定位安裝預(yù)制柱

4.3.1預(yù)制柱放線。依照控制軸線把所有建筑物軸線、預(yù)制構(gòu)件兩側(cè)端線與邊線、模板控制線及節(jié)點線放出，對構(gòu)件安裝位置標(biāo)高測量，設(shè)4個鋼墊片于每塊預(yù)制柱下對標(biāo)高控制，鋼墊片位置混凝土面不鑿毛，同時鋼墊片與鋼筋位置不能處于同一位置，具體詳情如圖2所示。4.3.2定位校正新型定位鋼板。對于轉(zhuǎn)換層和以上每層預(yù)制柱，對預(yù)留插筋實施型定位鋼板定位，在鋼板上，依照設(shè)計圖紙上插筋位置對定位通孔開設(shè)，將套筒分別焊在定位通孔上下，7cm為套筒長度，混凝土澆筑前對定位鋼板放置，當(dāng)混凝土強度達(dá)到1.2MPa標(biāo)準(zhǔn)時拆除，如圖3所示。4.3.3吊裝、固定及灌漿施工預(yù)制柱。⑴吊次計算標(biāo)準(zhǔn)段單元構(gòu)件數(shù)量，結(jié)合構(gòu)件吊裝時間，分析標(biāo)準(zhǔn)段單元構(gòu)件吊裝時間，將標(biāo)準(zhǔn)段施工工期算出。⑵結(jié)合構(gòu)件尺寸、形狀和質(zhì)量，在進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件吊裝施工前，合理選擇吊具，同時根據(jù)設(shè)計要求，承載力驗算吊具。⑶吊裝預(yù)制構(gòu)件前，需確保吊具、吊鉤位置和構(gòu)件重心重合，其方向應(yīng)保持豎直方向，同時各起吊點需均勻受力。⑷進(jìn)行預(yù)制柱吊裝時，可以鋼絲繩+D型卸扣方式進(jìn)行，并將慢起、穩(wěn)升和緩放為互吊裝原則。當(dāng)起吊上升高度與地面距離50cm時，應(yīng)停頓3~5s，并對吊掛牢固與否情況進(jìn)行檢查，當(dāng)上吊高度與作業(yè)面間距離達(dá)到50cm時，可稍微停頓，保證安全后對就位進(jìn)行調(diào)整，并增加吊裝帶2條，確保吊裝安全。安裝構(gòu)件期間，100%實測實量構(gòu)件垂直度與平整度，根據(jù)可調(diào)節(jié)斜支撐對預(yù)制柱定位與垂直度進(jìn)行控制，待實際測量合格后送鉤，吊裝下個構(gòu)件。⑸開展可調(diào)節(jié)斜支撐兩面妥善固定預(yù)制柱，相比構(gòu)件高度，支撐點距板底距離應(yīng)不低于2/3，與構(gòu)件高度相比，則應(yīng)不低于1/2，連接構(gòu)件和斜支撐。⑹吊裝預(yù)制柱就位后，根據(jù)要求予以灌漿。

4.4安裝支撐疊合梁、疊合板和鋼次梁

4.4.1支撐鋼次梁、疊合梁。選擇扣件式鋼管支撐架配合可調(diào)Ｕ形托作模板支撐體系作為梁底，支撐架縱橫間距、步距分別是1200mm，龍骨為φ48.3×3.6雙鋼管，具體詳情如圖4?所示。4.4.2疊合板支撐選擇輪扣式鋼管支撐架配合調(diào)Ｕ形托作模板支撐體系作為疊合板底，支撐架縱橫間距、步距分別是1200mm，雙方鋼管（40mm×40mm）作為龍骨，布置時可向桁架筋方向垂直，立桿間距和龍骨間距一致，具體詳情如圖4?所示。4.4.3疊合板拼縫處支撐。模板選擇覆膜多層板，其厚度選擇15mm，板縫寬度+100mm是多層板寬度，多層板下部40mm×40mm雙方鋼管看作龍骨，板縫下立桿縱距、步距分別是1200mm，縱向則是應(yīng)用橫桿連接形成整體，如圖5所示。4.4.4吊裝鋼次梁、疊合梁和疊合板。⑴預(yù)制柱吊裝?疊合梁吊裝?梁柱核心區(qū)下部箍筋安裝?梁腰筋安裝?疊合梁及疊合板上鐵鋼筋安裝?梁柱核心區(qū)上部箍筋安裝。⑵結(jié)合疊合梁在構(gòu)建深化圖中的吊裝次序?qū)嵤┑跹b，鋼次梁、疊合梁和疊合板的連接，可選擇D型卸扣配合鋼絲繩，其原則可遵照先低后高、先主梁后次梁形式進(jìn)行。當(dāng)起吊后，其和地面間距離達(dá)到50cm時停頓3~5s，對吊掛牢固與否進(jìn)行檢查，當(dāng)上吊高度與作業(yè)面間距離達(dá)到50cm時，可稍微停頓，保證安全后對就位進(jìn)行調(diào)整，并增加吊裝帶2條，確保吊裝安全［9］。4.4.5連接鋼次梁、疊合梁和現(xiàn)澆梁。⑴連接預(yù)制鋼次梁和疊合梁加工生產(chǎn)預(yù)制疊合梁時對鋼次梁連接埋件預(yù)埋，當(dāng)安裝好預(yù)制疊合梁后，把耳板焊接在埋件上，隨后利用互高強螺栓對鋼次梁安裝，如圖6所示。⑵連接現(xiàn)澆梁和鋼次梁在工廠生產(chǎn)加工時，焊接耳板于鋼次梁連接預(yù)埋件上，同時工廠還要進(jìn)行探傷試驗，待確保無誤后現(xiàn)場安裝，于現(xiàn)澆梁施工時預(yù)埋，當(dāng)混凝土處于一定強度后，應(yīng)用高強螺栓在互鋼次梁上進(jìn)行安裝，如圖7所示。⑶連接預(yù)制疊合板和鋼次梁安裝預(yù)制疊合板時板端應(yīng)向鋼次梁上表面伸入10mm，鋼次梁兩側(cè)預(yù)制疊合板間是現(xiàn)澆板帶，鋼次梁的栓釘、疊合板甩筋錨入現(xiàn)澆板帶內(nèi)，通過現(xiàn)澆板帶連接為整體。⑷連接現(xiàn)澆次梁和預(yù)制疊合梁生產(chǎn)加工預(yù)制疊合梁時，在相應(yīng)側(cè)對鍵槽、粗糙面預(yù)留和連接套筒預(yù)埋。對現(xiàn)澆次梁施工時，利用預(yù)埋連接套筒對次梁鋼筋進(jìn)行安裝，經(jīng)對粗糙面和鍵槽的預(yù)留，能使預(yù)制疊合梁和混凝土次梁連接力增加。

4.5模板支

在結(jié)構(gòu)模型上，根據(jù)BIM建模，對梁柱核心區(qū)現(xiàn)澆混凝土尺寸進(jìn)行測量，并對模板尺寸計算［10］。結(jié)合模板在模型中形狀尺寸，選擇覆膜多層板，厚度取15mm，對定型柱接頭模板制作，40mm×80mm方木看作龍骨，φ48.3×3.6mm雙鋼管看作龍骨，利用扣件連接梁底支撐體和主龍骨為整體，在定型柱接頭模板上對拉螺栓孔位置預(yù)留，每側(cè)對拉螺栓2道，在鋼管背楞上固定，加固模板，如圖8所示。

5總結(jié)

裝配式建筑用于建筑工程領(lǐng)域中，其發(fā)展對建筑產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級能起到推動作用。在此次項目中，通過對整體式混凝土框架結(jié)構(gòu)施工技術(shù)進(jìn)行裝配，能將資源整合優(yōu)勢最大程度發(fā)揮出來，可把裝配式施工和生產(chǎn)、設(shè)計和其他協(xié)調(diào)問題有效解決，并利用BIM技術(shù)開展信息化管理，使整個施工質(zhì)量得到保障，在評價方面更突出規(guī)范性及真實性，使整體建筑工程質(zhì)量得到提高，這與當(dāng)下建筑行業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)的可持續(xù)性相符。

作者:謝雪明 單位:佛山市房建集團有限公司