装配式混凝土结构屋面构件采用工厂化进行生产,在场内蒸汽养护,现场机械安装,屋面的湿作业仅包含屋面梁、连接节点部位以及屋面叠合板现浇层。湿作业的大量减少,促使现场建筑垃圾减少约60%,节约养护用水约为70%,同时减少由于混凝土振捣而产生的噪声污染、切割的粉尘污染等,在节能环保方面优势尤为明显。 但当前市场装配式平屋面施工较多,采用叠合板方式施工坡屋面的应用较少。该装配式坡屋面工程在PC拆分、现场施工方面均形成较为可靠的技术经验,可供同类项目参考。
装配式混凝土结构屋面构件采用工厂化进行生产,在场内蒸汽养护,现场机械安装,屋面的湿作业仅包含屋面梁、连接节点部位以及屋面叠合板现浇层。湿作业的大量减少,促使现场建筑垃圾减少约60%,节约养护用水约为70%,同时减少由于混凝土振捣而产生的噪声污染、切割的粉尘污染等,在节能环保方面优势尤为明显。
但当前市场装配式平屋面施工较多,采用叠合板方式施工坡屋面的应用较少。该装配式坡屋面工程在PC拆分、现场施工方面均形成较为可靠的技术经验,可供同类项目参考。
1工程概况
沸腾里一期1~4号楼、地下室(商业、博物馆、公园及地下室)项目为特色小镇商业旅游用房,位于成都市新都区。装配式率不低于30%,采用叠合板打造绿色型、创新型项目;占地面积33564.85㎡,建筑面积47379.19㎡,正负零以上31048.2㎡(包括保温层、架空层)。地上部分共分为15栋单体建筑,其中商业部分2–1号楼、2–2号楼、2–3号楼、2–4号楼、2–5号楼、2–6号楼、2–7号楼、4–1号楼、4–2号楼、3号楼,其中2–3号楼、4–2号楼为3层其余为2层,均为装配式坡屋面,坡度50°~60°不等。
2工程特点和难点
(1)装配式坡屋面深化设计。对比普通叠合板拆分,装配式坡屋面在深化设计时需要重点关注的设计点包括:准确识别展开尺寸、角度;考虑可能发生的滑板隐患来确定拆分方向、单块尺寸等;结合实际吊装能力确定拆分原则;优化原设计预制方案,将构件尺寸标准化,方便现场施工,降低加工成本;综合考虑屋脊、梁、板支座等设计节点图,确定钢筋锚固原则。
(2)装配式坡屋面的施工。拆分后的PC板沿坡度方向有滑板的隐患,需要重点解决:下部支撑标高精准定位;坡度方向上,两块预制板间支撑措施;板带位置内支撑措施;面层混凝土厚度控制等。
除此之外,操作面施工人员安全保障问题也是本分项工程施工重点。
3装配式坡屋面PC拆分
3.1尺寸问题的解决
(1)二维设计图纸在表达坡屋面时,以水平长度+坡度方式,无法直接对尺寸进行拆分。深化设计时采用投影法,BIM同步建模,根据坡屋面展开尺寸进行拆分,在三维模型中获取屋面准确的尺寸信息。
(2)为方便量取,梁节点处可在与板底交接点做垂直于倾斜面的辅助线,再进行各部分展开尺寸的测量(图1)。
图1拆分尺寸提取
3.2拆分原则确定
(1)短边宽度,综合考量叠合板在运输及吊装条件,避免叠合板移动过程中开裂,叠合板短边长度控制在1.5~3m,重量不大于1.5t;(2)纵向(垂直于屋脊)拆分,优先采用纵向拆分相邻支座内倾斜楼板,可防止叠合板下滑,减少额外的固定措施;(3)横向拆分,当相邻横向支座间屋面板宽度小于1.5m,为避免叠合板长宽比过大,采用横向拆分方式;(4)涉及水电等管线节点按设计要求、避让钢筋(图2)。
图2拆分原则示意
3.3构件尺寸标准化
在拆分前先根据整板尺寸和常规拆分尺寸排版,尽量各拆分板尺寸统一,无法统一的在支座位置找补。
3.4节点锚固原则确定
(1)屋脊处。拆分时两侧屋面板在屋脊梁处断开,钢筋锚固构造如图3所示。
图3屋脊处钢筋锚固示意
(2)纵向边梁平行于坡度方向,与叠合板连接处呈平行关系。此处叠合板锚固直筋长度不小于5?d,且至少到梁中线;连接处设置10mm搁置宽度,保证梁板有效连接。
(3)横向锚固节点:叠合板上部锚固节点设计同纵向边梁节点,叠合板伸出钢筋与梁外露钢筋锚固固定(图4、图5)。叠合板下部锚固节点处取消连接处搁置宽度,待支撑梁完成,直接以梁外露钢筋作为标高最低处叠合板临时支撑,减少叠合板固定措施。
图4横向锚固单块PC拆分示意
图5坡梁处叠合板钢筋锚固示意
(4)拼缝节点。板的拼缝宽度不小于35d、300mm。钢筋端头做135°弯钩,保证连接效果。在正式施工前,应用BIM相关软件进行装配式施工模拟,提前预判现场问题。
4装配式坡屋面施工关键技术
4.1构件工厂生产
(1)根据PC拆分成果加工生产,过程中控制叠合板质量,包括外观质量不应有严重缺陷、不应有影响结构性能和安装、使用功能的尺寸偏差,控制构件预埋件、预留插筋、预埋管线等规格和数量,确保预留孔洞的位置及数量符合设计要求。
(2)进场后,对预制构件的外观质量进行检查,包括外观质量不得有严重缺陷,对露筋、疏松、夹渣等一般缺陷,要求厂家按技术方案进行处理后,重新检查验收;对预制构件成品尺寸尺量检查;对预制板裂缝采用“刻度放大镜”进行检查,出现大于0.1mm的裂缝按不合格品退场。
4.2工艺流程
主要工艺流程:支撑体系搭设→屋面梁浇筑→吊装准备→密封胶条安装→试吊→吊装→板筋锚固→板带处防滑措施→浇筑面层。
下面对部分关键工艺详细说明。
4.2.1支撑体系搭设
(1)采用钢管脚手架搭设满堂支模体系,经安全计算立杆搭设间距宜为900mm×900mm,步距为1500mm,加设水平竖向剪刀撑,保证支模架稳定性。(2)模板深化设计图纸上,标出每排立杆顶标高,并编号。现场弹出立杆排定位线,并在两侧地面上画上编号,施工人员严格按图纸支模。(3)支模架搭设完成后,按照设计标高精确调整支模高度:将100mm×50mm方木放在可调节顶托支撑上,方木顶标高为叠合板下标高,转动支撑调节螺丝将所有标高调至设计要求标高。
4.2.2屋面梁浇筑
坡屋面叠合板吊装,先浇筑支撑部位的梁:浇筑高度至板与梁交接位置;待梁混凝土达到设计强度后,将此梁外露箍筋作为标高最低的叠合板的临时支撑,将叠合板与梁交接位置凿毛冲刷干净(图6)。
图6梁筋留设节点示意
4.2.3吊装准备
(1)按坡屋面叠合板PC拆分排版图在支模架上对坡屋面进行排版划线,并在单块叠合板拼装处设置密封胶带,防止浇筑面层时漏浆。(2)采用直径14号钢丝绳配合手动葫芦进行叠合板吊装,根据坡屋面坡道调整钢丝绳吊装叠合板倾斜角度,并进行试吊,所用的吊装工具应满足叠合板吊装规范要求。
4.2.4预制屋面板吊装
大面安装前,应先进行试吊;试吊高度在200~ 300mm,起吊并检查起重机的稳定性、制动装置的可靠性、构件的平衡性和绑扎的牢固性等待确认无误后方可继续起吊。已吊起的构件不得长久停滞在空中。坡屋面叠合板应调整好吊装角度,按排版顺序先吊装标高最低点叠合板,待与梁交接位置锚固完毕后,再进行上部叠合板吊装。
4.2.5屋面板筋锚固
安装后需及时调整位置,叠合板锚固筋需伸入梁内进行锚固。
4.2.6板带处防滑钢筋安装
叠合板之间现浇带位置采用12内支撑钢筋作为临时支撑,焊接在下块板的锚固筋上,防止上块叠合板滑移偏位,内支撑钢筋长度为板带宽度。
4.2.7面层混凝土浇筑
(1)混凝土适当添加减水剂,减小坍落度。屋脊两侧屋面对称浇筑,单侧屋面由上至下浇筑。(2)不使用泵管直接泵送浇筑,而是用专用混凝土料斗、塔式起重机辅助运料浇筑,以方便现浇量的控制和面层厚度控制。(3)浇筑完成后,薄膜覆盖养护。
4.3安全管理要求
(1)承力的现浇混凝土构件,强度未达到设计要求时,不得吊装上一层结构构件;当设计无具体要求时,混凝土拆模强度应不小于10MPa。已安装完毕的装配整体式结构,应在混凝土强度达到设计要求后,方可承受全部设计荷载。
(2)操作面外围脚手架超出屋檐1.5m且设安全拦网;施工人员必须穿防滑鞋方可上屋面,邻边作业人员必须挂安全绳。
5结束语
本研究对装配式坡屋面深化设计及施工全过程进行技术总结,坡屋面在深化设计时,屋脊的两侧区别拆分,可用下部梁箍筋做上部预制板的支撑,节省临时支撑设计。浇筑时控制混凝土量进而控制面层厚度,该技术不仅保证了工程质量,还提高了施工效率,值得借鉴。