PCTF結(jié)構(gòu)體系在預(yù)制裝配式建筑施工中的應(yīng)用探究

徐 健

上海建工集團(tuán)股份有限公司 上海 200080

引言：

預(yù)制裝配剪力墻結(jié)構(gòu)技術(shù)應(yīng)用概況[1]

裝配整體式套筒灌漿連接剪力墻體系是目前在裝配式建筑中常用的一種結(jié)構(gòu)形式，有效的解決了在建造過程中，結(jié)構(gòu)受力鋼筋（這里指豎向鋼筋）連續(xù)性問題，滿足高層住宅整體穩(wěn)定性及當(dāng)下對于抗震要求[2]。相關(guān)行業(yè)專家指出套筒灌漿連接形式在施工中存在著：核心節(jié)點(diǎn)鋼筋碰撞、預(yù)留鋼筋位置偏差較大、灌漿飽滿度等問題。在預(yù)制剪力墻之間采用一字型鍍鋅板板連接件，以及在結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層處節(jié)點(diǎn)采用L型鋼板片作為固定連接[3]。

隨著技術(shù)的發(fā)展，有學(xué)者提出一種新的預(yù)制剪力墻節(jié)點(diǎn)連接施工技術(shù)：通過在預(yù)制墻內(nèi)預(yù)留波紋管孔道（類似后張法施工），將第二層剪力墻上部主要受力鋼筋插入相應(yīng)的預(yù)留孔道，最后采用壓力灌漿，形成整體結(jié)構(gòu)。相似的，也存在灌漿密實(shí)度的問題。

另外一種被稱為NPC[4]的全預(yù)制裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)體系，其核心思想為豎向受力構(gòu)件采用預(yù)制，豎向連接節(jié)點(diǎn)為漿錨形式；NPC結(jié)構(gòu)體系關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)采用現(xiàn)澆做法，結(jié)構(gòu)整體性良好，整體裝配率可達(dá)90%。

綜上，當(dāng)前裝配整體式建筑在我國蓬勃發(fā)展，關(guān)于剪力墻的結(jié)構(gòu)體系及關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)連接形式也是多樣。本文以具體項(xiàng)目為依托，介紹PCTF結(jié)構(gòu)體系，并圍繞該體系探究實(shí)際施工過程中產(chǎn)生的問題和想法。

1、工程概況及PCTF結(jié)構(gòu)體系的特點(diǎn)

1.1 工程概況

本工程地處上海市寶山區(qū)淞南鎮(zhèn)，北鄰軍工路，西至淞軍路，東至政漣路。主要包含公寓及附屬工程等。其中PCTF建筑為公寓，共6個單體。建筑概況如下表所示。

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1.2 PCTF結(jié)構(gòu)體系的應(yīng)用

預(yù)制夾心保溫預(yù)制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)體系簡稱為PCTF結(jié)構(gòu)體系。此體系預(yù)制PC構(gòu)件主要有：PCTF外掛墻板、內(nèi)剪力墻、凸窗、陽臺、疊合板、樓梯、女兒墻等。

本工程采用的預(yù)制構(gòu)件由：PCTF外墻板（60mm厚外墻板 +50mm厚保溫材料 ）、整體式預(yù)制凸窗、整體式陽臺、內(nèi)剪力墻（采用螺栓連接）、疊合板、樓梯、女兒墻、陽臺欄板。

1）PCTF外墻板采用內(nèi)襯復(fù)合保溫，構(gòu)件及現(xiàn)澆墻體集成的設(shè)計思路，有效地解決了外墻保溫帶來困擾的問題，能做到保溫夾層與結(jié)構(gòu)耐久性性相當(dāng)。該體系中保溫方式采用夾心層的形式，用聚苯板作為中間層，減少了現(xiàn)場的濕作業(yè)，且保證了保溫效果，同時為建筑外墻面防水提供了新思路。

本項(xiàng)目采用的PCTF外墻板為（60mm厚外墻板 + 50mm厚保溫材料）外加190mm內(nèi)側(cè)現(xiàn)澆混凝土墻體組層（節(jié)點(diǎn)圖如下圖1、2所示）。對于PCTF外墻與現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)相連接的是一種新型的連接件。連接件是連接預(yù)制混凝土夾心保溫墻體與中間保溫層的關(guān)鍵構(gòu)件， 其主要作用是抵抗兩片混凝土墻板之間的相互作用（層面間的剪切），同時增加PCTF外墻與內(nèi)側(cè)現(xiàn)澆混凝土墻體的拉結(jié)作用。

本工程中PCTF外墻板采用的是棒式FRP連接件，將60mm厚的外墻板與保溫板及現(xiàn)澆墻體連接為一個整體。FRP連接件主要特點(diǎn)是導(dǎo)熱系數(shù)低、 耐久性好、 造價低、 強(qiáng)度高、 避免冷( 熱) 橋效應(yīng)（如下圖3、4所示）。同濟(jì)大學(xué)對于PCTF結(jié)構(gòu)外墻中的FRP連接件的力學(xué)性能做了科學(xué)實(shí)驗(yàn)。經(jīng)研究表明：FRP連接件在抗拔、抗剪性能及安全度滿足一般工程設(shè)計要求[5]。

圖1 PCTF外墻施工現(xiàn)場

圖2 PCTF剪力墻節(jié)點(diǎn)示意

圖3 棒式FRP連接件實(shí)物

圖4 FRP現(xiàn)場照片

2）預(yù)制內(nèi)剪力墻采用螺栓連接。螺栓干式連接減少了漿錨套筒濕作業(yè)質(zhì)量難控制的影響，且不影響豎向受力鋼筋的連續(xù)性。另外，用螺栓連接的成本比套筒灌漿連接的成本低的多。

2、PCTF結(jié)構(gòu)體系的施工過程的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 PCTF外墻吊裝、定位

1）放線：PCTF外墻板吊裝前1天，現(xiàn)澆作業(yè)班組，在該樓層上測量放線，此控制線對于PC專業(yè)施工團(tuán)隊(duì)僅起到校核作用。PC專業(yè)施工團(tuán)隊(duì)在此控制線的基礎(chǔ)上，測量出每一個具體豎向PCTF構(gòu)件的進(jìn)出控制線（黑線）和左右位置的控制線（紅線）。等測量工作完成之后，將兩次測量的結(jié)果進(jìn)行復(fù)核，每一個PCTF外墻板的左右控制線誤差不能超過10mm，進(jìn)出控制線誤差控制在5mm內(nèi)。（如下圖5、6、7所示）

2）安裝及定位：PCTF外墻板與普通的PC墻板有一個很顯著的區(qū)別在于PCTF外墻下有個4cm的企口，企口外緣的厚度僅4cm。故，PCTF外墻板的標(biāo)高控制有兩種做法。一種，是在工程剛開始做時采用的，利用外墻頂?shù)亩ㄎ宦菁y套筒，用旋轉(zhuǎn)螺絲的方式來調(diào)節(jié)標(biāo)高，調(diào)節(jié)范圍≤4cm。此方法，在施工過程中，由于墻板底部局壓面積小，在挪動構(gòu)件時，易出現(xiàn)局部位置壓碎現(xiàn)象。于是，在隨著工程進(jìn)行，采用第二種放置剛性墊塊的方式來調(diào)整豎向墻板的標(biāo)高。

3）垂直度調(diào)整：在PCTF外墻板就位之后，利用鋼拉桿將墻板上的預(yù)埋耳板孔與樓層面上的斜撐預(yù)埋件相連。最后吊裝團(tuán)隊(duì)進(jìn)行PCTF豎向墻板的垂直度調(diào)整，誤差不超過2mm。調(diào)整完用自動靠尺進(jìn)行垂直度檢測。在所有水平構(gòu)件吊裝完畢，側(cè)模封完之前，進(jìn)行二次測量復(fù)核，以避免施工擾動造成誤差累計。

圖5 測量放線

圖6 墻板具體控制線

圖7 墻板安裝就位進(jìn)出線控制

2.2 內(nèi)剪力墻板的定位

對于本工程墻厚不超過300mm，在結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層處采用預(yù)留插筋。根據(jù)墻肢長度，采用3根或者多根20mm的鋼筋，端部絲扣長度不小于8cm。螺栓連接處居于墻體厚度的中心，不影響豎向受力鋼筋的連續(xù)性。

由于鋼套板開孔處易變形，對于控制垂直度不利，故本工程采用方木（4cm×8cm）替代鋼套板進(jìn)行內(nèi)剪力墻板豎向插筋定位。施工過程如下圖8、9所示：

圖8 木套板鋼筋定位

圖9 螺栓連接墻板孔位復(fù)核

2.3 PCTF外墻防水

預(yù)制裝配式外墻與傳統(tǒng)現(xiàn)澆外墻相比，一塊塊外墻板件之間的接縫，形成構(gòu)造上的防水薄弱點(diǎn)。外掛墻板板塊之間接縫無剛性結(jié)構(gòu)連接，采用排-堵結(jié)合的防水構(gòu)造措施，即采用結(jié)構(gòu)構(gòu)造防水與柔性密封材料結(jié)合的復(fù)合防水構(gòu)造[6]。本工程由于采用PCTF結(jié)構(gòu)體系，內(nèi)側(cè)有現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)，典型的防水構(gòu)造是針對水平縫。采用堵-排-堵以及剛性防水的復(fù)合防水措施。總體來講，利用外掛墻板內(nèi)側(cè)現(xiàn)澆部分形成一道剛性防水。在外掛墻板內(nèi)側(cè)擱置空心橡膠條，其具備高彈性特性，相鄰上下兩塊墻板互相擠壓后使其緊密壓縮在一起達(dá)到防水效果；外側(cè)為構(gòu)造防水，利用內(nèi)高外低的企口構(gòu)造，避免外側(cè)水流入。而豎縫采用的是防水減壓空間構(gòu)造，使進(jìn)入空腔的水靠重力順著空腔下流，最后在底部通過設(shè)置的排水管流出。在水平縫及豎向縫的最外側(cè)利用高耐候密封膠嵌縫形成最外側(cè)的第一道防水層。

外掛墻板耐候密封膠施工要點(diǎn)：耐候密封膠做為接縫最外側(cè)第一道防水，直接承受外界環(huán)境侵蝕，故密封膠必須具備高耐候性，尤其是耐高溫、高彈性、與混凝土接觸面具有良好的粘結(jié)性、耐久性（室外耐久性不低于10-15年）等。施工時，在結(jié)構(gòu)施工階段在縫內(nèi)，內(nèi)嵌2.5cm厚的PE棒，作為打膠深度的控制基準(zhǔn)，打膠深度一般不低于縫寬的一半（打膠厚度一般控制在1.5cm-2cm）；打膠前必須將接縫處混凝土基面清理干凈及干燥，保證膠體與混凝土的粘結(jié)性，涂刷專用配套涂料。本工程采用的防水節(jié)點(diǎn)示意圖如下所示：

圖10 PCTF外墻防水節(jié)點(diǎn)示意

2.4 內(nèi)剪力墻的螺栓連接施工

本工程內(nèi)部剪力墻采用螺栓連接的施工流程：

預(yù)埋下層預(yù)制剪力墻的連接鋼筋→吊裝本層預(yù)制剪力墻板→安裝斜撐，并進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件的調(diào)平→用螺母將鋼筋連接螺栓緊固（下端M20螺母采用1個8.8級螺栓對應(yīng)螺母;上端M20螺母可采用普通螺母）→澆筑現(xiàn)澆暗柱混凝土→在注漿孔內(nèi)澆注漿料直到螺栓孔內(nèi)灌滿→手孔封閉前應(yīng)對螺栓連接處進(jìn)行終擰和質(zhì)量檢測，檢查是否緊固→安裝手孔內(nèi)澆筑高一等級混凝土，使安裝孔封閉填實(shí)。

圖11 內(nèi)剪力墻鋼筋連接示意圖

圖12 內(nèi)剪力墻鋼筋連接現(xiàn)場施工

在施工過程中，應(yīng)該控制墻體下的水平縫，選用無收縮或者微膨脹的高強(qiáng)專用封堵料。筆者認(rèn)為，在一些工程中，普遍認(rèn)為提前24小時進(jìn)行封堵分縫，滿足手孔灌漿的要求。實(shí)際作業(yè)過程中，出現(xiàn)了灌漿作業(yè)的爆漿情況；后分析知，專用封堵料強(qiáng)度未達(dá)到要求。在后續(xù)施工過程中，全部采用提前3天進(jìn)行分縫封堵。

3、結(jié)語

1）本工程采用PCTF外掛墻板，集成了防水及保溫一體，采用FRP連接件，很好地解決了外保溫的耐久性；增加了預(yù)制構(gòu)件與現(xiàn)澆混凝土的互相作用的抵抗力，滿足結(jié)構(gòu)安全需要。

2）在施工過程中，PCTF體系對于施工圖紙深化要求較高，尤其是臨時支撐及脫模吊點(diǎn)位置與現(xiàn)澆暗柱鋼筋的碰撞問題。

3）PCTF外掛墻板，采用外低內(nèi)高的企口的構(gòu)造，對于外墻板調(diào)節(jié)標(biāo)高及垂直度會帶來一些困難。尤其是利用墊塊的形式來進(jìn)行調(diào)整標(biāo)高，且易擠碎外掛墻板的外企口邊緣。同時，采用企口的構(gòu)造，在內(nèi)側(cè)防止橡膠止水膠帶，在陰陽角位置虎會產(chǎn)生薄弱點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)待深化。

4）該項(xiàng)目在實(shí)施過程中，采用設(shè)計、施工一體化的策略；利用BIM技術(shù)將施工深化與PC施工裝備集成處理的平臺辦公，對預(yù)制裝配式建筑施工提供了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。