裝配式結(jié)構(gòu)疊合樓板懸挑腳手架新型工字鋼固定系統(tǒng)

李金鵬 張友杰 郭志鑫 李 廣 霍 濤 張曉斌

中國建筑第八工程局有限公司總承包公司 上海 201204

近年來，我國裝配式建筑不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的施工工藝逐漸滿足不了施工現(xiàn)場的需要。尤其是裝配式結(jié)構(gòu)疊合樓板部位，存在預(yù)制層與現(xiàn)澆層結(jié)合的情況，導(dǎo)致施工現(xiàn)場懸挑結(jié)構(gòu)的固定存在諸多問題，例如：鉆孔法固定對工期有影響，后期修補(bǔ)困難；預(yù)埋在疊合樓板內(nèi)，錨桿過長導(dǎo)致存放及運(yùn)輸不便；直接預(yù)埋在現(xiàn)澆層，不符合規(guī)范要求，樓板上部易開裂等[1-4]。

1 工程概況

項目位于上海市奉賢區(qū)滬杭公路與奉浦大道交叉口，緊鄰軌交5號線，占地面積52 000 m2，共10棟單體，本項目是一個集購物中心、商業(yè)街、商務(wù)辦公樓、公交首末站（含P＋R社會停車）、地鐵站為一體的大型商業(yè)綜合體項目。該綜合體項目商業(yè)部分為裝配整體式框架結(jié)構(gòu)，寫字樓為裝配整體式框架-現(xiàn)澆核心筒結(jié)構(gòu)，涉及的預(yù)制裝配式構(gòu)件主要為預(yù)制疊合樓板、預(yù)制疊合梁、預(yù)制柱、預(yù)制樓梯等。疊合樓板作為混凝土結(jié)構(gòu)疊合受彎構(gòu)件之一，預(yù)制板厚度一般為60 mm或70 mm，上部現(xiàn)澆區(qū)混凝土厚度一般為60 mm，疊合樓板與現(xiàn)澆混凝土結(jié)合后共同形成受力整體，在實際施工過程中，疊合樓板部位懸挑腳手架、懸挑卸料平臺及施工電梯平臺的工字鋼固定是施工質(zhì)量及安全的關(guān)鍵控制點之一。

2 U形鋼筋拉環(huán)預(yù)埋方案選擇

2.1方案1：直接預(yù)埋在60mm現(xiàn)澆層內(nèi)

采用傳統(tǒng)預(yù)埋方法，錨環(huán)上部附加2根長1 500 mm、直徑18 mm的HRB400鋼筋。利用ABAQUS有限元分析軟件，分析樓板現(xiàn)澆層預(yù)埋的U形鋼筋拉環(huán)和混凝土的應(yīng)力及接觸面積變化。

1）當(dāng)采用疊合樓板時，將U形鋼筋拉環(huán)全部錨入現(xiàn)澆層時，可以發(fā)現(xiàn)U形鋼筋拉環(huán)底部與混凝土局部脫離，交界面上滑移面積占比較大。

2）U形鋼筋拉環(huán)能承受的極限拉力為26.28 kN（兩側(cè)錨栓之和），對應(yīng)的滑移為0.005 6 m。

3）當(dāng)U形錨栓達(dá)到屈服時（錨固螺栓抗拉強(qiáng)度設(shè)計值為50 MPa，錨栓直徑為18 mm），此時外部荷載為25.45 kN。當(dāng)該外部荷載全部由錨栓與混凝土之間的黏結(jié)力來承擔(dān)時，混凝土與錨栓表面的容許黏結(jié)強(qiáng)度為2.5 MPa，此時錨固深度大于5倍鋼筋直徑（即大于90 mm）。

4）當(dāng)將U形鋼筋拉環(huán)全部錨入現(xiàn)澆層樓板時，樓板厚度僅60 mm，雖然U形錨栓底部有彎鉤平直段協(xié)助抗滑移，但此種方式的錨栓底部與混凝土脫離嚴(yán)重，不宜采用。

5）結(jié)合以往工程經(jīng)驗，預(yù)埋在疊合樓板現(xiàn)澆層部位時，即使采用鋼絲繩卸荷或采用上拉下?lián)未胧?，由于U形鋼筋拉環(huán)錨固深度不足，現(xiàn)澆層上部依然開裂嚴(yán)重，故不應(yīng)采用此種方式。

2.2方案2：疊合樓板預(yù)制層穿孔法

優(yōu)點：傳統(tǒng)施工工藝，不受懸挑部位方案設(shè)計的影響，可隨時更改，管理難度小。

缺點：需要大量人工進(jìn)行樓板鉆孔，且對鉆孔位置精度要求高，后期修補(bǔ)需要吊模處理，修補(bǔ)處理費(fèi)用高，施工流程復(fù)雜，且修補(bǔ)后觀感較差，孔洞較小，不易封閉，后期易滲漏，尤其對有防水要求的房間極為不利，不宜采用此方法。

2.3方案3：疊合樓板預(yù)制層直接預(yù)埋U形鋼筋拉環(huán)

優(yōu)點：在裝配式構(gòu)件廠直接預(yù)埋在疊合樓板預(yù)制層內(nèi)，預(yù)埋方便快捷。

缺點：直接在預(yù)制層預(yù)埋U形鋼筋拉環(huán)，錨桿過長導(dǎo)致預(yù)埋一側(cè)過高，需要較高的墊塊或支架方可放置，不利于運(yùn)輸及堆放，且U形鋼筋拉環(huán)后期需切割，無法周轉(zhuǎn)使用，造成材料浪費(fèi)，不宜采用此方法。

2.4方案4：新型疊合樓板懸挑工字鋼固定系統(tǒng)

項目部研發(fā)了一種新型疊合樓板懸挑工字鋼固定系統(tǒng)（圖1），可很好地解決上述U形鋼筋拉環(huán)固定措施的各種缺點，利用新型夾持組件，同時解決了木楔嵌塞工字鋼易因振動、受潮等松動脫落的問題。該新型固定系統(tǒng)采用分離式U形鋼筋拉環(huán)，在裝配式構(gòu)件廠將U形段預(yù)埋在疊合樓板現(xiàn)澆段內(nèi)，擰好套筒；待疊合樓板吊裝完畢后，安裝U形PVC套管，鋼筋綁扎完畢后澆筑混凝土；待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，安裝工字鋼、夾持組件、鋼墊板、可周轉(zhuǎn)鋼筋拉環(huán)螺桿、螺母等；使用完畢后回收夾持組件、可周轉(zhuǎn)鋼筋拉環(huán)螺桿、螺母及鋼墊板。此方案可縮短工期，降低人工及材料成本。

圖1 新型疊合樓板懸挑工字鋼可周轉(zhuǎn)固定系統(tǒng)示意

綜合考慮上述方案，項目優(yōu)選方案4進(jìn)行施工，以提高施工效率，減少成本投入。

3 新型疊合樓板懸挑工字鋼固定系統(tǒng)的開發(fā)

為了方便現(xiàn)場施工，降低工程成本，縮短工期，解決疊合樓板懸挑工字鋼固定系統(tǒng)的問題，我們設(shè)計了一套新型疊合樓板懸挑工字鋼固定系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度、整體穩(wěn)定性，在各種荷載的組合作用下，均可確保系統(tǒng)安全可靠，從而保證了在疊合樓板的工況下減少制約工期的因素，提高混凝土整體性與觀感質(zhì)量，降低滲漏風(fēng)險，節(jié)約成本投入。

該系統(tǒng)由預(yù)埋段和后安裝段組成。將傳統(tǒng)U形鋼筋拉環(huán)分離為預(yù)埋U形鋼筋拉環(huán)及鋼筋拉環(huán)螺桿部分，通過鋼筋套筒進(jìn)行連接。預(yù)埋段主要有U形鋼筋拉環(huán)、直螺紋鋼筋套筒及壓環(huán)鋼筋。U形鋼筋拉環(huán)可根據(jù)項目特點，選用直徑16～18 mm的圓鋼，壓環(huán)鋼筋采用直徑18 mm的HRB400級鋼筋；后安裝段主要由PVC套管、U形鋼筋拉環(huán)螺桿部分、夾持組件、螺母及墊板組成。為保證后期該系統(tǒng)使用完畢后拆卸便捷，項目采用整體式PVC套管，防止因套管偏位造成后期無法拆卸周轉(zhuǎn)的情況。

為解決傳統(tǒng)方木固定易松動脫落的問題，推行綠色施工，減少木料使用，項目部利用常見零件研制出新型可周轉(zhuǎn)夾持組件（圖2），其由鋁片、膠皮、螺絲、螺母、空心螺桿、變徑直螺紋套筒和鐵板等組成，在工廠批量化加工，可重復(fù)周轉(zhuǎn)使用。利用螺桿擰緊后的反作用力頂緊工字鋼，施工操作簡單。由鋁片、膠皮、螺絲及螺母組成夾片，其作用是使夾持組件固定在螺桿上不松動脫落；由空心螺桿、變徑直螺紋套筒和鐵板組成可調(diào)節(jié)伸縮部分，其作用是調(diào)節(jié)頂緊工字鋼的距離及力度。

圖2 夾持組件

4 施工流程

確定U形鋼筋拉環(huán)預(yù)埋點及拉環(huán)高度→加工U形鋼筋拉環(huán)、鋼筋拉環(huán)螺桿、夾持組件→預(yù)制構(gòu)件工廠預(yù)埋U形鋼筋拉環(huán)及鋼筋套筒→疊合樓板運(yùn)輸至施工現(xiàn)場并吊裝→安裝鋼筋拉環(huán)螺桿及PVC套管→疊合板鋼筋綁扎→混凝土澆筑→安裝工字鋼及夾持組件→安裝鋼墊板及螺母→檢查安裝質(zhì)量→拆除可周轉(zhuǎn)固定系統(tǒng)→回收利用可周轉(zhuǎn)固定系統(tǒng)

5 施工要點

1）預(yù)制構(gòu)件工廠預(yù)埋U形鋼筋拉環(huán)、鋼筋套筒、PVC套管。采用直徑18 mm的圓鋼做U形鋼筋拉環(huán)，根據(jù)項目技術(shù)部設(shè)計的工字鋼位置進(jìn)行深化設(shè)計，確定預(yù)埋點，在工廠提前進(jìn)行預(yù)埋。在套筒外部設(shè)PVC套管，防止混凝土澆筑時污染套筒，方便構(gòu)件運(yùn)輸及堆放。

2）安裝U形鋼筋拉環(huán)螺桿（圖3）。疊合樓板吊裝完畢后，安裝鋼筋拉環(huán)螺桿部分并擰緊，尺寸同U形鋼筋拉環(huán)。檢查PVC套管是否損壞，如有損壞需及時更換，以免后期無法拆卸重復(fù)利用。

圖3 安裝U形鋼筋拉環(huán)螺桿示意

3）疊合樓板鋼筋綁扎。綁扎疊合樓板鋼筋，同時進(jìn)行機(jī)電專業(yè)預(yù)留預(yù)埋。綁扎鋼筋時注意盡量避開鋼筋錨環(huán)，避免錨環(huán)擠壓變形，破壞PVC套管。

4）混凝土澆筑?；炷翝仓r，應(yīng)注意避免直接澆筑在錨環(huán)部位，盡量保持0.5 m以上距離，以免影響后期錨環(huán)拆除。

5）夾持組件的安裝（圖4）。根據(jù)項目技術(shù)部設(shè)計的工字鋼位置圖放置工字鋼，盡量使工字鋼放置于2個錨桿中間。放置好后安裝夾持組件，利用伸縮螺桿調(diào)整長度，兩端均調(diào)整完畢后鎖緊緊固螺母，利用緊固螺母的反作用力頂緊工字鋼，注意工字鋼偏心不得大于1 cm。

6）安裝上部墊板、螺母。夾持組件固定好后，安裝上部墊板及雙螺母。施工完成后由項目技術(shù)、安全、質(zhì)量及生產(chǎn)等部門聯(lián)合驗收，確保安裝牢固有效。

7）回收利用錨桿及夾持組件。待外腳手架、懸挑卸料平臺及施工電梯平臺使用完畢后，拆除夾持組件、可拆卸錨桿、工字鋼，并分類堆放，以方便進(jìn)行多次周轉(zhuǎn)使用。

6 結(jié)語

針對本工程懸挑腳手架、懸挑卸料平臺、懸挑操作平臺施工，研發(fā)了新型疊合樓板懸挑工字鋼固定系統(tǒng)，有效地保證了拆除懸挑工字鋼后，疊合樓板處的混凝土整體性及觀感質(zhì)量，無需吊模修補(bǔ)，降低滲漏風(fēng)險，既節(jié)省了施工工期，又節(jié)約了成本投入；利用項目研發(fā)的夾持組件代替?zhèn)鹘y(tǒng)木楔，解決了木楔嵌塞工字鋼易因振動、受潮等影響后變形松動脫落的問題，減少了木材使用，符合綠色施工理念，加快了懸挑腳手架及懸挑料臺施工進(jìn)度，為后續(xù)工序施工創(chuàng)造了條件。