1、引言
目前裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)建造方式主要包括以下四種：
前3種建造方式適用于一般高層建筑，而第4種內(nèi)澆外掛體系，可適用于超高層建筑。
(1)裝配整體式剪力墻，采用剪力墻墻身整體預(yù)制，邊緣構(gòu)件采用現(xiàn)澆形式;
(2)雙面疊合剪力墻，采用剪力墻內(nèi)側(cè)面和外側(cè)面預(yù)制，中間現(xiàn)澆;
(3)單面疊合剪力墻，采用建筑外圍剪力墻外側(cè)面預(yù)制，內(nèi)側(cè)現(xiàn)澆;
(4)內(nèi)澆外掛，即主體結(jié)構(gòu)受力構(gòu)件采用現(xiàn)澆，非受力構(gòu)件采用外掛形式。
本文結(jié)合超高層建筑對(duì)立面防水、地震裂度、風(fēng)荷載等極為敏感的特點(diǎn)，介紹了超高層裝配式建筑“內(nèi)澆外掛”體系建造的關(guān)鍵技術(shù)，包括門窗防水構(gòu)造技術(shù)、抗震、抗風(fēng)技術(shù)等，為我國(guó)在超高層裝配式建筑的發(fā)展，提供參考價(jià)值。
2、防水設(shè)計(jì)技術(shù)
外掛墻板水平拼縫處采用靴腳合結(jié)構(gòu)企口構(gòu)造，
如圖1。另外在豎直拼縫接觸面處進(jìn)行洗水或掃花處理，增加構(gòu)件連接的緊密性，同時(shí)設(shè)置止水槽，構(gòu)成防水第二道防線。
門窗處，為解決后裝門窗處容易滲水問(wèn)題，在工廠生產(chǎn)時(shí)，將門窗與外墻整體預(yù)制，門窗連接件預(yù)埋入構(gòu)件中，通過(guò)混凝土構(gòu)造達(dá)到止水目的;在陽(yáng)臺(tái)位置，陽(yáng)臺(tái)設(shè)計(jì)標(biāo)高低于比室內(nèi)樓層標(biāo)高，預(yù)制外墻門底部結(jié)構(gòu)尺寸不應(yīng)小于125mm，使預(yù)制外墻結(jié)構(gòu)剛度滿足要求，保證預(yù)制外墻不發(fā)生變形，同時(shí)滿足陽(yáng)臺(tái)防水要求;建筑頂層，現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)包住預(yù)制外墻頂部，實(shí)現(xiàn)預(yù)制構(gòu)件與現(xiàn)澆構(gòu)件完美結(jié)合，同時(shí)保證防水要求與外立面效果。
3、柔性連接節(jié)點(diǎn)技術(shù)
超高層建筑由于層數(shù)多，高度大，水平方向的地震反應(yīng)和風(fēng)致影響十分顯著，除了豎向荷載，預(yù)制外掛墻板將承受相當(dāng)大的水平地震荷載、風(fēng)荷載，連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)主要采取了如下技術(shù)措施:
在主體結(jié)構(gòu)受力構(gòu)件與非主體結(jié)構(gòu)受力構(gòu)件之間選擇確定合理傳力路徑：對(duì)于一般外掛構(gòu)件，其承受的豎向荷載主要通過(guò)預(yù)制構(gòu)件頂部的外伸鋼筋錨入主體結(jié)構(gòu)受力構(gòu)件來(lái)傳遞給主體結(jié)構(gòu)，而水平荷載諸如地震荷載、風(fēng)荷載則通過(guò)預(yù)制構(gòu)件兩端的鋼筋與主體豎向構(gòu)件現(xiàn)澆形成整體，即采用“先裝法”先施工預(yù)制外墻板，后現(xiàn)澆梁、板等受力構(gòu)件，兩端的鋼筋連接采取只傳遞剪力不傳遞彎矩的構(gòu)造做法實(shí)現(xiàn)了“柔性連接”，弱化了對(duì)主體結(jié)構(gòu)的影響�！ �
對(duì)于一些預(yù)制外墻構(gòu)件由于空間形狀比較復(fù)雜，采用有限元分析軟件進(jìn)行局部補(bǔ)充計(jì)算：圖3是7度抗震烈度、沿海地區(qū)某超高層項(xiàng)目中的預(yù)制凸窗采用abaqus軟件分析的模型，計(jì)算結(jié)果表明，凸窗頂部的兩端受力較大，該處外伸鋼筋配筋也相應(yīng)加強(qiáng)。
4、抗風(fēng)技術(shù)
當(dāng)預(yù)制外掛墻板左右側(cè)有非結(jié)構(gòu)墻即構(gòu)造柱存在，或預(yù)制外墻板跨度過(guò)大時(shí)，為避免風(fēng)荷載作用于外墻板上將其掀離梁位，在超高層中尤其容易發(fā)生，采用風(fēng)碼裝置固定外墻板，同時(shí)不將外墻板的荷載傳遞給下層受力構(gòu)件。預(yù)制外墻板外伸鋼筋上端錨入梁或樓板，右側(cè)錨入剪力墻，左側(cè)錨入結(jié)構(gòu)柱非結(jié)構(gòu)墻. 中。左側(cè)和下側(cè)可認(rèn)為自由端，右側(cè)和上側(cè)可認(rèn)為是簡(jiǎn)支端柔性連接.，此時(shí)左側(cè)將需增加風(fēng)碼裝置，如圖4。
風(fēng)碼將預(yù)制外墻板與下層梁固定，風(fēng)碼裝置的位置和數(shù)量有預(yù)制外墻跨度和錨固方式相關(guān)，作用類似栓釘，主要承擔(dān)風(fēng)荷載產(chǎn)生的剪力作用，風(fēng)碼鋼筋型號(hào)由計(jì)算確定。為方便施工，風(fēng)碼施工現(xiàn)場(chǎng)可采取后注漿形式，也可采用后支模澆筑混凝土形式。為更好的提高裝配式建筑施工效率，風(fēng)碼裝置從施工便利性方面也在不斷優(yōu)化。
5、質(zhì)量控制技術(shù)
PASS制度對(duì)質(zhì)量控制意義重大，在施工過(guò)程中，推行PASS(Performance Assessment Scoring System 的簡(jiǎn)稱)制度進(jìn)行質(zhì)量控制。PASS制度以過(guò)去連續(xù)12個(gè)月內(nèi)不同階段的平均分，乘以固定系數(shù)，所得出來(lái)的總分作為施工質(zhì)量的評(píng)分。為保障PASS評(píng)分公平公正，成立獨(dú)立的PASS審核小組，負(fù)責(zé)每個(gè)季度兩個(gè)月的結(jié)構(gòu)和現(xiàn)場(chǎng)裝飾工作評(píng)審以及一個(gè)月的安全評(píng)審工作。
在預(yù)制構(gòu)件批量生產(chǎn)前，先進(jìn)行BIM模型項(xiàng)目建造過(guò)程，并在工廠內(nèi)預(yù)演安裝過(guò)程，根據(jù)模擬結(jié)果和預(yù)安裝過(guò)程，相關(guān)人員可直觀的看到實(shí)際項(xiàng)目的效果，避免構(gòu)件尺寸錯(cuò)誤，構(gòu)件之間的連接碰撞等現(xiàn)象的發(fā)生，另一方面，產(chǎn)業(yè)工人也得到了很好的安裝培訓(xùn)。
6、安裝精度控制技術(shù)
預(yù)制外掛墻板安裝前，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求在構(gòu)件墻面和相應(yīng)對(duì)的支承結(jié)構(gòu)面上標(biāo)記中心線、標(biāo)高線等控制尺寸線，按標(biāo)準(zhǔn)圖或設(shè)計(jì)文件校核預(yù)埋件及連接鋼筋等。安裝時(shí)，先將斜撐桿一端固定于地面或樓面板上，七字碼底部固定于地面或樓面板上;再將構(gòu)件吊運(yùn)至指定位置后，分別固定到七字碼上;最后根據(jù)水準(zhǔn)點(diǎn)和軸線位置，調(diào)節(jié)支撐桿的旋轉(zhuǎn)裝置來(lái)校對(duì)構(gòu)件的直度，調(diào)節(jié)七字碼的螺母微調(diào)構(gòu)件的水平位移和豎向位移，如圖5。
當(dāng)上下層預(yù)制外墻厚度不一致，上下內(nèi)側(cè)無(wú)參考線時(shí)，安裝僅僅利用七字碼難以實(shí)現(xiàn)上下層對(duì)齊。在下層外墻增加帶斜角的槽鋼輔助裝置，吊運(yùn)上層外墻插入槽鋼輔助裝置內(nèi)側(cè)，方便對(duì)齊安裝，如圖6。
7、鋼筋防碰撞技術(shù)
施工現(xiàn)場(chǎng)，構(gòu)件之間以及構(gòu)件與現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)之間可能發(fā)生鋼筋碰撞，鋼筋碰撞會(huì)影響構(gòu)件的安裝。鋼筋碰撞在設(shè)計(jì)時(shí)即需考慮，現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的鋼筋在預(yù)制構(gòu)件就位后錯(cuò)開(kāi)構(gòu)件外伸鋼筋放置。通過(guò)在工廠內(nèi)預(yù)演安裝樣板測(cè)試，調(diào)整設(shè)計(jì)時(shí)的鋼筋碰撞問(wèn)題（如圖7）。
當(dāng)疊合樓板與全預(yù)制樓板之間的連接時(shí)，兩件構(gòu)件的外伸鋼筋容易發(fā)生碰撞，鋼筋碰撞會(huì)導(dǎo)致兩件構(gòu)件連接不上，影響后澆混凝土施工。
設(shè)計(jì)時(shí)，需將兩件預(yù)制構(gòu)件外伸鋼筋在構(gòu)件內(nèi)部向上彎曲，再通過(guò)一段鋼筋分別進(jìn)行搭接，從而實(shí)現(xiàn)疊合樓板與全預(yù)制樓板的緊密連接，避免構(gòu)件間的碰撞，如圖8。
8、項(xiàng)目應(yīng)用
內(nèi)澆外掛技術(shù)具有廣泛的適用性和極高的推廣價(jià)值，下面結(jié)合香港和內(nèi)地兩個(gè)典型工程案例，介紹本成果技術(shù)應(yīng)用情況。
啟德1A項(xiàng)目位于香港地區(qū)，該項(xiàng)目由6棟35-41層住宅、一座配套商場(chǎng)及一個(gè)地下停車場(chǎng)組成(圖9)。采用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，有效降低了工程造價(jià)，提高了施工效率。
9、施工組織管理技術(shù)
由于非結(jié)構(gòu)預(yù)制構(gòu)件已經(jīng)提前在工廠預(yù)制，對(duì)于流水施工組織縮短了流水節(jié)拍，非常有利于施工現(xiàn)場(chǎng)的流水施工組織管理，其主要施工工序包括：
1.吊運(yùn)安裝預(yù)制構(gòu)件;
2.綁扎現(xiàn)澆部分鋼筋;
3.組合大鋼模/鋁模進(jìn)行支模;
4.現(xiàn)澆混凝土。
由于第1個(gè)工序施工速度快占用時(shí)間短且并不會(huì)拖延其他工序，所以可以穿插機(jī)動(dòng)進(jìn)行。所以關(guān)鍵工序還是取決于現(xiàn)澆部分的合理科學(xué)的施工組織管理，如合理組織勞動(dòng)班組、劃分流水施工段，同時(shí)也可以結(jié)合樓層平面分區(qū)考慮空間跳層劃分流水段，完全可以實(shí)現(xiàn)“四天一層”的建造速度。
10、結(jié)語(yǔ)
本文介紹了超高層建筑“內(nèi)澆外掛”體系的建造過(guò)程的一些關(guān)鍵技術(shù)，該技術(shù)也適用于一般“內(nèi)澆外掛”體系，總結(jié)如下：
(1)“內(nèi)澆外掛”體系接縫處的受力和防水是影響裝配式建筑品質(zhì)的重要因素，通過(guò)某地震區(qū)域超高層建筑有限元分析，論證了在地震荷載下，預(yù)制外掛墻板端部受力較大的特點(diǎn);根據(jù)不同部位處的外掛墻板的水平、豎直接縫設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)和防水構(gòu)造，使外墻接縫處滿足受力和防水要求。
(2)當(dāng)風(fēng)荷載較大時(shí)，風(fēng)碼技術(shù)可有效防止預(yù)制外掛墻板掀離梁位，使“內(nèi)澆外掛”技術(shù)應(yīng)用于超高層建筑。
(3)部品的質(zhì)量至關(guān)重要， PASS制度可控制施工全過(guò)程的質(zhì)量，并通過(guò)BIM模型模擬和工廠預(yù)安裝，避免構(gòu)件尺寸錯(cuò)誤，安裝碰撞等問(wèn)題的發(fā)生，提高了產(chǎn)業(yè)工廠安裝技能。
(4)安裝精度影響裝配式建筑的施工質(zhì)量，臨時(shí)安裝系統(tǒng)可有效控制外掛墻板的安裝精度。
(5)通過(guò)外掛墻板和疊合板鋼筋錯(cuò)位防碰撞措施，可避免安裝碰撞問(wèn)題影響施工效率。
(6)通過(guò)有效的施工組織管理，可實(shí)現(xiàn)內(nèi)澆外掛體系四天一循環(huán)的施工周期。
(7)通過(guò)香港和深圳兩個(gè)典型的超高層裝配式項(xiàng)目，為應(yīng)用“內(nèi)澆外掛”技術(shù)提供了較好的參考實(shí)例。
國(guó)內(nèi)采用“內(nèi)澆外掛”體系建造的超高層建筑不多，該體系將施工現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)澆難度較大的圍護(hù)構(gòu)件在工廠內(nèi)預(yù)制，然后運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)外掛安裝后節(jié)點(diǎn)區(qū)與內(nèi)部豎向主體承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件現(xiàn)澆，有利于外墻防水抗?jié)B，提高施工效率。
“內(nèi)澆外掛”體系不影響受力結(jié)構(gòu)的整體性，并方便外墻施工，相比裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)其他體系，經(jīng)濟(jì)性更好，在目前裝配式建筑發(fā)展初級(jí)階段，建造成本普遍偏高的情況下，具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。
