新型预制三T板构件在装配式建筑中的免模免撑施工关键技术

2023-08-21罗先德

工程建设与设计 2023年15期

1 装配式混凝土结构发展现状

迄今为止，装配式技术的发展历史已有110 余年，装配式混凝土结构在世界各发达国家的应用相当广泛，在建筑工业化的发展过程中发挥着不可替代的作用[1]。

2016 年2 月，中共中央国务院《关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》对大力发展装配式建筑提出了明确要求。 2016 年9 月，国务院办公厅发布了《关于大力发展装配式建筑的指导意见》（国办发〔2016〕71 号）[2]。

同时，在国家和地方政府大力提倡节能减排的政策号召下，我国建筑业开始迈向绿色建筑和建筑产业现代化发展的转型升级之路，行业聚焦新型建筑工业化和预制装配式混凝土结构。在政策的鼓励和企业的实践中，预制装配式混凝土结构迎来了全新生机，新型装配式结构体系及构件的研发和设计不断发展。

随着建筑工业化的不断发展，住宅建筑及工业建筑基本实现了工业化建造，但是仍然存在建设成本较高、标准化程度不高、配套技术不全、专业设计能力不强等各种问题，需要整个行业共同思考并积极解决。通过新型装配结构体系和新型预制构件实现大跨度、无支撑的高效装配，并在此基础上缩短工期和提高经济效益，是当前主要的研究方向之一。

2 预制三T板构件的创新研发

我国公共建筑的装配式结构形式主要为混凝土框架结构，在具体的实施过程中有采用梁、板、柱全预制的形式；梁、板预制，柱现浇的形式；梁、柱现浇，而屋盖、楼盖采用预制的形式。屋盖、楼盖采用最多的是叠合板楼盖，行业内也逐渐出现了将预制混凝土双T 板叠合板应用至公共建筑中的成功案例[3]。

预制混凝土三T 板是在双T 板的基础上进一步优化了设计，降低了梁高，弱化了梁的凸出形式，整体标准化程度高，天花效果更加整洁。预制三T 板体系是由受压面板和3 个肋梁组成，其截面呈3 个“T”形（见图1）。三T 板截面形状经济合理，由于T 形截面保证了较大的截面有效高度，材料用量较少，经济性优势明显。

3 三T板结构体系的项目应用

福州市长乐区新村小学项目位于福州滨海新城，总建筑面积约28 000 m2，由5 栋建筑组成，地上5 层，地下1 层，其中，3#、4#、5#教学楼为装配式结构，装配率达91%。

项目教学楼创新采用三T 板+ 免撑免模体系，形成了“模块化设计+智能生产管理+ 快速装配建造” 的预制混凝土结构全装配施工体系。

预制混凝土三T 板结构体系通过标准化、模块化设计，可较常规模式减少约70%预制构件规格数量，从而使构件具备少规格、多组合的特点，为工业化生产及装配化施工提供了极大便利，生产效率大大提高。在现场施工过程中，板块尺寸大、安装工艺简单、整体吊装、安装效率高，加快了施工进度，缩减了预制装配体系的施工周期，提高了预制装配率和整体质量，达成大面免撑免模施工工艺，减少了材料投入量，节约了成本。

4 三T板结构体系施工的关键技术

传统施工中，由于预制板跨度较长，以及自身重量较大，通常需要在预制板吊运安装时设置竖向满堂架等临时支撑，临时支撑安拆耗时、费料，且施工速度较慢[4]。

在三T 板研发过程中，即综合考虑了免模免撑相关技术实施方案，对三T 板与叠合梁连接节点和叠合梁与柱连接节点进行优化设计[5]，采用定制可周转钢牛腿和永久性钢牛腿作为节点支撑，代替竖向架体支撑，综合有限元受力分析对钢牛腿造型进行优化，并通过样板区进行验证后进行大面积实施。

4.1 叠合梁免支撑安装

为实现三T 板结构体系的免支撑施工，首先将叠合梁采用定制可周转钢牛腿支撑于柱顶，免除满堂架支模体系搭拆等工序，形成免支模装配式创新技术施工，减少材料投入量，提高安装效率，节约整体工期。

支撑预制梁的定制钢牛腿用螺栓锚固于柱顶梁底，底部采用调平螺栓调整预制梁安装标高，侧向用侧板固定梁位进行轴线定位控制。钢牛腿在结构楼面现浇层浇捣完成，并养护至拆模强度后可拆除，再进行周转利用，实现绿色施工、快速建造。

4.2 三T板免支撑安装

借鉴传统木结构的榫卯结构节点做法预制混凝土三T 板结构构件的免支撑，采用的是永久U 形钢牛腿与主梁连接（见图2）。钢牛腿尺寸较小，后期通过抹灰等措施能较好地隐藏，不影响室内的美观，还可利用混凝土可塑性强的特点，充分表达建筑师的设计意愿，相比传统的双T 板体系，可广泛应用于一般的民用公建[6]。

图2 三T板利用永久U形钢牛腿实现免支撑

4.3 三T板吊装及抗裂措施

由于三T 板构件截面具有特殊性，其3 个肋梁作为构件底部支撑，上部预制板厚度薄，吊装过程受力不平衡则极易出现构件开裂，为此应采用专用平衡吊架进行吊装（见图3），并在三T 板上预留9 个吊点，3 个肋梁各预留3 个吊点。平衡吊架采用型钢制作，利用滑轮及钢丝绳的组合，确保每个吊点受力均衡和平稳，以保障三T 板吊装过程平稳，构件无集中应力，安装过程未出现开裂。

图3 三T板吊装现场图

4.4 三T板结构体系高效装配节点施工工艺

对于三T 板结构体系的构件之间连接部位后浇节点钢筋碰撞问题，应创新应用梁柱钢筋大直径、大间距、少根数设计技术，以保证钢筋的连接刚度，实现梁、柱钢筋有效协同，提高建造效率[7]。同时，还应采取螺纹连接锚固板等技术措施，将梁上部钢筋弯折锚固改为直锚形式，缩短锚固长度，有效减少吊装过程中构件间预留钢筋的碰撞冲突，节省钢材使用量，降低施工难度，实现高效装配，加快施工进度。