地鐵車站出入口裝配式預(yù)制構(gòu)件設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用

引言近年來，裝配式建筑的應(yīng)用越來越廣泛，其具有節(jié)約人力物力資源、可靠的施工精度、良好的結(jié)構(gòu)質(zhì)量、較短的施工周期[1]、標準化程度高等優(yōu)勢，符合當下綠色節(jié)能減排的理念；而清水混凝土構(gòu)件又具有精度高、誤差小、外觀好、裝修及維護成本低等優(yōu)點，且清水混凝土因其帶來的沉穩(wěn)大方和美觀的質(zhì)感而越來越受歡迎，將裝配式預(yù)制構(gòu)件和清水混凝土與地鐵車站出入口結(jié)合，成為城市的一道靚麗風(fēng)景。北京首次采用裝配式預(yù)制構(gòu)件的清水混凝土項目，是在傳統(tǒng)現(xiàn)澆施工和一般裝配式住宅施工之外的一次大膽嘗試[2]，本項目以北京地鐵19號線新宮站、新發(fā)地站出入口為例，在借鑒一般裝配式住宅的技術(shù)基礎(chǔ)上，對預(yù)制構(gòu)件關(guān)鍵連接節(jié)點和關(guān)鍵工藝應(yīng)用進行了技術(shù)研究，為后續(xù)此類型項目積累了經(jīng)驗。

1、工程概況

北京地鐵19號線一期工程是城市西部穿越中心城區(qū)的南北向快線，全長22.4km，公設(shè)10座地鐵車站，其中新宮站（4個車站出入口）、新發(fā)地站（3個車站出入口）出入口采用預(yù)制構(gòu)件清水混凝土框架結(jié)構(gòu)體系。作為全裝配地鐵車站出入口，地上預(yù)制構(gòu)件類型為：端部框架柱、獨立柱、L型墻板、側(cè)部梁、端部U型梁、獨立梁、屋面板（如圖1所示）。此外，獨立柱側(cè)面和L型墻板的外露面設(shè)計為帶有不同表面肌理的裝飾面。圖1預(yù)制構(gòu)件拆分圖2、關(guān)鍵技術(shù)研究

2.1梁柱結(jié)構(gòu)組合優(yōu)化設(shè)計端部梁柱結(jié)構(gòu)的最初方案為整體結(jié)構(gòu)形式（如圖2所示）。此種形式無論是模具制作，與肌理襯膜的結(jié)合，生產(chǎn)加工，再到最后產(chǎn)品質(zhì)量控制與現(xiàn)場吊裝，都有極大困難。經(jīng)討論，將北京地鐵19號線一期工程原方案中的整體結(jié)構(gòu)拆分成2個端柱+1個U型梁的形式（如圖3所示），使構(gòu)件無論從生產(chǎn)制作還是現(xiàn)場安裝難度大大降低。

圖2方案調(diào)整前梁柱一體模型圖3方案調(diào)整后梁柱模型結(jié)構(gòu)方案優(yōu)化完成后，將原本造型獨特、體量過大的構(gòu)件拆分為3個造型簡單、標準化程度高的小構(gòu)件（如圖4、圖5所示），使模具制作、構(gòu)件生產(chǎn)更為容易，降低了因運輸、吊裝導(dǎo)致?lián)p壞的風(fēng)險。而構(gòu)件之間則通過技術(shù)成熟的連接件進行連接，降低了施工難度，提高了吊裝的安全性。圖4端柱預(yù)制構(gòu)件圖5U型梁預(yù)制構(gòu)件2.2構(gòu)件連接節(jié)點設(shè)計在工業(yè)建筑中使用預(yù)制構(gòu)件具有眾多優(yōu)勢，其中連接技術(shù)發(fā)揮著重要作用，該項目除端柱柱基處需少量細石混凝土填充外，其余構(gòu)件之間全部為干式連接。主要連接形式如圖6～圖8所示。圖6獨立柱與柱基連接節(jié)點（單位：mm）

圖7屋面板連接節(jié)點（單位：mm）

圖8獨立柱與U型梁連接節(jié)點（單位：mm）干式連接無需鋼筋綁扎、混凝土澆筑等現(xiàn)場濕作業(yè)，施工方便，速度快，且不受溫度限制，可以大大節(jié)約工期。各構(gòu)件之間通過各種形式的連接件緊密結(jié)合在一起，從結(jié)構(gòu)上變成一個牢不可破的整體，現(xiàn)場連接形式如圖9所示。

（a）連接節(jié)點1

（b）連接節(jié)點2

（c）連接節(jié)點3（d）連接節(jié)點4圖9現(xiàn)場干式連接2.3減重優(yōu)化屋面板處于整個結(jié)構(gòu)頂端，其主要作用是遮風(fēng)擋雨、保溫隔熱，屬于圍護結(jié)構(gòu)，并無受力要求，但由于其面積較大，導(dǎo)致重量也“居高不下”，對下方受力的承重結(jié)構(gòu)體系會有較大影響，也大大增加了運輸與現(xiàn)場安裝的難度和危險性，所以此處需對重量做出優(yōu)化。北京地鐵19號線一期工程最初方案為聚苯減重板填充于板塊內(nèi)部，讓內(nèi)腔部位的減重板跟隨板面2%坡度進行找坡，主要作用是頂部積存較多的積水、積雪，有利于將其排出。但受制于減重板的模塊化特性和生產(chǎn)工藝、工法的限制，減重板根據(jù)坡度無法進行找坡，生產(chǎn)、加工難度大，故調(diào)整為不同厚度的減重板組合成階梯狀的形式，通過方案調(diào)整，無論是實際生產(chǎn)操作、生產(chǎn)效率還是減重板尺寸控制都大為提高。屋面板調(diào)整前后示意圖如圖10所示，屋面板模具組裝成型圖及屋面板構(gòu)件成品圖如圖11、圖12所示。

圖10屋面板調(diào)整前后示意圖圖11屋面板模具組裝成型圖12屋面板構(gòu)件成品經(jīng)減重之后，最重板塊由13.1t降至10.4t，標準板塊則由9.5t降至7.2t，最大降幅達2.7t之多，極大地方便了運輸與安裝。2.4襯膜技術(shù)設(shè)計該項目獨立柱側(cè)面和L型墻板的外露面設(shè)計為帶有不同表面肌理的裝飾面，采用襯膜實現(xiàn)一體成型的裝飾造型，從根本上解決裝飾面與主體結(jié)構(gòu)的連接問題，保證裝飾面與主體結(jié)構(gòu)有相同的使用壽命，減少大量后期維護工作。在模具圖紙設(shè)計階段就需要考慮襯膜本身的厚度，來保證生產(chǎn)的構(gòu)件規(guī)格尺寸符合設(shè)計要求。襯膜與鋼模應(yīng)使用專用粘結(jié)劑進行粘貼密實，同時在粘貼前應(yīng)保證鋼模平臺干凈、無雜物、無污染，防止在構(gòu)件蒸汽養(yǎng)護過程中形成鼓包，進而避免在脫模過程中使襯膜脫離鋼模。該項目獨立柱外露的2個對立面除了裝飾造型，還要求線條順直。經(jīng)過多次試驗，發(fā)現(xiàn)襯膜線條容易變形，生產(chǎn)中也容易漏漿，采用措施后也不能達到預(yù)期效果。經(jīng)過討論改進，改用鋼線條代替襯膜線條，可做到生產(chǎn)使用不變形，成型效果理想，如圖13～圖15所示。圖13襯膜模具組裝圖14襯膜肌理構(gòu)件成品圖15現(xiàn)場安裝結(jié)語

北京地鐵19號線新宮站、新發(fā)地站出入口首次采用裝配式預(yù)制構(gòu)件清水混凝土，為未來北京市政裝配