来源：中建总公司科学技术奖获奖成果集锦 2015年度
导读《装配式大跨双T板-剪力墙结构停车楼建造技术》获得2015年度中建总公司科学技术奖二等奖，主要由中国建筑第八工程局有限公司、中国航天建设集团有限公司完成，累计产生经济效益达569.4万元。
完成单位：
中国建筑第八工程局有限公司、中国航天建设集团有限公司
完成人：
马荣全、周光毅、黄 巍、范新海、黄 文、宫立宝、何金生、白羽、孙振宇、何晓宇
一、立项背景
一汽技术中心乘用车所建设项目停车楼，位于长春市汽车产业开发区，抗震设防烈度为7度，建筑面积78834.64m2，地下1层，地上7层，建筑高度24m。结构形式为装配式大跨双T板-剪力墙停车楼结构，地下室采用现浇混凝土结构，地上部分采用装配式结构。工程全景图见图1。
图1 长春一汽项目停车楼全景图
本工程为中国首例全装配式立体停车楼，无相关资料借鉴，施工难度大，主要体现在以下方面：
节点设计和深化设计优化难度大，预制装配式停车楼节点设计和深化设计国内没有相关案例可循，节点连接方式受力性能与计算模型需要匹配。
异形构件多、加工精要求高，常规的模具流水线无法满足本工程生产要求。
工程墙、板、梁、柱等构件3700余块，其中超限构件较多；另外，外墙为清水混凝土，成品保护要求较高，对运输车辆选择、构件支承、固定方式、装卸车吊点布置及人员协调的难度大。
施工现场存放场地小，临近建筑影响施工，交叉作业多，施工难度大。
本装配式停车楼属于装配式大跨双T板-剪力墙停车楼结构，是一种新型结构体系，吊装顺序采用递推阶梯式吊装，此前未有应用，无借鉴经验，确定合理的安装方案难度较大。
低温条件下钢筋套筒灌浆，技术难度大。
二、详细科科学技术内容
本项目属于土木工程建设领域科技开发类，以国内首座全装配式立体停车楼——中国一汽技术中心乘用车所停车楼建设工程为载体，从结构体系研发、构件生产到安装工艺开展系统研究，形成一套完整装配式停车楼建造技术，为今后类似工程的建造提供借鉴，形成创新成果：11项关键技术、13项专利、2项省级工法、17篇论文。主要内容如下：
1.装配式大跨双T板-剪力墙结构停车楼设计技术
技术难点
长春一汽装配式停车楼是一种新型装配式大跨双T板-剪力墙结构，本项目从此类结构体系设计到构件拆分、连接方式等进行了设计，是对装配式结构设计一次大胆的尝试。
1）针对此类装配式大跨双T板-剪力墙结构新型体系的设计，国内尚无项目相关规范，如何保证结构的合理性与可靠性是本技术一大难点。
2）传统构件拆分按照单层原则拆分，构件数量多、节点量大，质量保证困难。
3）本工程工期紧，传统装配式结构节点连接采用后浇混凝土的“湿式连接”，工序复杂，施工效率低，难以满足工期要求，如何优化连接形式，提高工作效率，满足工期要求尤为困难。
4）实现结构形式选择与建筑功能划分协调，提供大开间确保车位灵活布置，是本技术需要解决的问题。
解决措施
1）本项目采用ETABS软件对本工程结构的多遇地震下整体计算。并对多遇地震及罕遇地震进行时程分析，理论验证此结构体系的可靠性。
图2 多遇地震下墙体应力
图3 多遇地震下层间位移
2）构件拆分采用多层一预制的原则进行。对本工程进行了一层、二三层、四五层、六七层共四个层数的竖向拆分，通过此拆分优化，共减少构件数量和灌浆节点各1000多个，保证了工程质量，加快施工效率。
3）本工程采用焊接和螺栓连接的“干式连接”，减少了模板支设及混凝土浇筑、养护等施工过程，提高了施工效率，降低了成本，满足了工期要求。
图4 双T板顶部与墙板间节点
图5 梁板与墙板间节点BIM图
4） 构件脱模埋件通过优化尽量实现“一埋多用”，将吊装用埋件与临时支撑用埋件合并；通过采用新型夹墙件的刚性临时支撑，取消临时支撑预埋件，减少预留预埋数量，降低成本。
图6 临时支撑和吊装点
图7 刚性临时支撑点夹墙件
5）通过采用本套结构体系，合理进行功能与结构划分，通过双T板预应力技术实现大跨度、大空间功能，实现了剪刀型坡道双向可停车的目的，增加了停车位，提高空间利用率75%以上。
最终效果
本项目进行了装配式停车楼体系设计、构件拆分设计与干式连接节点设计，在满足设计验算的前提下，保证了装配式立体停车楼的施工质量。通过合理的构件拆分，减少构件类型100多种，减少构件数量和灌浆节点1000个以上；采用干式连接提高了施工效率。
2.多类型PC构件生产技术研究与应用
技术难点
1）受层间标高、坡道走向影响，牛腿的位置在预制墙板上不固定，构件高度不统一、牛腿位置不统一，造成模具通用性设计加工难度大，模具投入量大，周转率低。
图8 相邻墙板牛腿位置不统一
图9 双T板肋梁端头截面多样
2）双T板模具通用性设计加工难度大。如不能解决“端头截面变化”、“双T变单T”、“多模位一次性张拉”等问题，会造成一次性模板投入量过多，周转率降低，施工效率降低、成本增加。
解决措施
1）采用“组合式可调牛腿型墙钢模具”，通过在3.5m×9.0m的模台上，开凹型牛腿洞，使模板面牛腿位置固定不变，调整边模的位置，同时调整上部“可拆卸移动牛腿定位架”的位置，实现一模台生产多块墙板，提高了模具的通用性。
图10 钢模台开凹型牛腿洞图
图11 可拆卸式牛腿定位架
2）采用一种可调节端部模板的通用性模具，达到改变长短的目的，同时将端头侧模拆卸组装成三部分，根据端头变截面形式任意变换，最终达到“一模多用，便于拆卸”的效果。
图12 插入式组合端头侧模板
实施效果
通过“多功能组合模具的研发与应用，提高了构件生产效率，达到了“一模多用，组拆方便”目的，最大程度地保证了模具通用性。其中，双T板模具投入16套，节省20套，完成1856块双T板、单T板的生产任务，实现“一套模具完成216种构件类型的生产”，降低了模板费用，提高模板重复利用。
3.承重大跨预应力双T板研发设计及应用技术
技术难点
1）本工程建筑物层高3200mm,墙板间跨度17250mm，如果按常规设计梁板构件其梁高为1150mm,不能保证建筑物净高要求。
2）新型双T板为首次研发使用，其承载力、挠度及抗裂等性能指标是否需满足构件使用要求，如何进行检验分析，是承重双T板投入生产前，解决的技术难题。
解决措施
1）本工程自主研发设计新型双T板是一种板梁结合的预制钢筋混凝土承载构件，首次将预应力双T板应用于7层承重楼盖中。本双T板肋梁高度700mm,等截面、无横肋，利于此类构件标准化生产。
图13 传统双Ｔ板结构详图
2）为保证安装过程中新型双T板肋梁底部标高一致，通过在端头设“刀把式肋梁截面”解决了起坡点墙-梁结合处、梁柱结合处等标高统一的要求，实现了建筑净高一致、美观的要求，同时通过在端头肋梁“企口截面”处设加强钢筋，保证了肋梁刚度及抗裂要求。
图14 刀把式肋梁变截面
图15 现场刀把式变截面安装位置
3）通过对该新型双T板承载力、挠度及抗裂等指标进行实际力学性能检测，试验结果表明该型大跨度预应力混凝土双T板各项指标满足设计要求与规范规定，满足装配式立体停车楼的使用要求，具有良好的力学性能与抗震能力。
图16 A组试件挠度曲线
实施效果
新型大跨预制预应力双T板为全国首次应用于承重楼盖中，具有整体性好、承载力强、截面灵活、标准化生产程度高等特点，其区别于传统双T板，适用于7层大型工业与民用建筑，同时可作为标准化构件应用于现浇混凝土结构、预制结构及钢结构之中， 具有较高的实用推广价值。
4.复杂工况下大型PC构件安装技术
技术难点
1）竖向构件连接采用套筒灌浆连接，吊装过程存在灌浆技术间歇最少24h，如何通过现场吊装施工工序的合理安排，减少或避免灌浆技术间歇是施工的难点。
2）墙板高度较高为6.4m，需以平卧式运输和堆放，构件翻转采用传统一端接地式翻转，容易造成构件端部应力集中，需要创新翻转方式，保证构件质量。
3）构件吊装完成后，受风力、外部磕碰等各种外界因素影响，易出现后期偏差，对构件的临时支撑提出了很高的要求，同时受坡道、楼梯间、电梯间等特殊部位影响，临时支撑易出现碰撞，支撑高度不够等施工问题。
4）带洞口墙板的吊装、翻转此前缺少相应理论验算，仅凭施工经验难以有效保证施工安全，对带洞口墙板进行数值理论分析难度大。
解决措施
1）通过采用递推阶梯式吊装，底层率先吊装推进的原则，在一层、二三层、四五层、六七层处形成阶梯式四个吊装单元，各吊装单元见交替吊装，吊装间隙进行灌浆施工和灌浆强度上升时间，避免构件的灌浆技术间歇。
图17 递推阶梯式吊装单元
2）墙板翻转取消了传统的一端接地式翻转方式，采用空中翻转的方式进行施工。通过将构件在半空中完成翻转，避免了在地面翻转时应力集中造成边角碰撞破坏的情况，顺利地完成了高大墙板的翻转施工。
图18 墙板翻转施工
3）墙板临时支撑采用柔性支撑与刚性支撑相结合，共同作用。柔性支撑将揽风绳拉设于“多功能吊具”之上，主要用于调整吊装过程偏差；刚性支撑采用“可调型墙板刚性支撑架”，增加临时刚度、减少后期偏差。
图19 墙板临时支撑
图20 多功能吊具
图21 可调型墙板刚性支撑架
4）研究带洞口墙板在翻转过程中受力情况，采用等效梁法进行理论分析，并通过Midas数值方法将带洞口墙板地面与空中翻身进行受力分析，从而验证了此类墙板在翻身过程中强度满足要求，保证了不出现裂缝。
图22 纵断面应力计算结果
实施效果
通过采用分组循环的“递推阶梯式”吊装，履带吊、汽车吊合理吊装占位进行“阶梯式穿插分段流水施工”，避免了套筒灌浆带来的技术间歇；通过对安装施工技术、工具、工艺等的改进和创新，保证了中国首例装配式立体停车楼顺利施工，为今后类似工程的施工提供了参考价值。
5.复杂环境下套筒灌浆施工技术
技术难点
1）低温灌浆施工时灌浆料拌制质量及温度保证困难。
2）本工程位于东北地区，冬季温度低，风力较大，如何采取有效的措施保证灌浆区域套筒内灌浆料温度满足灌浆料使用要求是需要解决的重点问题。
3）如何采取有效措施测量灌浆后套筒内灌浆料的温度，是需要攻克的技术难点。
采取措施
1）通过采用“灌浆料热拌”技术保证灌浆料前期质量。灌浆料拌合用水通过电加热的方法，将水温提升到30℃，保证搅拌浆料温度，并通过控制灌浆料拌合数量，保证灌浆施工温度。
2）本工程采取创新的电热保温灌浆法进行保温加热施工，通过工业电热带加热升温，棉被和塑料布包裹的方法进行保温，确保灌浆套筒内的浆料温度，使灌浆料强度得以保证。
图23 灌浆前升温
图24 灌浆后保温
3）为了灌浆时能准确测量套筒内浆料温度，参考大体积混凝土测温方法，灌浆前在构件内部放置测温探头，用电子测温仪准确测量其温度；室外温度可直接用水银温度计测量，二者对比实际提升15℃左右。
最终效果
本工程通过采用电热保温灌浆法，能有效地提升温度10℃以上，能延长北方寒冷地区施工20～30d。 此种方法即保证了构件连接套筒灌浆施工质量，使东北地区延长施工时间一个月以上，加快了施工进度，扩大了套筒灌浆施工的适用条件，对类似结构的灌浆低温施工有极大的参考意义。
三、发现、发明及创新点
提出了一套完整的装配式大跨双T板-剪力墙结构体系的设计技术，满足了大开间、模块化的功能需求。
在预制结构板—墙、墙—梁、梁—柱等主要受力构件间采用了干式连接技术，并研发了一种新型型钢连接器，大幅度减少现场湿作业，提高安装效率。
研制出多功能组合式可调型双T板模具体系，解决了双T板端头形式多样、标准化程度低带来的技术难题。
提出了“递推阶梯式”构件吊装施工方法，保证了施工过程中的结构安全性，提高了构件安装效率。
四、与当前国内外同类研究、同类技术的综合比较
目前国外的钢筋混凝土剪力墙-梁柱结构体系全装配式停车楼建筑设计与制造已经有不少报道，技术比较成熟，预制双T板结构的应用也已有设计。但国内在全预制停车楼建筑方面处于起步阶段，2014年长春一汽全预制装配式停车楼工程为全国首例，相关技术在此类工程中尚属首次应用。相关技术经查新均未见相同报道。
五、第三方评价、应用推广情况
本项目在中国一汽技术中心乘用车所停车楼建设工程中成功应用，装配率达到90%，取得了显著的经济和社会效益，为装配式大跨度结构建造提供了示范，具有广泛的应用前景。
本项目于2015年6月18日通过了中国建筑工程总公司组织的科技成果鉴定，成果总体达到国际先进水平。
本项目通过采用新技术不断创新，保质、保量地完成了工程施工任务取得了良好的经济效益和社会效益，得到了监理单位、管理单位、建设单位和当地业界的一致好评，为装配式立体停车楼的推广和发展起到了重要的作用。
六、经济效益
本成果中各项新技术的成功应用，节省了材料、提高了工效，保证了工程质量，缩短了施工工期，取得了良好的经济效益。各项新技术的成功应用，累计产生经济效益达569.4万元。
七、社会效益
长春一汽装配式立体停车楼造型美观，施工难度大，我局没有类似结构施工经验，结构形式、规模等诸多为国内首创、国内之最的情况下，通过研发、攻关，形成出一套成熟的施工技术，保质保量地完成了全预制装配式立体停车楼的施工，并降低了成本，确保了施工安全，完美地实现了设计意图，展现了先进的施工技术，获得了业主、监理及地方业界的一致好评。并获得了2013年度“哈·长·大”三省三市联检金牌工地、2013年长春建筑工程安全质量“标准化示范工地”、中建总公司CI金奖等荣誉。
本工程无论建设速度还是工程质量均受到社会各界的好评，取得了良好的社会效益。工程建设期间，一直是社会各界关注的焦点，被媒体多次报道，备受瞩目！
