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地铁车站出入口装配式预制构件设计与应用

发布日期:2022-08-10 来源:火狐体育首页 作者:火狐体育平台app下载

  地铁车站出入口多采用现浇作业和钢结构,存在现场作业量大、施工进度慢、标准化程度低、后期维护频率及费用高等问题。针对这些问题,北京地铁某工程采用了装配式预制构件和清水混凝土的结合方式,大大加快了施工进度,其标准化程度高,还可做到免维护、免装修;同时针对图纸的深化设计和衬膜工艺技术的应用,采取了一系列措施,使地铁车站出入口与装配式预制构件得到了很好的结合。

  近年来,装配式建筑的应用越来越广泛,其具有节约人力物力资源、可靠的施工精度、良好的结构质量、较短的施工周期、标准化程度高等优势,符合当下绿色节能减排的理念;而清水混凝土构件又具有精度高、误差小、外观好、装修及维护成本低等优点,且清水混凝土因其带来的沉稳大方和美观的质感而越来越受欢迎,将装配式预制构件和清水混凝土与地铁车站出入口结合,成为城市的一道靓丽风景。北京首次采用装配式预制构件的清水混凝土项目,是在传统现浇施工和一般装配式住宅施工之外的一次大胆尝试,本项目以北京地铁19号线新宫站、新发地站出入口为例,在借鉴一般装配式住宅的技术基础上,对预制构件关键连接节点和关键工艺应用进行了技术研究,为后续此类型项目积累了经验。

  北京地铁19号线一期工程是城市西部穿越中心城区的南北向快线座地铁车站,其中新宫站(4个车站出入口)、新发地站(3个车站出入口)出入口采用预制构件清水混凝土框架结构体系。作为全装配地铁车站出入口,地上预制构件类型为:端部框架柱、独立柱、L型墙板、侧部梁、端部U型梁、独立梁、屋面板(如下图所示)。此外,独立柱侧面和L型墙板的外露面设计为带有不同表面肌理的装饰面。

  端部梁柱结构的最初方案为整体结构形式(如图2所示)。此种形式无论是模具制作,与肌理衬膜的结合,生产加工,再到最后产品质量控制与现场吊装,都有极大困难。经讨论,将北京地铁19号线一期工程原方案中的整体结构拆分成2个端柱+1个U型梁的形式,使构件无 论从生产制作还是现场安装难度大大降低。

  结构方案优化完成后,将原 本造 型 独特、体量 过大的构件拆分为3个造型简单、标准化程度高的小构件(如图4、图5所示),使模具制作、构件生产更为容易,降低了因运输、吊装导致损坏的风险。而构件之间则通过技术成熟的连接件进行连接,降低了施工难度,提高了吊装的安全性。

  在工业建筑中使用预制构件具有众多优势,其中连接技术发挥着重要作用,该项目除端柱柱基处需少量细石混凝土填充外,其余构件之间全部为干式连接。主要连接形式如图6~图8所示。

  干式连接无需钢筋绑扎、混凝土浇筑等现场湿作业,施工方便,速度快,且不受温度限制,可以大大节约工期。各构件之间通过各种形式的连接件紧密结合在一起,从结构上变成一个牢不可破的整体,现场连接形式如图9所示。

  屋面板处于整个结构顶端,其主要作用是遮风挡雨、保温隔热,属于围护结构,并无受力要求,但由于其面积较大,导致重量也“居高不下”,对下方受力的承重结构体系会有较大影响,也大大增加了运输与现场安装的难度和危险性,所以此处需对重量做出优化。

  北京地铁19号线一期工程最初方案为聚苯减重板填充于板块内部,让内腔部位的减重板跟随板面2%坡度进行找坡,主要作用是顶部积存较多的积水、积雪,有利于将其排出。但受制于减重板的模块化特性和生产工艺、工法的限制,减重板根据坡度无法进行找坡,生产、加工难度大,故调整为不同厚度的减重板组合成阶梯状的形式,通过方案调整,无论是实际生产操作、生产效率还是减重板尺寸控制都大为提高。屋面板调整前后示意图如图10所示,屋面板模具组装成型图及屋面板构件成品图如图11、图12所示。

  经减重之后,最重板块由13.1t降至10.4t,标准板块则由9.5t降至7.2t,最大降幅达2.7t之多,极大地方便了运输与安装。

  该项目独立柱侧面和L型墙板的外露面设计为带有不同表面肌理的装饰面,采用衬膜实现一体成型的装饰造型,从根本上解决装饰面与主体结构的连接问题,保证装饰面与主体结构有相同的使用寿命,减少大量后期维护工作。在模具图纸设计阶段就需要考虑衬膜本身的厚度,来保证生产的构件规格尺寸符合设计要求。衬膜与钢模应使用专用粘结剂进行粘贴密实,同时在粘贴前应保证钢模平台干净、无杂物、无污染,防止在构件蒸汽养护过程中形成鼓包,进而避免在脱模过程中使衬膜脱离钢模。

  该项目独立柱外露的2个对立面除了装饰造型,还要求线条顺直。经过多次试验,发现衬膜线条容易变形,生产中也容易漏浆,采用措施后也不能达到预期效果。经过讨论改进,改用钢线条代替衬膜线条,可做到生产使用不变形,成型效果理想,如图13~图15所示。

  北京地铁19号线新宫站、新发地站出入口首次采用装配式预制构件清水混凝土,为未来北京市政装配式项目拓展新领域、开发新工艺和新产品提供了一个新的契机。此项目为后续装配式地铁出入口的推广打下坚实基础。同时可发挥装配式建筑标准化程度高的优势,使得各地铁线、各车站出入口形式标准、统一,进而降低成本、形成施工标准化。



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